基于prolog語(yǔ)言的高中人工智能課程教學(xué)探索

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1、一、緒論(1)人工智能課程的設(shè)立在1999年，英國(guó)將人工智能課程作為選修課列入中學(xué)信息技術(shù)與通訊(ICT)課程的信息系統(tǒng)(InfromationSystems)系列中。美國(guó)的中學(xué)信息技術(shù)課程中，部分學(xué)校將人工智能作為必修或選修課程加以開(kāi)設(shè)，如佛吉尼亞州Chesterfield縣公立中學(xué)將人工智能作為“信息系統(tǒng)技術(shù)"選修課程的一部分為優(yōu)等生開(kāi)設(shè)。澳大利亞的部分中學(xué)也開(kāi)設(shè)了人工智能相關(guān)的課程，例如，昆士蘭州的Marsden州立高中在開(kāi)設(shè)的信息處理與技術(shù)(InformationProcessingandTechnology)課程中，人工智能是該課程的5個(gè)主題之一。

2、①在我國(guó)，2003年4月，教育部正式頒布了《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》，首次在信息技術(shù)課程中設(shè)立了“人工智能初步”選修模塊。@此舉正式奠定了人工智能在高中教育中的重要地位。由此，國(guó)內(nèi)部分高中學(xué)校開(kāi)始人工智能課程教學(xué)的嘗試，這之中取得一定效果的有浙江師范大學(xué)附屬中學(xué)，華南師范大學(xué)附屬中學(xué)等學(xué)校。(2)研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注美國(guó)人工智能協(xié)會(huì)(AAAI)成立于1979年，主要致力于讓機(jī)器產(chǎn)生智慧思考和智能行為的研究。此外，提升公眾對(duì)人工智能的理解，對(duì)人工智能實(shí)踐人員的教學(xué)和培訓(xùn)，為人工智能領(lǐng)域的研究者和投資者提供指導(dǎo)等也都是AAAI的實(shí)踐內(nèi)容。人工智能教育知識(shí)庫(kù)(AI

3、EducationRepository)網(wǎng)站收錄了關(guān)于人工智能教材、教學(xué)大綱和教學(xué)設(shè)計(jì)范例等方面信息，還提供了與人工智能相關(guān)的教育論文，各主題的在線教程，適合課堂或?qū)嶒?yàn)室教學(xué)的工具軟件和環(huán)境，以及方便用戶相互交流人工智能教育心得與經(jīng)驗(yàn)的虛擬空間。@國(guó)際人工智能教育組織從1998年開(kāi)始就出版人工智能教育國(guó)際雜志(UAIED)，并于1993年開(kāi)始每年舉辦一次有關(guān)人工智能教育的國(guó)際會(huì)議。此外，歐美、澳大利亞、日本、印度等國(guó)家與地區(qū)也建立與人工智能教育相關(guān)的研究所或?qū)嶒?yàn)室。。張家華．高中人工智能課程及其教學(xué)問(wèn)題研究惻．金華：浙江師范大學(xué)，2006z5-7．。教育部．

4、普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))【l川．北京：人民教育出版社，2003。(5)：24．。楊銀輝．因特網(wǎng)上的人工智能教育資源明．中小學(xué)信息技術(shù)教育，2003，(10)；24-27．2一、緒論國(guó)內(nèi)人工智能教育的興起，除了2003年教育部頒布的《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》中首次設(shè)立了人工智能選修模塊以外，其他主要事件有：清華大學(xué)出版社在1997年和2000年分別出版了面向青少年的科普叢書《人工智能》和《人類智慧與人工智能》：2001年12月，中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)正式成立了教育工作委員會(huì)，并于2002年10月在北京召開(kāi)了“第一屆全國(guó)人工智能教育學(xué)術(shù)研討會(huì)”；2004年到

5、2006年間，5套高中人工智能初步教材的陸續(xù)發(fā)行；2007年9月，哈爾濱成為全國(guó)首個(gè)在全市范圍內(nèi)開(kāi)展中小學(xué)人工智能與機(jī)器人教學(xué)的城市；以及2008年10月，首屆人工智能教育國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議在湖北武漢召開(kāi)。ProIog語(yǔ)言的作用Prolog語(yǔ)言是適應(yīng)于人工智能和知識(shí)工程領(lǐng)域的、具有符號(hào)處理和邏輯推理能力的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，能夠用它來(lái)編寫程序求解非數(shù)值計(jì)算、知識(shí)處理、推理、規(guī)劃、決策等各種復(fù)雜的智能問(wèn)題。目前，Prolog語(yǔ)言已廣泛應(yīng)用于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、抽象問(wèn)題求解、數(shù)理邏輯、符號(hào)處理、定理證明、自然語(yǔ)言理解、專家系統(tǒng)等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的程序語(yǔ)言通常把問(wèn)題的全部知識(shí)以各種模

6、型或算法表達(dá)在固定的程序中，問(wèn)題的求解過(guò)程完全在程序的控制下按預(yù)先安排好的步驟循序執(zhí)行，解決問(wèn)題的思路與馮諾．依曼式計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)相吻合。目前，大型數(shù)據(jù)庫(kù)法，數(shù)學(xué)模型法、統(tǒng)計(jì)法等都是這種嚴(yán)格結(jié)構(gòu)化的方法。而Prolog語(yǔ)言要解決的問(wèn)題，往往無(wú)法把全部知識(shí)都體現(xiàn)在固定的程序中，它通常需要建立一個(gè)知識(shí)庫(kù)(包含事實(shí)和推理規(guī)則)，程序根據(jù)環(huán)境、輸入信息及所要解決的問(wèn)題來(lái)決定自己的運(yùn)行情況，因此它是環(huán)境模式控制下的推理過(guò)程。這種方法有極大的靈活性和對(duì)話能力，還有自我解釋能力和學(xué)習(xí)能力。這種方法對(duì)于解決一些條件和目標(biāo)不太明確或不便于描述的非結(jié)構(gòu)化問(wèn)題比傳統(tǒng)方法好。(二)問(wèn)題

7、的提出在高中階段開(kāi)設(shè)人工智能課程，能夠培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和解決問(wèn)題的能力，并激發(fā)學(xué)生對(duì)未來(lái)美好生活的追求。但是人工智能作為一門新興的學(xué)科，在一定程度3一、緒論上代表著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前沿和焦點(diǎn)，其內(nèi)容較新且較難理解。為解決這一問(wèn)題，課標(biāo)中將人工智能選修模塊分為“知識(shí)及其表達(dá)"，“推理與專家系統(tǒng)"，“人工智能語(yǔ)言與問(wèn)題求解一三個(gè)主題，并建議具體的教學(xué)過(guò)程中要根據(jù)高中學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和本校實(shí)際情況開(kāi)展教學(xué)；要發(fā)現(xiàn)有特長(zhǎng)的學(xué)生并對(duì)他們進(jìn)行有針對(duì)性的教學(xué)，本模塊對(duì)采用的人工智能語(yǔ)言與專家系統(tǒng)工具不作具體要求，可以根據(jù)實(shí)際情況自主選擇。在此原則的指導(dǎo)下，現(xiàn)已開(kāi)設(shè)人工智能

8、課程的中學(xué)基本上是選取三個(gè)主題中的某個(gè)主題開(kāi)展試驗(yàn)性