培養(yǎng)小學(xué)生利用計算機(jī)專家系統(tǒng)解決問題的意識和能力

梁俊斌

一、教學(xué)分析

該課出自廣州市地方教材《人工智能》六年級下冊，主要通過“專家”的概念引入“計算機(jī)專家系統(tǒng)”，了解會看病的計算機(jī)系統(tǒng)和體驗可以識別植物的植物專家系統(tǒng)，介紹了計算機(jī)專家系統(tǒng)的概念、特點、原理。通過醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的專家系統(tǒng)案例分析，了解計算機(jī)系統(tǒng)中的表達(dá)方式和基本形式，結(jié)合三個活動，體驗動物識別專家系統(tǒng)的具體應(yīng)用，并通過閱讀學(xué)習(xí)資料等，更加了解專家系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。

二、教學(xué)重難點

教學(xué)重點：了解專家系統(tǒng)的概念、原理和應(yīng)用，熟悉知識專家系統(tǒng)的表達(dá)方式。

教學(xué)難點：熟悉知識專家系統(tǒng)的表達(dá)方式。

三、教學(xué)目標(biāo)

1. 通過體驗植物專家系統(tǒng)，學(xué)生了解專家系統(tǒng)的概念、原理和應(yīng)用；

2. 通過醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)診斷人類疾病的案例分析，讓學(xué)生熟悉知識專家系統(tǒng)的表達(dá)方式；

3. 感受專家系統(tǒng)的應(yīng)用價值，提升利用專家系統(tǒng)解決生活、學(xué)習(xí)問題的意識和能力。

四、教學(xué)對象

六年級學(xué)生對人工智能的基本概念有一定的認(rèn)識，對計算機(jī)專家中的植物專家系統(tǒng)有濃厚興趣。學(xué)生還不能熟練地使用網(wǎng)絡(luò)，需要教師引導(dǎo)其安裝相關(guān)軟件與學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的知識。學(xué)生已有一定的閱讀能力、自主思考和學(xué)習(xí)能力，能自主閱讀課本內(nèi)容及拓展材料，并樂于表達(dá)和分享知識。

五、教學(xué)策略

1. 情景創(chuàng)設(shè)策略：應(yīng)用課件資源進(jìn)行教學(xué)情景創(chuàng)設(shè)，導(dǎo)入新課。

2. 協(xié)同合作策略：學(xué)生之間分組配合，合作完成動手操作/原理探究的任務(wù)。

3. 自我評價策略：學(xué)生通過小組合作評價其他同學(xué)的作品后，利用合作學(xué)習(xí)評價量表進(jìn)行自我評價。

六、教學(xué)準(zhǔn)備

學(xué)校計算機(jī)房、配套的課件、植物識別軟件、拓展視頻等。要求學(xué)生復(fù)習(xí)前置課程，結(jié)合課本提前預(yù)習(xí)本節(jié)課內(nèi)容。

七、教學(xué)過程

（一）情境導(dǎo)入——導(dǎo)入新課

教師通過動畫，引入植物識別系統(tǒng)。引出課題“計算機(jī)專家系統(tǒng)”。

【設(shè)計意圖】以學(xué)生感興趣的動畫引入，便于學(xué)生掌握新的知識，通過提問激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而引出本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容。

（二）操作體驗

1. 教師從情境出發(fā)，讓學(xué)生體驗植物識別軟件并完成課本“做一做”；

2. 教師引導(dǎo)學(xué)生對識別結(jié)果進(jìn)行驗證，如果出現(xiàn)識別結(jié)果不一致的情況，思考是由什么原因造成的？

【設(shè)計意圖】讓學(xué)生在具體的操作體驗中學(xué)習(xí)，結(jié)合問題思考，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)樂趣。

（三）講授新知

1. 講解植物識別軟件的工作原理；

2. 講解計算機(jī)專家系統(tǒng)的概念和特點；

3. 教師提問：我們在日常生活中能接觸到哪些專家？他們掌握了哪些專業(yè)知識？能幫助我們解決什么問題？

4. 教師提出疑問：在醫(yī)療專家系統(tǒng)中，計算機(jī)沒有手又沒有嘴，怎么給人看病開藥呢？

【設(shè)計意圖】通過植物識別軟件的應(yīng)用案例，引出其他系統(tǒng)，讓學(xué)生了解計算機(jī)專家系統(tǒng)的概念和特點。

（四）案例分析

1. 分析醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)診斷人類疾病的案例；

2. 教師講解專家系統(tǒng)的工作過程和表達(dá)方式。

教師邀請兩個學(xué)生進(jìn)行病人與醫(yī)療專家系統(tǒng)的對話，既增強(qiáng)學(xué)生對系統(tǒng)的興趣，同時提高學(xué)生的扮演能力。

【設(shè)計意圖】通過案例分析，促使學(xué)生了解專家系統(tǒng)的應(yīng)用，從而掌握其工作過程和表達(dá)方式。通過扮演，能讓學(xué)生更好地思考醫(yī)療專家系統(tǒng)的邏輯。

（五）動手實踐

教師帶領(lǐng)學(xué)生分組完成三個活動。

1. 活動一和活動二：體驗動物識別專家系統(tǒng)；

2. 活動三：分小組設(shè)計自己的專家系統(tǒng)。

學(xué)生根據(jù)課本內(nèi)容，先完成活動一的自我探究，然后通過兩人小組合作，說出動物特征，讓另外一個同學(xué)根據(jù)動物識別專家系統(tǒng)的邏輯進(jìn)行判斷，最后教師挑選兩位同學(xué)進(jìn)行演示。

【設(shè)計意圖】通過實踐活動，促使學(xué)生更加了解動物識別專家系統(tǒng)的原理，同時通過設(shè)計自己的專家系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。

（六）拓展延伸

1. 組織學(xué)生閱讀課本“拓展閱讀”；

2. 播放拓展視頻（現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植專家系統(tǒng)一體化的種植過程）。

【設(shè)計意圖】通過閱讀、看視頻，拓展學(xué)生知識面，更加了解專家系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。

（七）課后總結(jié)

1. 總結(jié)這節(jié)課的知識點；

2. 引導(dǎo)學(xué)生完成課本“評一評”中三個自評項。

八、教學(xué)反思

教師要精心設(shè)計導(dǎo)入，誘發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，從而達(dá)到提高效率的目的。本節(jié)課的重點是理解專家系統(tǒng)的概念、原理和應(yīng)用，難點是專家系統(tǒng)的表達(dá)方式。其他如農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的拓展部分，對有更多需求的學(xué)生而設(shè)置。本節(jié)內(nèi)容比較多，同時也是學(xué)生比較陌生的領(lǐng)域，但是通過人物扮演的醫(yī)療專家和病人小明的對話，以及在動物專家系統(tǒng)和一問一答的教學(xué)過程中，學(xué)生對動植物專家系統(tǒng)會產(chǎn)生濃厚的興趣。筆者先讓學(xué)生體驗使用拍照識花功能，引出計算機(jī)專家系統(tǒng)。然后通過植物識別系統(tǒng)的介紹，讓學(xué)生了解專家系統(tǒng)的概念、原理與應(yīng)用，同時讓學(xué)生感受到專家系統(tǒng)的應(yīng)用價值。通過醫(yī)療專家系統(tǒng)和動物專家系統(tǒng)，讓學(xué)生知道專家系統(tǒng)的表達(dá)方式，以及如何去創(chuàng)作一個簡單的專家系統(tǒng)知識圖譜。不足之處在于本節(jié)課分組討論時間不夠，學(xué)生也因為不熟悉課程，導(dǎo)致發(fā)言積極性不夠高。