《人工智能初步》案例五_启发式搜索与人机博弈

“启发式搜索与人机博弈”的教学设计

浙江师范大学附属中学李永前

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：

表格一：黑白棋的游戏规则

在备注中说明。

图一：黑白棋的某一状态图，现在由黑棋下棋。

参考网址：

·中国黑白棋联盟/

·黑白棋世界

·中青在线的电脑历史/gb/it/2000-11/28/node_721.htm ·赛伯时空网的电脑下棋传奇/1/old07.htm

·电脑中国象棋软件AI评/book/dnai.html

附：参考答案

表格一：黑白棋的游戏规则

注：上述“致胜”并不是最优的法则，仅为一种较为可行的“致胜”法则，供大家讨论。

三、“启发式搜索与人机博弈”第二节课

教学任务：

任务1：写出在理想状态下，对黑白棋走两步后的评价函数。

任务2：进入Internet，查找资料，讨论在人机博弈中的一些问题。如：

·“致胜”法则的好坏与评价函数的关系。

·在博弈搜索中，为什么会产生节点爆炸问题。

·在人机博弈中，除了采用启发式搜索外，还会用到哪些搜索策略？

·通过前面的实践操作和分析，谈谈在人机对弈游戏中所指“棋力”的含义是什么？

课前准备：

·整理学生前一节课上交的作业，将学生提出的“致胜”法则上传到校园网的论坛上。

·或将前一节课学生上交的作业所在的文件夹，设置成只读共享文件夹，供大家浏览讨论。

·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。

图二：黑白棋的某一状态图。

注：图中的数值，是“WZebra”黑白棋程序提供的在该位下子的估算值。

图三：黑白棋的空间状态图。

………