“启发式搜索与人机博弈”

一、前言

　　人工智能是一门研究运用计算机模拟和延伸人脑功能的综合性学科，涉及数学、计算机科学、控制论、信息学、心理学等学科，即使在大学里，也是一门深奥难学的学科。因此，在高中阶段开展人工智能教学，相比大学，虽然教学侧重点不同，难度降低，但教学难度还是可想而知的。高中阶段的人工智能课程教学，一旦处理不当，将会使学生失去兴趣，又会成为一门学生不喜欢的枯燥的课程。

　　因此，我们试图在人工智能的教学过程中，创设一些学生能够接收的、有兴趣的实践活动。通过各种活动，让学生进行思考，并让学生自己得出一些结论。同时，希望学生得出的结论是无固定答案的，能体现学生想象力、创造力的结论。同时将学生的结论发布在网络的论坛上，在师生讨论这些结论的过程中，进一步提升全体学生对人工智能的认识，感受人工智能技术的丰富魅力，增强对信息技术发展前景的向往。下面就“启发式搜索与人机博弈”的两节课，通过上述的设想进行教学设计。

　　“启发式搜索与人机博弈”教学之前，学生已经学习了穷举式搜索的知识，如宽度优先搜索和深度优先搜索；已经了解了状态空间、状态空间搜索及启发式搜索等概念。在“启发式搜索与人机博弈”的教学中，将通过各种活动，让学生进一步了解启发式搜索的过程，启发式搜索与穷举式搜索的不同之处，并让学生在人机博弈中，如何通过启发式搜索，引入“人”的思维。在“启发式搜索与人机博弈”的任务驱动法中，如何设计学生活动是至关重要的。好的学生活动将激发学生的学习兴趣，活跃学生的思维，因此，在下面的具体的教学设计中，重点给出我们设计的教学活动。抛砖引玉，希望同行们能给出更多更好的学生活动，使人工智能教学在中学里，能优质高效地开展。

二、“启发式搜索与人机博弈”第一节课

教学任务：

任务1：让学生实际操作文曲星等电子字典符带的黑白棋游戏，写出该游戏的规则，并在“玩”的过程中，总结出自己设想的“致胜”法则。

任务2：进入Internet，查找人机博弈的相关资料。

课前准备：

·让学生准备带有黑白棋的电子字典。（或者在网络教室的每一台学生机上，安装黑白棋程序。）

·在教师机中，设置“教学资料”只读共享文件夹，存放有表格一和表格二的Word文档。

·在教师机中，设置“作业上交”完全共享文件夹，学生完成的作业上交至该文件夹中。

教学过程：


教学步骤
教师活动
学生活动
设计意图

新课导入
1.讲解如何启动黑白棋程序。

2.讲解黑白棋的基本规则，并简单演示如何“玩”黑白棋。

3.重点说明在“玩”的过程中，本节课教学要完成的任务。
1.了解本节课的两个教学任务。

2.启动并开始“玩”黑白棋。
通过“玩”黑白棋游戏，理清自己（也就是“人”）在走棋时的思路。

教学任务1
1.指导学生如何从教师机上获取表格一和表格二。

2.在表格一中，将黑白棋的第一条规则，也是最难写一条规则，提供给学生，给学生作为范例。

3.例一：参照图一，讲解黑白棋的上述规则。如：现轮到黑棋走。若黑棋在“C6”位下一棋，则垂直方向的“C5”和对角线方向的“D5”白棋均变为黑棋了。

4.与学生讨论一些“致胜”法则。如：吃子越多越好等法则。并引导学生进行深入讨论，如：“吃子越多越好”是一条最好的“致胜”法则吗？

5.指导学生将填写好表格一和表格二的Word文档，以自己的学号为文件名，上传到教师机上。
1.通过例一，了解黑白棋的最基本规则。回答：当黑棋在图一的其它位置上下一棋子时，棋局发生什么变化？

2.写出黑白棋的游戏规则，并填写表格一。

3.总结自己认为的“致胜”法则，并填写表格二。

4.整理自己的“致胜”法则。如：各条“致胜”法则的优先级；哪些“致胜”法则将受哪种条件的制约等。对自己想不清楚的问题，可放到校园网的论坛中进行讨论。

5.上传填写好表格一、表格二的Word文档。
通过书写游戏规则和游戏的“致胜”法则，让学生学会如何分解自己“瞬间”的思维（即“放慢”思维速度），将“模糊”的、原始的思维，逐步转化为可用文字表达的、较为清晰的游戏规则和游戏“致胜”法则。

游戏规则虽然是定死的，但也允许学生用自己的方式表达。而游戏的“致胜”法则，则每个学生都会有自己不同的想法，要鼓励学生发表自己独特的见解。

教
学
任
务
2
1.教学任务2是针对已经较好完成任务1的同学而设置的。

2.在参考网址中提供了一些有关的网站。
1.进入教师提供的网站，浏览人机博弈的相关资料。

2.自己查找更多有关人机博弈的资料。

3.将查到的好的网址或好的资料，发布到校园网的论坛上，供大家讨论。
通过查找人机博弈的资料，让学生了解人机博弈研究的进展，了解编写人机博弈程序的难度，激发学生对人机博弈的兴趣。