Моделирование и формализация. Экспертная система распознавания волокон

Цель урока: создание приложения “Распознавание волокон” с использованием визуального объектно-ориентированного программирования.

Задачи:

Образовательные: построить и создать информационную модель экспертной системы для лабораторной работы по химии “Распознавание волокон”, на основе алгоритма распознавания волокон и программы, созданной в среде VB.

Развивающие: способствовать развитию компетенции применять свои умения в практической деятельности; развитию познавательного интереса учащихся, общеучебных умений и навыков: исследовательских, рефлексивных, самооценочных.

Воспитательные: способствовать воспитанию активной, самостоятельной и инициативной позиции учащихся в учении.

• реактивы: сульфат аммония, серная кислота, р-р BaCl₂, р-р NaOH, лакмусовая бумажка, вода. Несколько пробирок;
• таблицы “Распознавание волокон” (приложение 1);
• блоки и стрелки для построения блок-схемы;
• магниты;
• карточки с надписями волокон: вискоза, ацетат, шерсть, хлопок, лавсан, капрон;
• Учебник Угринович Н.Д. “Информатика и ИКТ”.

• экспертная система “Распознавание удобрений” (см. учебник Угринович Н.Д. “Информатика и ИКТ”);
• среда программирования Visual Basic.

План урока:

1. Оргмомент.
2. Актуализация знаний учащихся.
3. Постановка задачи. Построение схемы распознавания волокон.
4. Работа над созданием проекта (приложение 3).
5. Защита проекта.

ХОД УРОКА

Я приветствую вас, ребята, и членов экспертной комиссии, которые присутствуют на уроке. Наши гости заинтересованы в приобретении приложений, которые можно применять в лаборатории для распознавания волокон. Поэтому, наша главная задача на уроке – создать и предложить свой продукт как можно дороже. Большое значение при оценивании будет иметь оригинальность дизайна и удобство использования приложения.

Хочу обратить ваше внимание на то, что машины включены и вы должны соблюдать правила техники безопасности. Если забыли правила, взгляните на них (указать на их местонахождение). Сядьте так, чтобы мониторы не мешали нам общаться, и ваша поза была “рабочей”.

Цель нашего занятия: построить экспертную систему для лабораторной работы по химии “Распознавание волокон”, а для этого мы в начале вспомним предыдущую модель, схему ее построения, построим схему распознавания волокон, и вы должны будете по этой схеме создать и защитить проект распознавания выбранного вами волокна.

Для начала давайте вспомним, что же это такое экспертная система (э/с)? (Ответ: э/с – интеллектуальные программы, способные делать логические выводы на основе знаний из конкретной предметной области)

Какую э/с мы создавали на прошлом занятии? (Ответ: э/с “Распознавание удобрений”)

Какова стратегия поиска? (Ответ: уменьшение неопределенности)

На основе какой логической структуры данная стратегия осуществлялась? (Ответ: если…то…иначе…)

Откройте стр. 279 и вспомните схему поиска.

Из химической лаборатории поступил заказ: потерялась этикетка и неизвестно, какое удобрение находится в емкости. Давайте попробуем произвести поиск по схеме, а выводы пусть сделает наша э/с. Перед тем как выполнить лабораторный опыт, вспомните о правилах техники безопасности при обращении с химическими веществами. (Один из учащихся проводит д/о: отсыпает в пробирку вещество, добавляет серной кислоты – выделение бурого газа не наблюдается, в другую пробирку с веществом добавляет р-р хлорида бария – выпадает осадок белого цвета, в третью пробирку с веществом приливает щелочь – выделяется аммиак. Учащиеся запускают э/с, созданную на прошлом занятии, вводят полученные ответы, на экране высвечивается – сульфат аммония. Вывод: емкость содержит сульфат аммония.)

Постановка задачи: из лаборатории поступил новый заказ – построить э/с по распознаванию волокон.

Определение первого шага. Внимательно посмотрите на таблицу “Распознавание волокон”, которые находятся у вас на столах. Применяя стратегию уменьшения неопределенности и логическую структуру “если…то…иначе…”, давайте построим блок-схему поиска. Я хочу услышать ваши предложения. (Учащиеся предлагают первый реактив, с которым надо провести взаимодействие, чтобы максимально уменьшить неопределенность, учителем выбирается вариант со щелочью. Учащийся доказывает, что неопределенность уменьшится вдвое и таким образом мы разделим вещества на 2 группы: первая – вискоза, шерсть и ацетат, которые растворяются в щелочи, вторая – хлопок, капрон, лавсан, которые не растворяются.)

Применение логической структуры. Вызвать учащегося к доске, чтобы создать логическую структуру “если…то…иначе…” для разделения веществ на две группы:

Рисунок 1. Логическая структура первого шага

Второй шаг. Учащиеся по той же стратегии выбирают следующее вещество (д/б серная кислота, по взаимодействию с ней можно из первой группы выделить вискозу):

Рисунок 2. Логическая структура второго шага

Третий шаг. Учащиеся выбирают еще один путь, для того чтобы разделить шерсть и ацетат (горение). Достраивают схему на доске:

Рисунок 3. Логическая структура третьего шага

Четвертый шаг. Учащиеся предлагают путь для распознавания 2-й группы веществ – хлопок, капрон, лавсан. Чтобы распознать лавсан достаточно провести взаимодействие с азотной кислотой. Лавсан в ней растворяется. Вторая часть блок-схемы выглядит так:

Рисунок 4. Логическая структура четвертого шага

Пятый шаг. Чтобы отличить хлопок от капрона можно использовать реакцию горения:

Рисунок 5. Логическая структура пятого шага

Рисунок 6. Приложение 2

На доске получилась схема как на рисунке в приложении 2.

Вопросы:

Сколько всего процедур должно быть в программе?

Какая процедура должна быть обязательно в каждом проекте?

Сколько процедур общих?

Какой функции осуществляется диалог с пользователем?

4. Практическая работа (приложение 3).

1) Каждый из учащихся получает индивидуальное задание: провести распознавание компьютер № 1 – вискоза, компьютер № 2 – ацетат, № 3 – шерсть, № 4 – хлопок, № 5 – лавсан, № 6 – капрон (можно по желанию). Учащиеся подходят к магнитной доске и забирают с собой карточку с заданием.

2) Работа над проектом (10–15 минут).

5. Защита проекта.

Ученик, выполнивший задание презентует его по плану: цель, способ выполнения, результат.

Для демонстрации результата учащиеся запускают приложение и проводят распознавание заданных волокон. Например: “Я провожу распознавание вискозы. На вопрос растворяется ли волокно в щелочи, я отвечаю – да, на вопрос с серной кислотой образуется красно-коричневый раствор, отвечаю – да. Моя э/с выводит в окно списка надпись – вискоза”.

6. Завершение урока.

Отметить успехи учащихся: у кого получилось удачно, у кого – недостатки в работе.

Спасибо за урок, урок окончен, успехов вам!