|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Разработка элективного курса «Основы искусственного интеллекта» для учащихся старших классовСтр 1 из 7Следующая ⇒
Разработка элективного курса «Основы искусственного интеллекта» для учащихся старших классов
Выпускная квалификационная работа
Бийск – 2018 Содержание Введение Глава 1. Научно-методические и теоретические основы организации элективных курсов 1.1.Основные аспекты профильного обучения в старших классах общеобразовательной школы 1.2.Элективные курсы в старших классах общеобразовательной школы 1.3. Типология элективных курсов 1.4. Специфика элективных курсов по информатике и ИКТ 1.5.Методическое обеспечение к элективным курсам 1.6. Особенности использования электронных учебно-методических пособий в элективном курсе 1.7. Структура элективного курса Глава 2. Разработка содержания элективного курса «Основы искусственного интеллекта» Роль и место компьютерного моделирования в профильном курсе информатики 2.2. Пояснительная записка 2.3. Учебно-тематический план 2.4. Содержание элективного курса Критерии оценок 2.6.Электронное учебное пособие по элективному курсу “основы искусственного интеллекта” Заключение
Введение Актуальность исследования. На сегодняшний день искусственный интеллект и все что с ним связанно является очень важной темой в связи с тем, что непосредственно в этой области решаются многие определяющие вопросы, связанные с направлениями развития научной мысли, а также, влиянием достижений в области вычислительной техники и робототехники на жизнь будущего поколения. В данной области наиболее часто возникают новые методы научных междисциплинарных исследований, и формируется свежий взгляд на те, или иные результаты, возникает новое осмысление этих результатов. На основе выше сказанного можно сделать вывод, что в дальнейшем интерес к искусственному интеллекту будет только возрастать так как, учитывая скорость развития данного направления, разумно будет предположить, что уже скоро искусственный интеллект станет частью нашей обыденной жизни. Уже сегодня необходимо серьезно задуматься о наиболее эффективных способах обучения молодого поколения людей основам искусственного интеллекта, так как абсолютное большинство современных устройств, уже применяют алгоритмы искусственно-интеллектуальной обработки и знания в этой области будут достаточно полезными для широкого круга специалистов. Если говорить о тенденциях в сфере школьного образования, то в условиях постоянного обновления научных знаний, высоких темпов развития техники и технологии общество видит необходимость создания системы непрерывного образования. Немалую роль в обеспечении преемственности может сыграть введение в школьное образование на старшей ступени новых компонентов, таких как элективные курсы, в том числе и по основам искусственного интеллекта. Подобные элективные курсы непосредственно являются примером осуществления преемственности школьного и вузовского образования, осуществляющим подготовку школьников к обучению в вузе. Современному учителю необходимо открыть перед учащимися возможности современной компьютерной техники. Школьникам будет одновременно полезно, важно и интересно узнать, что моделировать любую интеллектуальную деятельность – это совсем не сложно, и доступно любому школьнику, причем для решения вполне реальных практических проблем, встречающихся в повседневной жизни и связанных с выбором профессии или определением искренности собеседника, а также многое другое. К сожалению, тематика искусственного интеллекта не нашла отражения в ФГОС 2-го поколения для общеобразовательной школы и единственным способом ознакомить учащихся с данной темой является создание элективного курса по теме “Основы искусственного интеллекта”. Вышесказанное позволяет говорить об актуальности темы дипломной работы в силу противоречия между необходимостью изучения курса “Основы искусственного интеллекта” и отсутствием достаточного количества элективных курсов по данной теме. Объектом исследования является обучение элективным курсам по информатике учащихся старших классов. Предмет исследования – организация элективного курса по теме “Основы искусственного интеллекта” в системе профильного обучения. Цель исследования – разработка содержания элективного курса “Основы искусственного интеллекта” для учащихся старших классов. Исходя из цели, мы поставили следующие задачи исследования: 1. проанализировать учебно-методическую литературу по тематике исследования; 2. провести анализ понятия “методическое обеспечение”, изучить типы и виды методического обеспечения, а также его классификацию; 3. изучить научно-методические и теоретические основы организации элективных курсов; 4. выявить роль и место элективных курсов в процессе обучения информатике и ИКТ учащихся старших классов профильного обучения; 5. разработать методическое обеспечение к элективному курсу “Основы искусственного интеллекта” состоящее из поурочного планирования, а также из мультимедийных презентаций к отдельным урокам; 6. разработать электронное учебно-методическое пособие к данному курсу; 7. разработать рабочую программу и содержание занятий элективного курса “Основы искусственного интеллекта” для учащихся старших классов профильного обучения; 8. провести апробацию элективного курса “Основы искусственного интеллекта”. Методы исследования: сравнение, анализ, синтез, обобщение, классификация, моделирование Практическая значимость: разработанные учебно-методические материалы (программа элективного курса, разработки занятий, тест) могут использоваться в учебном процессе общеобразовательной школы. Работа прошла апробацию: 1. Публикация ряда статей в центральных рецензируемых изданиях.(под себя потом перепишу) 2. Проведение уроков на базе МБОУ «СОШ №12 с углубленным изучением отдельных предметов». Работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы, приложения 1. Разработки элективного курса «Компьютерное моделирование», приложения 2. Бланк анкеты, в электронном приложении на компакт-диске расположено электронное учебное пособие «Компьютерное моделирование».
Типология элективных курсов Необходимо отметить, что типология элективных курсов, как правило, весьма условна. Однако можно выделить несколько типов элективных курсов. - Предметные курсы, задача которых - углубление и расширение знаний по предметам, входящих в базисный учебный план школы. - Межпредметные элективные курсы, цель которых – интеграция знаний учащихся о природе и обществе. - Элективные курсы по предметам, не входящим в базисный учебный план. Предметные элективные курсы принято разделять на несколько групп. - Элективные курсы повышенного уровня, имеющие тематическое согласование с данным учебным предметом. - Элективные курсы, с углубленным изучением отдельных разделов основного курса, входящие в обязательную программу данного предмета. - Элективные курсы, с углубленным изучением отдельных разделов, не входящих в обязательную программу данного предмета. - Прикладные элективные курсы, ознакомительного характера, развивающие интерес учащихся к современной технике и производству. - Элективные курсы, посвященные познанию природы. - Элективные курсы, посвященные истории предмета, как входящего в учебный план школы, так и не входящего в него. - Элективные курсы, посвященные изучению методов решения задач (математических, физических, химических, биологических и т.д.), составлению и решению задач на основе физического, химического, биологического эксперимента. Элективные курсы по предметам, не входящим в базисный учебный план, как правило, сводятся к элективным курсам на этапе предпрофильной подготовки.
На данном этапе подготовки элективные курсы подобного типа поддерживают у школьников интерес к той или иной учебной дисциплине. Проверяют возможности, способности ребят. Помогают им выбирать профиль обучения в старшей школе, т.е. имеют развивающую, практическую направленность.
Структура элективного курса Программа любого элективного курса состоит из нескольких компонентов: пояснительной записки, учебно-тематического плана, содержания элективного курса, критериев оценок, перечня литературы для учителя и учащихся, методических рекомендации к курсу и библиографического списка. Необходимо, чтобы программа элективного курса соответствовала особенностям профильной школы и имела практическую направленность. Должна присутствовать определенная логика построения и подачи учебного материала. Важно, чтобы программа была хорошо структурированной и связной по содержанию, была реалистичной по времени и затраченным ресурсам, предполагала активные методы обучения, дающие учащимся осознанно и объективно сделать выбор для продолжения образования, иметь определенную степень новизны. Алгоритм написания программы элективного курса: 1) Выбор привлекательного названия элективного курса. 2) Разработка пояснительной записки. В ней должно быть отражено: тип элективного курса; общая продолжительность по времени и количество часов в неделю; цели курса; задачи курса; ожидаемые результаты освоения материалов курса; методы преподавания и учения; возможные критерии оценивания. 3) Разработка учебно-тематического планирования занятий. 4) Разработка содержания занятий элективного курса. 5) Набор методических рекомендации по проведению курса. Основные требования предъявляемые к элективным курсам: - доступность, - вариативность, - краткосрочность, - оригинальность содержания, - нестандартность, - деятельностный подход в организации. Необходимо применять методы работы, которые стимулируют познавательную деятельность учащихся. Возможно, применять такие методы как метод проектов, вынос теоретического материала на самостоятельное изучение, подготовка докладов учащимися и так далее. Также в процессе обучения полезно применение элементов обращенного обучения, суть которого состоит в следующем: учащиеся самостоятельно осуществляют первичное знакомство с теоретическим материалом, освобождая при этом время для коллективных обсуждений, анализа и рефлексии на занятиях. Однако подобный метод требует существенной подготовки со стороны учителя. Пояснительная записка Искусственный интеллект является одним из наиболее прогрессивных разделов информатики, и дальнейшее развитие этого школьного предмета неизбежно будет связано с расширением именно этого раздела. Основная цель элективного курса “Основы искусственного интеллекта” курса – продемонстрировать учащимся, что искусственный интеллект - это точный и необходимый предмет который поможет учащимся: - Решить какую профессию выбрать. - Изучить основы логики и применять их для решения повседневных задач (определить, правду ли говорит собеседник? и т.д.) - Попробовать свои силы в сфере программирования и научиться решать задачи с помощью языка Prolog. И многое другое. Цель данного курса – помочь школьникам, понять, что такое искусственный интеллект, познакомить с его основами и научить учащихся решать задачи, принимать правильные решения и строить прогнозы развития различных событий и ситуаций с его помощью. Глубокому изучению предмета способствует выполнение практических работ по решению задач на Prolog и тестирования на основе электронного учебно-методического пособия “Основы искусственного интеллекта” разработанного специально к данному курсу в формате Web-сайта. С его помощью ученики смогут самостоятельно изучать теоретический материал, как на уроке, так и дома, выполнять практические работы, проходить тестирование с проверкой в режиме реального времени. Предлагаемый элективный курс "Основы искусственного интеллекта" в объёме 36 часов предназначен для учащихся 10-11 классов. При этом 16 часов отводится на аудиторную работу и 20 часов отводится на самостоятельное изучение.
Цели: 1. Содействие становлению всесторонне развитой личности как субъекта успешной образовательной и научно-исследовательской деятельности. 2. Формирование успешной современной личности компетенций школьника, связанных с обработкой информации с применением технологий искусственного интеллекта, формировать представление о типах задач, возникающих в области интеллектуального анализа данных и методах их решения, которые помогут школьникам выявлять, формализовать и успешно решать практические задачи обработки данных, возникающие в процессе их школьной деятельности. Задачи: 1. усвоение основных понятий и терминов в области искусственного интеллекта; 2. усвоение основных понятий и терминов в области программирования на языке Prolog; 3. Формирование представления о типах задач, возникающих в области интеллектуального анализа данных и методах их решения c помощью программирования на языке Prolog, которые помогут ученикам выявлять, формализовать и успешно решать практические задачи анализа данных. Знать: 1. Как работать с информацией в глобальных компьютерных сетях. 2. Как использовать основные методы, способы и средства получения, хранения, переработки информации, готовность работать с компьютером как средством управления информацией. 3. способность понимать значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности. 4. способность использовать возможности образовательной среды, в том числе информационной, для обеспечения качества учебно-воспитательного процесса. Обучение строится с использованием следующих форм занятий: Лекция На лекции излагается минимально необходимый объём информации из рассматриваемой предметной области: ключевые теоретические вопросы, информация об используемых программных средствах, основные технологии решения. В поддержку лекционного курса учащимся предлагаются тематические презентации. В каждое лекционное занятие включается работа с электронным методическим пособием. Практическое занятие При проведении практических занятий используются развивающие упражнения, представляющие алгоритмические предписания для решения конкретной задачи. На каждом практическом занятии проводится проверка знаний с помощью электронного тестирования. Также проверка осуществляется в виде выполнения лабораторных работ при изучении новой темы. 2.3. Учебно-тематический план Также мы разработали учебно-тематический план проведения занятий, представленный в таблице 1. Таблица 1 Учебно-тематический план
Содержание элективного курса Тема I. Основы логики (2 ч) Основные понятия: логика, высказывание, суждение, алгебра логики, утверждение, логическое выражение, таблица истинности, основные логические операции. Содержание темы: - Введение в основы логики - Основные понятия алгебры логики - Критерии различий высказывания, суждения, утверждения. - Основы классической формальной логики. - Понятия логическое выражение, сложное логическое логических выражений, связанных с помощью логических операций. - Таблицы истинности. Законы алгебры логики. - Дополнительная информация - Обобщение Практическое занятие. Тема «Основы логики» Ход работы: 1)Повторение лекции №1(5 минут); 2)Прохождение теста №1(10 минут); 3)Заполнение таблиц истинности 4)Решение логических задач в тетради 5)Дополнительная информация 6)Обобщение Тема III. Основные понятия языка Prolog (2 ч) Основные понятия: предложение, факт, правило, тело правила, константа, переменные, функциональный символ. Содержание главы: Изучение основных понятий языка Prolog. Предложения в Prolog. Правила в Prolog. Построение предложений. Переменные. Сопоставление термов. Практическое занятие. Тема «Основные понятия языка Prolog» Ход работы: 1)Повторение лекции №3(5 минут); 2)Прохождение теста №3(10 минут); 3)Анализ кода программы данной ниже и попытка определить её смысл, и определить какой результат получится в результате её выполнения. 4)Основываясь на тексте программы организовать поиск "Кто_же_дочь", "Кто_же_мама","Кто_же_папа". 5)Основываясь на фрагменте программы организовать поиск "Кто_же_сестра", "Кто_же_брат". 6)Дополнительная информация 7)Обобщение Тема VII. Списки (2 ч) Основные понятия: списки. Содержание главы: - атрибуты списков, - применение списков, - методы разделения списка на голову и хвост, - поиск элемента в списке, - деление списков, - сортировка списков, - компоновка данных в список. Практическое занятие. Тема «Списки» Ход работы: 1)Повторение лекции №7(5 минут); 2)Прохождение теста №7(10 минут); 3)Подумайте в каких программах целесообразно придумывать списки 4)Проанализируйте данные ниже программы и подумайте для чего предназначена каждая из них. Содержание главы: - Использование строк - Основные операции, выполняемые над строками - Множество символов Пролога - Использование кодов ASCII для «записи» символов - Присваивание переменным строковых значений - Длина строки - Конкатенация строк - Выделение подстрок Практическое занятие. Тема «Списки» Ход работы: 1)Повторение лекции №8(5 минут); 2)Прохождение теста №8(10 минут); 3)Составьте программу «Объединение строк» 4)Составьте программу «Выделение подстроки в строке» 5)Проанализируйте данные ниже программы и определите основные особенности Рефлексия Критерии оценок В ходе организации элективного курса учитель сталкивается с необходимостью разработки критериев для оценивания результатов, которые будут достигнуты учащимися в ходе изучения курса. Предлагается оценивать учащихся по следующим критериям: - Регулярность посещения занятий; - Уровень активности на занятиях; - Своевременное выполнение всех домашних заданий; - Уровень знаний демонстрируемых при фронтальных опросах; - Количество баллов полученных при электронном тестировании; - Качество выполнения практических работ. Итоговая аттестация проводится на основании выше изложенных критериев. За каждый вид выполненной работы учащийся получает оценку, после чего при итоговой аттестации учитель выводит среднее арифметическое из всех полученных оценок. Критерии при выставлении оценок учащимся могут быть следующими: «Отлично» – учащийся демонстрирует сознательное и ответственное отношение, сопровождающееся ярко выраженным интересом к учению; учащийся освоил теоретический материал курса, получил навыки в его применении при решении конкретных задач; в работе над индивидуальными заданиями учащийся продемонстрировал умение работать самостоятельно, творчески. «Хорошо» – учащийся освоил идеи и методы данного курса в такой степени, что может справиться со стандартными заданиями (без проявления явных творческих способностей); наблюдаются определенные положительные результаты, свидетельствующие об интеллектуальном росте, возрастании общих умений учащегося. «Удовлетворительно» – учащийся освоил наиболее простые идеи и методы курса, что позволило ему достаточно успешно выполнять простые задания Заключение В связи с бурным развитием искусственного интеллекта в наши дни современному учителю необходимо серьезно задуматься о наиболее эффективных способах обучения учащихся основам искусственного интеллекта. Абсолютное большинство современных устройств уже применяют алгоритмы искусственно-интеллектуальной обработки и знания в этой области будут необходимы сегодняшнему школьнику. В данной выпускной квалификационной работе были разработаны методические материалы по обучению основам искусственного интеллекта в системе профильного обучения современной школы. В процессе исследования удалось ответить на поставленные нами вопросы, и решить поставленные задачи. Нами были изучены научно-методические и теоретические основы организации элективных курсов, также, удалось выявить роль и место элективных курсов в процессе обучения информатике и ИКТ учащихся старших классов профильного обучения. В ходе исследования удалось выявить, что элективные курсы в системе профильного обучения обладают широким спектром функций и задач. Основные результаты работы заключаются в следующем: Анализ литературы по проблематике нашей работы показал, что основы искусственного интеллекта занимают в профильном курсе информатики старшей школы значимое место. Абсолютное большинство современных устройств, применяют алгоритмы искусственно-интеллектуальной обработки и знания в этой области необходимы учащимся для решения вполне реальных практических проблем, встречающихся в повседневной жизни и, в частности, связанных с выбором будущей профессии. - Нами было разработано электронное учебно-методическое пособие, к данному курсу состоящее из восьми лекций, восьми практических работ и тестирования с проверкой в режиме реального времени. Пособие представлено в виде Web-сайта на основе HTML кода. Основными его достоинствами являются: современный формат, наглядность, универсальность, простота изложения теоретического материала, возможность проведения тестирования в формате наиболее удобном для учителя и учащихся. - В ходе практической работы нами была разработана программа элективного курса “Основы искусственного интеллекта”. Было разработано поурочное планирование и содержание занятий данного элективного курса. Данный элективный курс является примером осуществления преемственности школьного и вузовского образования, осуществляющим подготовку школьников к обучению в вузе, пониманию меж предметных связей информатики, математики, умению применять полученные знания, причем для решения вполне реальных практических проблем, встречающихся как в повседневной жизни, так и обучении. Выше описанный элективный курс является дополнением к профильному курсу информатики в старших классах. Практическая значимость разработанного элективного курса состоит в том, что он может быть включен в систему элективных курсов по информатике. В заключение, хотелось бы сказать, что данный элективный курс был апробирован на учащихся МБОУ "Средняя общеобразовательная школа №12 с углублённым изучением отдельных предметов" и были положительно восприняты учащимися.
Разработка элективного курса «Основы искусственного интеллекта» для учащихся старших классов
Выпускная квалификационная работа
Бийск – 2018 Содержание Введение Глава 1. Научно-методические и теоретические основы организации элективных курсов 1.1.Основные аспекты профильного обучения в старших классах общеобразовательной школы 1.2.Элективные курсы в старших классах общеобразовательной школы 1.3. Типология элективных курсов 1.4. Специфика элективных курсов по информатике и ИКТ 1.5.Методическое обеспечение к элективным курсам 1.6. Особенности использования электронных учебно-методических пособий в элективном курсе 1.7. Структура элективного курса |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-01; Просмотров: 583; Нарушение авторского права страницы