資源簡介

教學(xué)設(shè)計(jì)
課程基本信息
學(xué)科 信息技術(shù) 年級 高一 學(xué)期 秋季
課題 剖析領(lǐng)域知識智能問答機(jī)器人
教科書 書 名：信息技術(shù)必修1《數(shù)據(jù)與計(jì)算》 出版社：廣東教育出版社
學(xué)業(yè)要求
了解人工智能技術(shù)，認(rèn)識人工智能在信息社會中的重要作用（計(jì)算思維、信息意識)
教材分析
本課出自粵教版信息技術(shù)必修一《數(shù)據(jù)與計(jì)算》 “6.1.2剖析領(lǐng)域知識智能問答機(jī)器人”。教材以領(lǐng)域知識智能問答機(jī)器人作為典型案例，引導(dǎo)學(xué)生在人工智能技術(shù)的剖析中了解智能信息處理的巨大進(jìn)步和應(yīng)用潛力。 我結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況對本節(jié)課教學(xué)作如下處理—— 通過調(diào)用星火API自行編寫了一個智能問答機(jī)器人，以這個星火問答機(jī)器人為體驗(yàn)對象；自行編寫了兩個版本的簡易Python問答程序，作為低配的問答機(jī)器人，用作學(xué)生剖析知識庫和相似度算法作用的實(shí)驗(yàn)工具；以歷史知識智能問答機(jī)器人為例，細(xì)化“領(lǐng)域”的概念，設(shè)計(jì)學(xué)生可以結(jié)合歷史領(lǐng)域問題展開剖析活動的項(xiàng)目情境；以智能問答機(jī)器人為剖析對象，按照先體驗(yàn)，再剖析，讓學(xué)生明白知識庫（數(shù)據(jù)）、算法（相似度系數(shù)計(jì)算）對智能問答系統(tǒng)的重要性；從分析如何能開展問答到如何智能問答，用探究活動中發(fā)現(xiàn)的各種實(shí)際問題幫助學(xué)生了解問答系統(tǒng)的基本模塊的作用，了解智能問答系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；最后審思如何合理使用AI，在面對人工智能技術(shù)時(shí)可以遵循怎樣的過程開展學(xué)習(xí)。
教學(xué)策略
在情境問題的逐步剖析中，引導(dǎo)學(xué)生分析問題，理解知識與數(shù)據(jù)的意義，提升信息意識； 用問題引出問題，通過不斷改進(jìn)算法，逐步優(yōu)化智能問答系統(tǒng)，發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維；
教學(xué)目標(biāo)
1. 學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)：信息意識、計(jì)算思維 2. 知識與技能：了解并體驗(yàn)智能問答系統(tǒng)，剖析其工作原理，明白智能問答系統(tǒng)如何通過數(shù)據(jù)（知識庫）、算法（相似度計(jì)算）等實(shí)現(xiàn)對自然語言問題的理解。理解問答系統(tǒng)基本模塊及其作用。 3.過程與方法：通過領(lǐng)域知識智能問答機(jī)器人的體驗(yàn)，感知人工智能技術(shù)的應(yīng)用潛力；通過智能問答系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，理解知識庫、相似度系數(shù)的作用；通過以開發(fā)者的角色剖析問答系統(tǒng)的“智能”，幫助學(xué)生理解問答系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)。 4.情感態(tài)度價(jià)值觀：以歷史問題為測試主題，以智能問答機(jī)器人為剖析對象，引導(dǎo)學(xué)生在智能問答系統(tǒng)的體驗(yàn)、剖析、實(shí)驗(yàn)中感受到人工智能的價(jià)值，提升對AI技術(shù)的好奇心和探究欲，并養(yǎng)成對AI合理應(yīng)用、理性分析的態(tài)度。也提升學(xué)生對于中國歷史文化的自信。
教學(xué)重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)： 1. 智能問答系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理，如知識庫、相似度算法；
2. 問答系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，包括專家文檔庫、問題理解、答案抽取等模塊；
教學(xué)難點(diǎn)： 1.剖析智能問答系統(tǒng)如何通過知識庫、相似度計(jì)算等方法“理解”問題并輸出回答
教學(xué)資源
部分資源引用：訊飛星火 教學(xué)課件、自主評價(jià)表、星火問答機(jī)器人、分詞并計(jì)算相似度程序.py、CHAI博士的知識庫.txt、CHAI博士問答機(jī)器人一代 .py、CHAI博士問答機(jī)器人二代 .py、
教學(xué)過程
一、【識】問題導(dǎo)入、體驗(yàn)分析（8分鐘） 1.情境導(dǎo)入 高中生小涵想創(chuàng)造一個歷史知識問答機(jī)器人CHAI博士，請幫小涵剖析如何讓CHAI博士實(shí)現(xiàn)歷史知識的人機(jī)問答？ 2.【活動一】認(rèn)識智能問答系統(tǒng) 學(xué)生回答：“我國秦朝以來歷朝都城變遷有何規(guī)律？” （這是測試“CHAI博士”問答能力的測試問題） 學(xué)生思考：“AI 能回答這類開放性的問題嗎？” 教師演示，學(xué)生體驗(yàn)：打開“星火問答機(jī)器人.py”程序 → 運(yùn)行程序 →開展人機(jī)問答→分析它的回答，思考它具有哪些知識才做出了這種回答。 師生分析：對比人的思維過程，分析星火問答機(jī)器人接收問題到給出答案之間可能的“思維過程”（獲取問題→提取問題關(guān)鍵信息→搜尋知識庫→分析數(shù)據(jù)尋找規(guī)律→做出回答） 二、【明】知識為基、原理剖析（8分鐘） 1.【活動二】剖析智能問答系統(tǒng)——剖析CHAI博士的知識庫及其重要性 教師展示，學(xué)生觀察：問答對形式的“CHAI博士的知識庫.txt”，查看其中已有知識； 教師演示，學(xué)生實(shí)驗(yàn)：運(yùn)行“CHAI博士問答機(jī)器人一代.py”程序，提問知識庫中已有的問題、沒有的問題、測試問題，分析“CHAI博士問答機(jī)器人一代.py”回答問題的“水平”、原理、不夠智能的表現(xiàn)；（只能回答與知識庫中一模一樣的問題） 學(xué)生思考并回答：根據(jù)CHAI博士現(xiàn)在的知識庫內(nèi)容，它可以將測試問題回答到哪種程度？（能部分回答“我國秦朝以來歷朝都城”，但是缺少各都城詳細(xì)的數(shù)據(jù)與知識，無法總結(jié)變遷規(guī)律。） 2.教師講授新知：專家文檔庫（可以構(gòu)建歷史領(lǐng)域知識的專家文檔庫，讓CHAI博士具備歷史知識問答的知識基礎(chǔ)。） 三、【智】算法優(yōu)化、智能問答（20分鐘） 1.【活動三】剖析如何讓問答系統(tǒng)更智能——剖析如何優(yōu)化算法，提高CHAI博士的“智能” 啟發(fā)思考：如何讓CHAI博士可以尋找相似的問題進(jìn)行解答，或找到相關(guān)問題用于學(xué)習(xí)分析？ 引出算法：學(xué)生閱讀教材P.131，了解Jaccard算法； 新知講授：相似度系數(shù)的作用；用Jaccard算法計(jì)算相似度系數(shù)； 教師演示，學(xué)生實(shí)驗(yàn)：打開“CHAI博士的知識庫.txt”，找到一句問題Q1，并記住它的答案→打開“分詞并計(jì)算相似度.py”程序，用程序計(jì)算Q1及其相似問句Q2的Jaccard相似度系數(shù)→ 運(yùn)行“CHAI博士問答機(jī)器人二代.py”程序，修改判斷用戶提問Q2和庫存問題Q1是否相似的判斷條件，運(yùn)行并觀察程序是否會輸出相似問題的答案，分析如何結(jié)合相似度系數(shù)讓比對條件設(shè)置得更合理。（如：if jac>=0.5 就是程序中設(shè)定的判斷語句， jac變量值就是實(shí)際計(jì)算得到的Q1和Q2的Jaccard相似度系數(shù)） 2.結(jié)合活動三中發(fā)現(xiàn)的問題（即使找到相似問題進(jìn)行回答，也依然存在不篩選所有符合條件的候選問句等不足），進(jìn)一步思考還可以怎樣讓問答系統(tǒng)更智能。 結(jié)合問題，理解新知：相似度計(jì)算，答案抽取、問題理解等模塊，問答系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 四、【審】勤疑善問、合理使用（2分鐘） 1.【活動四】審思如何合理使用智能問答系統(tǒng) 問答案例，啟發(fā)思考：通過星火問答系統(tǒng)回復(fù)的“輸入朝代輸出都城”的程序，提醒學(xué)生對智能問答的結(jié)果要在知識、數(shù)據(jù)、算法、程序等方面進(jìn)行驗(yàn)證，合理使用，保持獨(dú)立的思考和辨析，即勤疑善問、合理使用。 五、課堂小結(jié)（2分鐘） 梳理、總結(jié)本課剖析內(nèi)容和剖析過程，思考面對人工智能等新科技新事物，應(yīng)該如何進(jìn)行學(xué)習(xí)（按照識明智審的思路深入剖析） 識（大膽體驗(yàn)，細(xì)心觀察） 明（了解知識，剖析原理） 智（迭代優(yōu)化，精快好準(zhǔn)） 審（勤疑善問，合理使用） 六、課后思考 如何優(yōu)化改進(jìn)示例程序；如何讓“CHAI博士”實(shí)現(xiàn)能分析規(guī)律等復(fù)雜的“思維過程”；如何讓“CHAI博士”可以語音問答？

展開更多......

收起↑