《人工智能》实验教案初稿

湖南中医药大学课堂教学教案课程名称人工智能教师姓名丁长松教研室软件理论与技术教学对象授课时间第3周教学内容知识表示实验学时数3教材版本实验目的让学生加深对谓词逻辑和谓词知识表示的理解。

教学内容设农夫、狼、山羊、白菜都在河的左岸，现在要把它们运送到河的右岸去，农夫有条船，过河时，除农夫外船上至多能载狼、山羊、白菜中的一种。狼要吃山羊，山羊要吃白菜，除非农夫在那里。试设计出一个确保全部都能过河的方案。实验要求写出所用谓词的定义，并给出每个谓词的功能及变量的个体域，然后编程来实现。实验步骤（1）先定义描述状态的谓词AL(x)：x在左岸?AL(x)表示x在右岸。（2）定义个体域x的个体域：{农夫，船，狼，羊，白菜}。（3）定义初始状态和目标状态问题的初始状态：AL(农夫)，AL(船)，AL(狼)，AL(羊)，AL(白菜)，问题的目标状态：?AL(农夫)，?AL(船)，?AL(狼)，?AL(羊)，?AL(白菜)（4）定义动作（5）问题求解过程的程序实现（6）调试、查看运行结果。主任意见教学实施情况小结说明：本教案由任课教师在每单元教学前填写，并与讲稿一起交教研室主任（教研室主任的交部、系主任）审查批准，方可实施。湖南中医药大学课堂教学教案课程名称人工智能教师姓名丁长松教研室软件理论与技术教学对象授课时间第6周教学内容产生式系统推理-动物识别学时数3教材版本教学目的与要求（1）理解并掌握产生式系统的基本原理；（2）掌握产生式系统的组成部分，以及正向推理和逆向推理过程。教学内容提要设计该系统，让其实现可以识别老虎、金钱豹、斑马、长颈鹿、企鹅、信天翁这6种动物。

其规则库中应包含至少15条规则，假设推理开始时综合数据库中存放有以下事实：

动物有暗斑，有长脖子，有长腿，有奶，有蹄。实验步骤（1）IDENTIFIER产生式规则规则I1：如果该动物有毛发那么它是哺乳动物规则I2：如果该动物有奶那么它是哺乳动物规则I3：如果该动物有羽毛那么它是鸟类动物规则I4：如果该动物能生蛋它能飞行那么它是鸟类动物给出的六种动物除了哺乳动物即是鸟类动物，故I1-I4这一组规则可用于区分这两类动物。I5-I8用于区分哺乳动物中的食肉动物和有蹄动物。I9-I10用于区分肉食动物。I11-I12用于区分蹄型动物。I13-I15用于区分鸟类动物。（2）问题求解过程的程序实现（3）调试、查看运行结果。主任意见教学实施情况小结说明：本教案由任课教师在每单元教学前填写，并与讲稿一起交教研室主任（教研室主任的交部、系主任）审查批准，方可实施。湖南中医药大学课堂教学教案课程名称人工智能教师姓名丁长松教研室软件理论与技术教学对象授课时间第9周教学内容搜索实验学时数3教材版本实验目的本次实验是让学生掌握广度优先搜索策略，找出从初态到目标状态的解路径。实验内容提要在3×3的方格棋盘上，分别放置了标有数字1、2、3、4、5、6、7、8的八张牌，初始状态S0，目标状态S8

，如下图。可以使用的操作有：S0S8空格左移，空格右移，空格上移，空格下移即只允许把位于空格左、右、上、下方的牌移入空格，找出解的路径。实验要求本次实验是让学生掌握广度优先搜索策略，找出从初态到目标状态的解路径。实验步骤（1）问题分析：算法主要思想是从初始结点开始依次沿其上下左右四个方向扩展结点，并逐一检查这些后继结点是否为目标结点，若不等于目标结点则把该后继结点插入到数组末尾。然后取数组中未扩展的第一个结点重复以上操作，直到得到目标结点为止或在限定步数以内未得到解。（2）给出广度优先搜索策略数据结构。（3）给出问题求解过程的程序实现。（4）调试、查看运行结果。主任意见教学实施情况小结说明：本教案由任课教师在每单元教学前填写，并与讲稿一起交教研室主任（教研室主任的交部、系主任）审查批准，方可实施。湖南中医药大学课堂教学教案课程名称人工智能教师姓名丁长松教研室软件理论与技术教学对象授课时间第13周教学内容计算智能实验学时数3教材版本实验目的理解和掌握博弈树的启发式搜索过程，能够用某种程序语言建立一个简单的博弈系统。实验内容提要基于剪枝技术的一字棋博弈系统(1)规定棋盘大小为5行5列，要求自行设计估价函数，按极大极小搜索方法，并采用α-β剪枝技术。(2)采用人机对弈方式，一方走完一步后，等待对方走步，对弈过程每一时刻的棋局都在屏幕上显示出来。(3)提交完整的软件系统和相关文档，包括源程序和可执行程序。实验步骤1）具体的剪枝方法如下：(1)对于一个与节点MIN，若能估计出其倒推值的上确界β，并且β不大于MIN的父节点的估计倒推值的下确界α，就不必再扩展该MIN节点的其余子节点，这一过程称为α剪枝。(2)对于一个或节点MAX，若能估计出其倒推值的下确界α，并且α不小于MAX的父节点的估计倒推值的上确界β，就不必再扩展该MAX节点的其余子节点，这一过程称为β剪枝。2）在搜索期间，α和β值的计算如下：(1)一个MAX节点的值α等于其后继节点当前最大的最终倒推值。(2)一个MIN节点的值β等于其后继节点当前最小的最终倒推值。3）给出问题求解过程的程序实现。4）调试、查看运行结果。主任意见教学实施情况小结说明：本教案由任课教师在每单元教学前填写，并与讲稿一起交教研室主任（教研室主任的交部、系主任）审查批准，方可实施。湖南中医药大学课堂教学教案课程名称人工智能教师姓名丁长松教研室软件理论与技术教学对象授课时间第16周教学内容专家系统实验学时数3教材版本实验目的（1）掌握产生式系统的运行机制和基于规则推理的基本方法。（2）通过一个实例了解小型专家系统的结构、设计和实现过程，初步掌握专家系统的设计和实现方法。实验内容提要设计并实现一个某领域的小型专家系统（动物识别），该系统能对输入的询问回答分类或预测的结果，并根据推理过程回答“为什么”或“怎样得出该结论”的问题。实验步骤1）知识库的建立、获取2）数据库的建立、获取3）给出问题求解过程的程序实现。4）调试、查看运行结果。主任意见教学实施情况小结说明：本教案由任课教师在每单元教学前填写，并与讲稿一起交教研室主任（教研室主任的交部、系主任）审查批准，方可实施。湖南中医药大学课堂教学教案课程名称人工智能教师姓名丁长松教研室软件理论与技术教学对象授课时间第17周教学内容本课程讨论学时数3教材版本讨论目的与要求通过讨论加强对本课程的理解，尤其是对人工智能的发展趋势、研究领域进行了解，激发学生对该课程以及信息学科学习的兴趣。讨论内容提要（1）人工智能的发展趋势（2）人工智能的应用领域教学组织与设计（1）从发展路径及阶段上看，实现人工智能需经历三个阶段：计算智能（能存会算）、感知智能（能听会说、能看会认）和认知智能（能理解会思考）。（2）人工智能的应用领域已非常广泛，从理论到技术，从产品到工程，从家庭到社会，从地下到太空，智能无处不在。例如，智能CAD、智能CAI、智能产品