资源简介

教学设计
课程基本信息
学科 信息技术 年级 高一 学期 秋季
课题 剖析领域知识智能问答机器人
教科书 书 名：信息技术必修1《数据与计算》 出版社：广东教育出版社
学业要求
了解人工智能技术，认识人工智能在信息社会中的重要作用（计算思维、信息意识)
教材分析
本课出自粤教版信息技术必修一《数据与计算》 “6.1.2剖析领域知识智能问答机器人”。教材以领域知识智能问答机器人作为典型案例，引导学生在人工智能技术的剖析中了解智能信息处理的巨大进步和应用潜力。 我结合学生实际情况对本节课教学作如下处理—— 通过调用星火API自行编写了一个智能问答机器人，以这个星火问答机器人为体验对象；自行编写了两个版本的简易Python问答程序，作为低配的问答机器人，用作学生剖析知识库和相似度算法作用的实验工具；以历史知识智能问答机器人为例，细化“领域”的概念，设计学生可以结合历史领域问题展开剖析活动的项目情境；以智能问答机器人为剖析对象，按照先体验，再剖析，让学生明白知识库（数据）、算法（相似度系数计算）对智能问答系统的重要性；从分析如何能开展问答到如何智能问答，用探究活动中发现的各种实际问题帮助学生了解问答系统的基本模块的作用，了解智能问答系统结构；最后审思如何合理使用AI，在面对人工智能技术时可以遵循怎样的过程开展学习。
教学策略
在情境问题的逐步剖析中，引导学生分析问题，理解知识与数据的意义，提升信息意识； 用问题引出问题，通过不断改进算法，逐步优化智能问答系统，发展学生的计算思维；
教学目标
1. 学科核心素养目标：信息意识、计算思维 2. 知识与技能：了解并体验智能问答系统，剖析其工作原理，明白智能问答系统如何通过数据（知识库）、算法（相似度计算）等实现对自然语言问题的理解。理解问答系统基本模块及其作用。 3.过程与方法：通过领域知识智能问答机器人的体验，感知人工智能技术的应用潜力；通过智能问答系统的实验，理解知识库、相似度系数的作用；通过以开发者的角色剖析问答系统的“智能”，帮助学生理解问答系统基本结构。 4.情感态度价值观：以历史问题为测试主题，以智能问答机器人为剖析对象，引导学生在智能问答系统的体验、剖析、实验中感受到人工智能的价值，提升对AI技术的好奇心和探究欲，并养成对AI合理应用、理性分析的态度。也提升学生对于中国历史文化的自信。
教学重难点
教学重点： 1. 智能问答系统的实现原理，如知识库、相似度算法；
2. 问答系统的基本结构，包括专家文档库、问题理解、答案抽取等模块；
教学难点： 1.剖析智能问答系统如何通过知识库、相似度计算等方法“理解”问题并输出回答
教学资源
部分资源引用：讯飞星火 教学课件、自主评价表、星火问答机器人、分词并计算相似度程序.py、CHAI博士的知识库.txt、CHAI博士问答机器人一代 .py、CHAI博士问答机器人二代 .py、
教学过程
一、【识】问题导入、体验分析（8分钟） 1.情境导入 高中生小涵想创造一个历史知识问答机器人CHAI博士，请帮小涵剖析如何让CHAI博士实现历史知识的人机问答？ 2.【活动一】认识智能问答系统 学生回答：“我国秦朝以来历朝都城变迁有何规律？” （这是测试“CHAI博士”问答能力的测试问题） 学生思考：“AI 能回答这类开放性的问题吗？” 教师演示，学生体验：打开“星火问答机器人.py”程序 → 运行程序 →开展人机问答→分析它的回答，思考它具有哪些知识才做出了这种回答。 师生分析：对比人的思维过程，分析星火问答机器人接收问题到给出答案之间可能的“思维过程”（获取问题→提取问题关键信息→搜寻知识库→分析数据寻找规律→做出回答） 二、【明】知识为基、原理剖析（8分钟） 1.【活动二】剖析智能问答系统——剖析CHAI博士的知识库及其重要性 教师展示，学生观察：问答对形式的“CHAI博士的知识库.txt”，查看其中已有知识； 教师演示，学生实验：运行“CHAI博士问答机器人一代.py”程序，提问知识库中已有的问题、没有的问题、测试问题，分析“CHAI博士问答机器人一代.py”回答问题的“水平”、原理、不够智能的表现；（只能回答与知识库中一模一样的问题） 学生思考并回答：根据CHAI博士现在的知识库内容，它可以将测试问题回答到哪种程度？（能部分回答“我国秦朝以来历朝都城”，但是缺少各都城详细的数据与知识，无法总结变迁规律。） 2.教师讲授新知：专家文档库（可以构建历史领域知识的专家文档库，让CHAI博士具备历史知识问答的知识基础。） 三、【智】算法优化、智能问答（20分钟） 1.【活动三】剖析如何让问答系统更智能——剖析如何优化算法，提高CHAI博士的“智能” 启发思考：如何让CHAI博士可以寻找相似的问题进行解答，或找到相关问题用于学习分析？ 引出算法：学生阅读教材P.131，了解Jaccard算法； 新知讲授：相似度系数的作用；用Jaccard算法计算相似度系数； 教师演示，学生实验：打开“CHAI博士的知识库.txt”，找到一句问题Q1，并记住它的答案→打开“分词并计算相似度.py”程序，用程序计算Q1及其相似问句Q2的Jaccard相似度系数→ 运行“CHAI博士问答机器人二代.py”程序，修改判断用户提问Q2和库存问题Q1是否相似的判断条件，运行并观察程序是否会输出相似问题的答案，分析如何结合相似度系数让比对条件设置得更合理。（如：if jac>=0.5 就是程序中设定的判断语句， jac变量值就是实际计算得到的Q1和Q2的Jaccard相似度系数） 2.结合活动三中发现的问题（即使找到相似问题进行回答，也依然存在不筛选所有符合条件的候选问句等不足），进一步思考还可以怎样让问答系统更智能。 结合问题，理解新知：相似度计算，答案抽取、问题理解等模块，问答系统结构 四、【审】勤疑善问、合理使用（2分钟） 1.【活动四】审思如何合理使用智能问答系统 问答案例，启发思考：通过星火问答系统回复的“输入朝代输出都城”的程序，提醒学生对智能问答的结果要在知识、数据、算法、程序等方面进行验证，合理使用，保持独立的思考和辨析，即勤疑善问、合理使用。 五、课堂小结（2分钟） 梳理、总结本课剖析内容和剖析过程，思考面对人工智能等新科技新事物，应该如何进行学习（按照识明智审的思路深入剖析） 识（大胆体验，细心观察） 明（了解知识，剖析原理） 智（迭代优化，精快好准） 审（勤疑善问，合理使用） 六、课后思考 如何优化改进示例程序；如何让“CHAI博士”实现能分析规律等复杂的“思维过程”；如何让“CHAI博士”可以语音问答？

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