-2-人工智能狂潮——從專家系統到機器學習說課稿課型體驗探究課課時安排1課時（八年級）學校授課教師開篇：尊敬的各位評委老師，大家好！我今天說課的題目是《人工智能狂潮——從專家系統到機器學習》，一聽到這個題目，想必大家的感覺可以用三個字來概括——“熱”“難”“新”，人工智能是現在研究的前沿熱點，如何把深奧晦澀的人工智能融合進中學生的課堂，讓中學生理解，是比較難的。人工智能大家都聽說過，但關于人工智能的“狂潮”、“專家系統”、“機器學習”這些到底是什么，通過我的這節課，我會讓大家清楚、明白。下面我將從這四個方面展開，為大家呈現我的思考。說教材地位、特點、作用、緣由隨著人工智能的發展和應用越來越廣泛，人工智能對人類的影響也越來越深遠，中學生作為祖國未來的“建設者”，有必要從現在開始就滲透“未來觀”。國務院最近發布的《新一代人工智能發展規劃》中也明確指出，“逐步開展全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程、逐步推廣編程教育、建設人工智能學科，形成我國人工智能人才高地”，考慮到學生學情和知識基礎，本課選擇在八年級設置開展。人工智能的知識范圍那么大，我該從哪里切入，是我選題初期一直在思考的一個問題。未來不可知，但回顧歷史可以讓我們明白未來，最后我選擇以人工智能發展的三次浪潮為主線，通過課前視頻引入，創設一個“人工智能”的學習氛圍，引發學生的學習興趣；課中案例體驗、游戲探索、合作探究和與學生不斷地互動，來啟發學生對于人工智能的理解，特別是對從“專家系統”到“機器學習”發展浪潮的興起與低谷的理解，培養良好的科學技術應用觀，讓學生體會到人工智能給生活帶來的便利，培養學生運用人工智能來解決實際生活中問題的能力。教學目標基于以上分析，本節課的三維目標可以概括為：知識與技能了解專家系統和機器學習的基本含義；了解《動物識別專家系統》中知識和推理設置；經歷“小鳥飛行”游戲中“無監督學習”和“有監督學習”的參數修改過程與方法通過案例體驗，了解人工智能三次浪潮興起的原因和背景以及專家系統與機器學習的作用及其局限性；能運用機器學習的基本模型分析提取特征量，解決實際問題；情感態度與價值觀體會人工智能三次浪潮的歷程和突破點，培養正確的科學技術應用觀能對人工智能的期盼論和威脅論有自己的思考說學生、重難點眾所周知，要教好學生，還需先了解學生。八年級學生正好是“數字土著”的一代，對科技熱點、新興技術具備一定的敏銳感。同時，八年級學生處于“青春期”，對新生事物有好奇心和探索欲，具備一定的數理邏輯能力。經過一年信息技術課的學習，也具備了一定的軟件操作能力、自主學習能力，并且有合作、交流的意識，能夠針對老師的提問進行探索實踐。考慮到這些因素，我選取的都是貼近學生日常生活的案例，如醫療專家系統、動物識別系統、機器翻譯和flappybird小游戲，抓住學生的興趣點，選好教學契機，讓學生在“玩”的過程中領會人工智能的魅力，自己歸納總結案例經驗，體會人工智能發展的歷程。結合學生的特點以及教學目標，本堂課的教學重點是讓學生掌握專家系統與機器學習的意義，教學難點是通過案例體驗，理解機器學習中“有監督學習”和“無監督學習”的區別與聯系。說教學法基于前文分析，我主要采用“任務驅動法”、“范例演示法”和“案例教學法”，讓學生通過豐富的任務和案例營造一種人工智能的學習氛圍，通過體驗人工智能發展的三次浪潮中三個代表性的應用，來達成本課目標。說教學過程這些教學法，將在教學過程的5個環節中一一體現，分別是：1、創設情境，點燃學習熱情（5min）2、初步感知第二次浪潮的兩個代表——專家系統和機器翻譯（15min）3、逐步過渡到第三次浪潮，引入機器學習（5min）4、應用探索小游戲，深入機器學習中的有監督學習和無監督學習（12min）5、延伸拓展，課堂總結（3min）第一個環節，引入主題，通過一張“達特茅斯學院”7個青年的舊照片，將時光倒轉到60多年前，回到“人工智能元年”，引發學生興趣和關注。緊接著呈現AlphaGo與李世石對照的棋局和霍金關于“人工智能威脅論”的兩個照片，將學生拉回現實，從古到今地穿越，展現出人類對人工智能的探索從未停止腳步。當學生們沉醉在浩瀚的歷史長河中時，拋出開放性問題：對于人工智能的期盼論和威脅論，你是站在哪一方呢？由此，我們關于人工智能三次浪潮的探索和體驗開始了。第二個環節，初步感知第二次浪潮的兩個代表——專家系統和機器翻譯。首先是兩個專家系統的案例應用：醫療專家系統和動物識別系統，在體驗的過程中，學生會發現專家系統還不夠“專家”，并不能解決生活中的所有問題。另一個是代表是機器翻譯，通過分組用機器翻譯“有困難找警察”和“Hesawawomaninthegardenwithatelescope”兩句話，學生會發現，原來他們本以為的強大的計算機翻譯出來的竟然也可能是錯的，打破學生的思維定勢，引起學生的注意。在案例展示的過程中不斷地設問互動，現場原型演繹，將專家系統和機器翻譯兩個概念貫穿其中，潛移默化、潤物無聲；第三個環節，逐步過渡到第三次浪潮，引入機器學習。正是由于第二次浪潮中專家系統不能學習所有的知識，所以提出“能不能讓機器人自己學習？”這個觀點，由此引出“機器學習”，順理成章。通過展示“小狗學走路”的視頻來類比強化機器學習的意義，既生動又有趣。而機器學習又分為“有監督的學習”和“無監督的學習”，定義非常枯燥難懂，但如果輔之以“人的色彩”，“擬人化”，就好理解多了。“有監督的學習”就像現在你們在教室聽老師講授經過科學編排的教學內容，而“無監督的學習”就像讓你們拿著一年級到高三的所有書在家自己學習，所以“無監督的學習”才是真正的學霸，緊接著提出問題，“哪一種學習效率高呢？”引發學生思考人和機器學習的異同，各抒己見，然后順勢而為，鼓勵學生上課要好好聽講，而關于機器人和人類兩種學習方式的討論更能進一步增強學生對機器學習的理解。第四個環節是應用探索小游戲，深入機器學習中的有監督學習和無監督學習。以FlappyBird這款游戲為例，介紹如何通過機器學習讓人工智能自己玩FlappyBird。這一環節以學生動手操作、討論交流為主，通過體驗嘗試編程貓源碼編輯器中有監督學習和無監督學習兩種AI程序，讓小鳥自己學會闖關，為了便于學生理解，以“人教電腦玩游戲”、“20只小鳥的故事”生動的解釋兩種程序中的算法原理，讓學生通過修改小鳥的數量和規則特征等參數，自主總結規律，來深入體驗機器學習的魅力。圍繞體驗操作，設計討論活動，思考機器學習兩種方式的不同以及其局限性，幫助學生進一步強化對機器學習的理解。第五個環節，延伸拓展，課堂總結。本節課帶領學生穿越人工智能的三次浪潮，體會到了人工智能的發展歷程，重點體驗了機器學習、機器