內(nèi)部謂詞與匹配教學(xué)設(shè)計(jì)

1、內(nèi)部謂詞與匹配教學(xué)設(shè)計(jì)廣東汕頭華僑中學(xué) 歐陽玲一、分析本課內(nèi)容：廣東教育出版社 高中信息技術(shù)（選修5）人工智能初步，第二章 知識(shí)表示及Prolog語言 2.6 Prolog語言，第2個(gè)課時(shí)：內(nèi)部謂詞、匹配。普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)要求在人工智能初步的選修中，讓學(xué)生學(xué)會(huì)使用一種人工智能語言解決簡單問題，把握其基本特點(diǎn)。教材用一節(jié)的篇幅（第二章第六節(jié)）讓學(xué)生了解Prolog的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序結(jié)構(gòu)、掌握相關(guān)概念、學(xué)會(huì)編寫Prolog語言程序。教材的組織面向教學(xué)過程，然而完全依照教材編寫結(jié)構(gòu)授課靈活性不大，無法調(diào)動(dòng)學(xué)生探索積極性。這類理論課的教學(xué)應(yīng)該以案例分析、任務(wù)驅(qū)動(dòng)為主要課堂活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)地

2、分析問題，學(xué)會(huì)用人工智能技術(shù)解決問題。二、設(shè)計(jì)基于以上分析，本課的教學(xué)目標(biāo)、重難點(diǎn)及教學(xué)流程設(shè)計(jì)如下：（一）教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能：能讀懂Prolog源程序，認(rèn)識(shí)內(nèi)部謂詞的語法規(guī)則，了解“匹配”對(duì)于人工智能語言的作用。2、過程與方法：掌握編寫Prolog程序的基本方法。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀：能夠辯證地看待程序開發(fā)，尊重客觀規(guī)律、培養(yǎng)科學(xué)的思維方法、樹立正確的價(jià)值觀。（二）教學(xué)重難點(diǎn)分析1、教學(xué)重點(diǎn)讓學(xué)生學(xué)會(huì)使用一種人工智能語言解決簡單問題，并把握其基本特點(diǎn)。2、教學(xué)難點(diǎn)了解Prolog的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序結(jié)構(gòu)、掌握相關(guān)概念、編寫Prolog語言程序。（三）教學(xué)過程環(huán)節(jié)教學(xué)流程設(shè)計(jì)意圖引入一、回

3、顧：1關(guān)于Prolog語言Prolog語言是一種以邏輯推理為基礎(chǔ)的邏輯型程序設(shè)計(jì)語言。在邏輯型程序設(shè)計(jì)語言中，計(jì)算被看作是對(duì)邏輯式的證明。Prolog程序的三種基本語句：事實(shí)、規(guī)則、詢問Prolog程序的基本結(jié)構(gòu)：domains段定義變量和符號(hào)類型及取值范圍predicates段定義謂詞clauses段事實(shí)和規(guī)則goal段定義程序的目標(biāo)，程序運(yùn)行的起點(diǎn)2學(xué)習(xí)檔案三部分題目答案校對(duì)3分析程序分析加法乘法程序（見附件一），理解程序中的每個(gè)語句。溫故知新。信息技術(shù)課一周兩節(jié)，上節(jié)課剛接觸的prolog程序很容易被遺忘。從“理論->練習(xí)答案->分析程序”的復(fù)習(xí)，讓學(xué)生喚回對(duì)prolog結(jié)構(gòu)

4、的記憶。新知識(shí)：內(nèi)部謂詞二、認(rèn)識(shí)Prolog的內(nèi)部謂詞1.閱讀程序，預(yù)測(cè)結(jié)果（見附件二）2.請(qǐng)說出以下Prolog的內(nèi)部謂詞的功能：write(X1,X2,Xn) /* 把X1,X2,Xn的值在屏幕上顯示出來 */n1 /* 換行 */readln(X) /* 讀取一個(gè)字符串，賦值給變量X */readint(X) /* 讀取一個(gè)整數(shù)，賦值給變量X */readreal(X) /*讀取一個(gè)實(shí)數(shù)，賦值給變量X */readchar(X) /* 讀取一個(gè)字符，賦值給變量X */程序由教師投影在大屏幕或書寫在黑板上。教師引導(dǎo)學(xué)生一起來“猜測(cè)”每個(gè)語句的功能，遇到新知識(shí)，注意閱讀課本（第43頁），從課

5、本上獲得系統(tǒng)的知識(shí)。新知識(shí)：匹配三、匹配1.閱讀程序，預(yù)測(cè)結(jié)果，了解程序執(zhí)行過程的匹配原理。predicates nondeterm likes(symbol,symbol)clauses likes(rose,books). likes(rose,bike). likes(john,bike). likes(john,football).goal likes(rose,X),likes(john,X).（1）檢測(cè)第一個(gè)目標(biāo)likes(rose,X)，將與前提中第一個(gè)事實(shí)likes(rose,books)匹配成功，用books代換自由變量X，目標(biāo)子句為：likes(rose,books) an

6、d likes(john,books)；（2）檢測(cè)第二個(gè)目標(biāo)likes(John,books)，它與前提中所有事實(shí)子句都不匹配；（3）去掉約束的值（重新?lián)Q回自由變量X），目標(biāo)子句likes(rose,X)與前提中第二個(gè)事實(shí)likes(rose,bike)匹配成功，用bike代換自由變量X，目標(biāo)子句為：likes(rose,bike) and likes(john,bike)；（4）再檢測(cè)目標(biāo)子句likes(john,bike)，它與前提中第三個(gè)條件子句匹配成功，即目標(biāo)子句與前提中第二和第三個(gè)條件都匹配成功。查詢到問題的解，執(zhí)行到此結(jié)束。匹配是推理中必須進(jìn)行的一項(xiàng)重要工作，因?yàn)橹挥薪?jīng)過模式匹配才

7、能從知識(shí)庫中選出當(dāng)前適用的知識(shí)，才能進(jìn)行推理。2. 五房子問題閱讀學(xué)習(xí)檔案四，做一個(gè)有趣的游戲五房子問題。（答案見附件三）教師應(yīng)關(guān)注“集體分析”時(shí)學(xué)生們的參與度，如果只是部分學(xué)生在跟著老師做分析，可以用“提問法”引導(dǎo)。時(shí)間不夠可以先提出“五房子問題”，讓學(xué)生回家做匹配分析，下節(jié)課當(dāng)堂校對(duì)答案。小結(jié)內(nèi)部謂詞是prolog語言專門用于輸入輸出的語句，供用戶直接調(diào)用。需要識(shí)記。模式匹配是推理中的一項(xiàng)重要工作，從知識(shí)庫中選出當(dāng)前適用的知識(shí)，進(jìn)行推理。及時(shí)總結(jié)，讓學(xué)生對(duì)本課學(xué)習(xí)有一個(gè)歸納。附件一：加法乘法程序domains/* 定義兩個(gè)對(duì)象product,sum 的類型都為整型 */ p,s=integ

8、erpredicates/* 定義兩個(gè)謂詞add_em_up、 multiply_em，分別為加法謂詞、乘法謂詞 */ add_em_up(s,s,s) multiply_em(p,p,p)clauses/* 規(guī)則：說明加法運(yùn)算和乘法運(yùn)算的規(guī)則 */ add_em_up(X,Y,S):- S=X+Y. multiply_em(X,Y,P):- P=X*Y.goal/* 目標(biāo)：求32和54的和 */add_em_up(32,54,S).附件二：電話本程序predicates nondeterm phone_number(symbol,symbol) nondeterm runclauses ph

9、one_number("liuyi","quot;). phone_number("zhangshan","quot;). phone_number("liyan","quot;). phone_number("zhuyue","quot;). run:- write("This program is a system for checking the phone number."), nl, write("please enter a name:"), readln(Who), phone_number(Who,Number), write("The telephone number of ",Who," is ",Number), nl.goal run.附件三：“五房子問題”答案12345房子（4）黃房子（3）藍(lán)房子（7）紅房子（9）象牙白（10）綠房子人（2）挪威人（