第2章人工智能技术基本原理2.1知识表示与专家系统-高中教学同步《信息技术人工-智能初步》教案（人教-中图版2019）

第2章人工智能技术基本原理2.1知识表示与专家系统-高中教学同步《信息技术人工-智能初步》(教案）（人教-中图版2019）授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间课程基本信息1.课程名称：《第2章人工智能技术基本原理2.1知识表示与专家系统》

2.教学年级和班级：高中一年级信息技术班

3.授课时间：第5学时（45分钟）

4.教学时数：1课时

本节课将同步使用《信息技术人工智能初步》（人教-中图版2019）教材，围绕知识表示与专家系统两大主题展开，引导学生了解人工智能的基本原理和应用。通过实例分析，让学生掌握知识表示的方法，并初步了解专家系统的构建与运用。教学内容紧密结合教材，注重培养学生的实际操作能力和创新思维。核心素养目标本节课聚焦于提升学生在信息技术领域的核心素养，通过学习知识表示与专家系统，使学生能够：

1.理解并运用知识表示方法，培养逻辑思维与抽象思维能力；

2.掌握专家系统的基本原理，激发创新意识与问题解决能力；

3.通过分析实际案例，提高信息素养，增强对人工智能技术在实际应用中的认识；

4.培养团队合作意识，提高沟通交流能力，为未来进一步学习与研究人工智能打下坚实基础。教学难点与重点1.教学重点

-知识表示的方法：通过讲解概念、规则和推理等知识表示方式，使学生理解其在专家系统中的应用，例如如何用产生式规则表示知识。

-专家系统的构建：介绍专家系统的基本结构，如知识库、推理机、用户接口等，以及它们如何协同工作，如使用案例解析专家系统的工作流程。

2.教学难点

-知识表示的抽象理解：学生需理解知识如何从具体实例抽象为可用的数据结构，例如从具体病症抽象出诊断规则。

-专家系统的推理过程：学生需要掌握推理机如何利用知识库中的规则进行推理，以及如何处理不确定性，如使用概率推理或模糊逻辑。

-实际应用案例分析：难点在于如何将理论知识与实际应用结合起来，分析现有专家系统解决问题的策略，如医疗诊断专家系统中如何处理复杂病例。教学方法与手段1.教学方法：

-讲授法：通过生动的语言和实例，向学生讲解知识表示与专家系统的基本原理，确保学生对核心概念的理解。

-讨论法：组织学生针对特定案例进行小组讨论，促进学生主动思考，加深对知识表示和专家系统应用的理解。

-实验法：设计实践操作环节，让学生通过动手构建简单的专家系统，将理论知识应用于实践，提高学生的操作能力。

2.教学手段：

-多媒体设备：利用PPT、视频等展示专家系统的实际案例，增强学生对知识表示与专家系统直观感受。

-教学软件：使用人工智能教学软件，模拟专家系统的工作过程，提高学生对知识的理解和应用能力。

-网络资源：引导学生在课后利用网络资源进行拓展学习，增加对人工智能领域的深入了解。教学过程设计1.导入环节（5分钟）

-利用多媒体展示日常生活中的智能助手应用，如Siri、小爱同学等，提出问题：“这些智能助手是如何理解我们的指令并做出回应的呢？”通过创设情境，激发学生对人工智能知识表示与专家系统的好奇心和求知欲。

2.讲授新课（15分钟）

-知识表示：讲解概念、规则、推理等知识表示方法，结合具体案例使学生理解其在专家系统中的应用。

-专家系统：介绍专家系统的基本结构，如知识库、推理机、用户接口等，并以医疗诊断专家系统为例，阐述其工作原理。

3.巩固练习（10分钟）

-布置练习题：让学生根据所学知识表示方法，编写简单的产生式规则，解决实际问题。

-小组讨论：组织学生针对练习题进行小组讨论，分享解题思路，巩固知识表示与专家系统的应用。

4.课堂提问（5分钟）

-提问环节：针对知识表示和专家系统的重点内容，向学生提问，检查学生对知识点的理解和掌握情况。

-师生互动：鼓励学生提问，解答学生在学习过程中遇到的困惑，促进师生之间的互动。

5.创新教学（5分钟）

-案例分析：分析一个实际专家系统案例，让学生了解专家系统在不同领域的应用，培养学生的创新意识。

-角色扮演：让学生扮演专家系统的开发者，思考如何优化专家系统，解决实际问题。

6.解决问题及核心素养能力拓展（5分钟）

-小组合作：布置一个小组合作任务，要求学生结合所学知识，设计一个简单的专家系统，解决实际问题。

-能力拓展：鼓励学生在课后利用网络资源，了解人工智能在生活中的其他应用，提高信息素养。

7.总结与反思（5分钟）

-教师总结：回顾本节课的知识点，强调知识表示与专家系统在实际应用中的重要性。

-学生反思：让学生谈谈对本节课内容的理解和收获，以及在学习过程中遇到的困难，为下一节课做好准备。

整个教学过程设计紧扣实际教学需求，注重师生互动，充分激发学生的学习兴趣和主动性，培养其解决问题的能力，提高核心素养。学生学习效果1.知识与理解：

-学生能够理解并描述知识表示的基本概念，如事实、规则、推理等，并能将其与专家系统的构建联系起来。

-学生能够解释专家系统的基本组成部分，包括知识库、推理机、用户接口等，并了解它们如何协同工作。

-学生能够通过案例学习，认识到知识表示与专家系统在医疗、教育、工程等领域的实际应用。

2.技能与能力：

-学生掌握了使用产生式规则等知识表示方法，能够构建简单的专家系统来解决特定问题。

-学生通过小组合作，锻炼了团队协作能力和沟通技巧，能够有效地与同伴共同设计和实施专家系统项目。

-学生通过实际操作和课堂讨论，提高了问题解决能力，能够运用所学的知识分析和解决实际问题。

3.情感与价值观：

-学生对人工智能技术产生了浓厚的兴趣，激发了进一步探索和学习人工智能相关领域的动机。

-学生通过学习专家系统的工作原理，认识到人工智能在现代社会中的重要作用，增强了社会责任感和创新意识。

-学生在学习过程中体验到了成功的喜悦，增强了自信心，培养了积极的学习态度。

4.创新与实践：

-学生在案例分析中，学会了如何从实际需求出发，提出创新性的解决方案，培养了创新思维。

-学生在课后拓展活动中，自主探索人工智能的其他应用，拓宽了视野，提高了自主学习能力。

5.核心素养：

-学生通过本节课的学习，提升了信息技术学科的核心素养，包括信息意识、计算思维、数字化创新能力等。

-学生在问题解决过程中，学会了批判性思维和逻辑推理，提高了逻辑思维能力和抽象思维能力。板书设计①知识表示

-重点知识点：事实、规则、推理

-关键词：产生式规则、逻辑推理

-核心句：知识表示是专家系统的基石

②专家系统

-重点知识点：知识库、推理机、用户接口

-关键词：协同工作、问题解决

-核心句：专家系统模拟人类专家的决策过程

③应用案例

-重点知识点：医疗诊断、智能助手

-关键词：实际应用、创新设计

-核心句：专家系统在各领域中发挥重要作用

板书设计条理清晰，重点突出，通过关键词和核心句的呈现，使学生能够快速抓住本节课的重点内容。同时，板书设计注重艺术性和趣味性，采用图示、颜色等元素，激发学生的学习兴趣和主动性。课堂1.课堂评价

-通过课堂提问，观察学生对知识表示与专家系统基本概念的理解程度，及时纠正错误认识，巩固知识点。

-在小组讨论和实验环节，关注学生的参与度，评估学生的团队合作能力和实际操作技能，针对性地进行指导。

-设计课堂小测试，检验学生对知识表示和专家系统核心内容的掌握情况，以便了解教学效果并调整教学方法。

2.作业评价

-对学生