Департамент образования города Москвы
Государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования города Москвы
«Московский городской педагогический университет»
Институт математики, информатики и естественных наук
Кафедра информатики и прикладной математики
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
Учебной дисциплины
ОСНОВЫ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
Для направления подготовки 050100 «Педагогическое образование»
Профиля «Информатика»
Квалификация (степень) выпускника учитель информатики
Форма обучения Заочная
Москва 2014
Программа составлена в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 050100 «Педагогическое образование» и профилю подготовки «информатика»
Разработчики:
Кафедра информатики и прикладной математики
ИМИЕН ГБОУ ВПО МГПУ, доцент
Рецензенты:
Кафедра информатики и прикладной математики
ИМИЕН ГБОУ ВПО МГПУ, доцент
Кафедра информатики и прикладной математики
ИМИЕН ГБОУ ВПО МГПУ, доцент
Программа одобрена на заседании кафедры информатики и прикладной математики
Протокол № 2 от «25» сентября 2014 г.
Зав. кафедрой: член-корр. РАО, доктор технических наук, профессор
© ГБОУ ВПО МГПУ, 2014
© Кафедра информатики и прикладной математики, 2014
1. Цели и задачи освоения дисциплины.
Цель дисциплины: сформировать у студентов представление о научных и инженерных проблемах интеллектуального обеспечения вычислительных процессов, методах и средствах разработки и эксплуатации систем искусственного интеллекта и экспертных систем, отразить основные направления и методы, применяемые в области искусственного интеллекта.
Задачи дисциплины: сформировать знания, умения и навыки в области теории и методов исследования моделей представления, хранения и обработки знаний и сформировать умения и навыки логического программирования..
2. Место дисциплины в структуре ОП.
Дисциплина «Основы искусственного интеллекта» относится к вариативной части цикла профессиональных дисциплин (Б.3.25).
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций.
1) использовать основные методы, способы и средства получения, хранения, переработки информации, готов работать с компьютером как средством управления информацией (ОК-8);
2) способен понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны (ОК-12);
3) осознает социальную значимость своей будущей профессии, обладает мотивацией к осуществлению профессиональной деятельности (ОПК-1);
4) владеет основами речевой профессиональной культуры (ОПК-3);
5) способностью использовать методологию компьютерного моделирования и программирования, современные компьютерные технологии для решения предметно-ориентированных научно-исследовательских и образовательных задач (СК-2);
6) владением современными формализованными математическими, информационно-логическими и логико-семантическими подходами к продуцированию информации научного и образовательного характера, а также методами представления, сбора, обработки, передачи и хранения информации (СК-3).
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
- терминологию и основные понятия дисциплины; историю развития искусственного интеллекта; современное состояние искусственного интеллекта; модели представления знаний;
уметь:
- работать с логическими языками программирования;
владеть:
- основами языка программирования Пролог.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы | Всего часов/ зачетных единиц |
Аудиторные занятия (всего) | 22 |
В том числе: | |
Лекции | 10 |
Лабораторные работы | 12 |
Самостоятельная работа (всего) | 86 |
В том числе: | |
Указываются виды самостоятельной работы | |
Подготовка эссе | 10 |
Подготовка реферата | 33 |
Подготовка к промежуточной аттестации | 16 |
Подготовка к экзамену | 27 |
Вид промежуточной аттестации (контрольная работа) | |
Общая трудоемкость часы зачетные единицы | 108 |
3 |
5. Структура и содержание дисциплины
5.1. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины (элемента модуля) | Лекции | Лабораторные работы | Семинары | СРС | Всего |
1 | Основные понятия искусственного интеллекта. | 2 | 2 | 6 | 10 | |
2 | Модели знаний. | 4 | 4 | 40 | 48 | |
3 | Язык программирования Пролог. | 4 | 6 | 40 | 50 |
5.2. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины (элемента модуля) | Содержание раздела |
1 | Основные понятия искусственного интеллекта. | История искусственного интеллекта. Понятие данные, информация, знания. Понятие интеллектуальной системы. Разделы искусственного интеллекта. Современные исследования в области искусственного интеллекта. |
2 | Модели знаний. | Классификация моделей знаний. Логические модели знаний. Продукционная модель знаний. Фреймы для представления знаний. Семантические сети. Нейронные сети. Экспертные системы. |
3 | Язык программирования Пролог. | Логическое программирование. Принцип построения программы на языке Пролог. Примеры программ на языке Пролог. |
5.3. Компетенции обучающегося, формируемые в процессе освоения дисциплины (дисциплинарного модуля)
Наименование дисциплинарного модуля | Количество часов | Формируемые компетенции | Общее количество компетенций | |||
Основные понятия искусственного интеллекта. | 10 | ОК-12 | ОПК-1 | ОПК-3 | 3 | |
Модели знаний. | 48 | ОПК-3 | СК-2 | СК-3 | 3 | |
Язык программирования Пролог. | 50 | ОК-8 | ОПК-3 | СК-2 | СК-3 | 4 |
6. Образовательные технологии
Вид занятия (лекционное, практическое, семинарское) | Тема занятия | Образовательные технологии (в том числе интерактивные) | Объем, ауд. часов/в том числе в интерактивной форме |
лекционное | Основные понятия искусственного интеллекта. | Интерактивная лекция с мультимедийной поддержкой | 2/2 |
лекционное | Модели знаний. | Интерактивная лекция с мультимедийной поддержкой | 4/4 |
лекционное | Язык программирования Пролог. | Интерактивная лекция с мультимедийной поддержкой | 4/4 |
Рейтинговая оценка знаний обучающихся
№ п/п | Контролируемые разделы дисциплины | Код контролируемой компетенции (или ее части) | Наименование оценочного средства для текущего контроля | Наименование оценочного средства для промежуточной аттестации |
1 | Основные понятия искусственного интеллекта. | ОК-12; ОПК-1; ОПК-3 | Реферат | Эссе |
2 | Модели знаний. | ОПК-3; СК-2; СК-3 | Реферат | Контрольная работа |
3 | Язык программирования Пролог. | ОК-8; ОПК-3; СК-2; СК-3 | Реферат | Контрольная работа |
7. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
Примерные темы эссэ
Современные исследования в области искусственного интеллекта. Технологии искусственного интеллекта в программном обеспечении компьютера. Может ли компьютер думать за человека? Роль советских ученых в развитии искусственного интеллекта. Робототехника и ее практическое применение. Обзор искусственных интеллектуальных систем.Примерные темы рефератов
Экспертные системы. Логические языки программирования. Нейронные сети. Проблема синтаксического анализа и использование грамматических правил в Прологе. Задачи поиска пути в лабиринте. Реализация игровых задач на Прологе. Неклассические модели представления знаний. Нейронные сети с обратной связью.Примерные задания контрольной работы
Фреймовая модель знаний. Логическая модель знаний. Продукционная модель знаний. Нейронные сети. Экспертные системы. Фреймы. Семантические сети. Написание программы на языке Пролог.8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
скусственный интеллект: современный подход / С. Рассел, П. Норвиг. – М.: Вильямс, 2007. Ясницкий в искусственный интеллект / . – М.: Академия, 2008. Лекции по Интеллектуальным информационным системам [Электронный ресурс]. // http://www. mystudents. ru/study/lecture/iis Ручкин, искусственный интеллект и экспертные системы / , . – СПб. : БХВ – Петербург, 2009. Башмаков, информационные технологии [Электронный ресурс]. // http://bookre. org/reader? file=485655б) дополнительная литература
Адаменко программирование и Visual Prolog / , . – СПб: БХВ-Петербург, 2003. – 990 с. лгоритмы искусственного интеллекта на языке PROLOG / И. Братко. – М: Вильямс, 2004. – 640 с. Смолин в искусственный интеллект: конспект лекций / . – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. – 264 с. Люгер Дж. Ф. Искусственный интеллект: стратегии и методы решения сложных проблем / Дж. Ф. Люгер. – М: Вильямс, 2005. – 864 с. Джонс искусственного интеллекта в приложениях / . – М.: ДМК Пресс, 2006. – 418 с. сновные концепции нейронных сетей / Р. Каллан. – М.: Вильямс, 2002. – 287 с. ейронные сети для обработки информации / С. Осовский. – М.: Финансы и статистика, 2002. – 373 с. Редько , нейронные сети, интеллект: Модели и концепции эволюционной кибернетики / . – М.: КомКнига, 2007. – 487 с. рограммирование на языке Пролог для искусственного интеллекта. [Электронный ресурс]. // http://royallib. ru/book/bratko_ivan/programmirovanie_na_yazike_prolog_dlya_iskusstvennogo_intellekta. htmlв) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
1. ЭБС IRPBooks. http://www. iprbookshop. ru/
2. Компьютерра. http://puterra. ru/
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Лекционные занятия должны проводиться в аудитории, оборудованной мультимедиа-аппаратурой с возможностью выхода в интернет. Лабораторные работы проводятся в компьютерных классах, где установлено соответствующее программное обеспечение.
Фонд оценочных средств для текущей и промежуточной аттестации
Паспорта оценочных средств текущего контроля и промежуточной аттестации учебных дисциплин
Дисциплина: Основы искусственного интеллекта.
Оценочные средства текущего контроля
Реферат
Требования к структуре реферата:
1) титульный лист;
2) план работы с указанием страниц каждого пункта;
3) введение;
4) текстовое изложение материала с необходимыми ссылками на источники, использованные автором;
5) заключение;
6) список использованной литературы;
7) приложения, которые состоят из таблиц, диаграмм, графиков, рисунков, схем (необязательная часть реферата).
Реферат оценивается научным руководителем исходя из установленных кафедрой показателей и критериев оценки реферата.
Критерии и показатели, используемые при оценивании реферата
Критерии | Показатели |
Новизна реферированного теста 2 балла | - актуальность проблемы и темы; - наличие авторской позиции, самостоятельность суждений |
Степень раскрытия сущности проблемы 3 балла | - соответствие плана теме реферата; |
Обоснованность выбора источников 1 балл | - круг, полнота использования литературных источников по проблеме |
Соблюдение требований к оформлению 1 балл | - правильное оформление ссылок на используемую литературу; |
Грамотность 1 балл | - отсутствие орфографических и синтаксических ошибок, стилистических погрешностей; - литературный стиль. |
Максимальный балл за данную контрольную точку составляет 8 баллов.
Написание эссе
При оценивании эссе необходимо выделить следующие элементы:
– представление собственной точки зрения (позиции, отношения)
при раскрытии проблемы;
– раскрытие проблемы на теоретическом (в связях и с обоснованиями) или бытовом уровне, с корректным использованием или без использования научных понятий в контексте ответа;
– аргументация своей позиции с опорой на факты науки или собственный опыт.
Критерии | Показатели |
Структура 1 балл | - эссе соответствует теме; - тема глубоко раскрыта |
Аргументация 2 балла | – аргументы логически структурированы; – факты представлены точно; – строгий критический анализ ключевых понятий (концепций) |
Содержание и позиция 2 балла | – оригинальное и творческое; – тезис или изложение позиции последовательно обосновывается; – равно уделяется внимание всем разделам темы; – представляется необходимая и точная информация; |
Стиль изложения 1 балл | – аккуратное письмо; – концентрированный текст; – используется ясный, точный и/или живой язык. |
Оформление 1 балл | – четко и хорошо оформленная работа; – разумный объем; – адекватное использование источников и их оформление |
Грамотность 1 балл | – грамматически правильные предложения; – отсутствие орфографических ошибок; – использование схем / таблиц для подтверждения аргументов |
Максимальное количество баллов – 8
Контрольные работы
Виды контрольных работ: аудиторные, домашние, текущие, экзаменационные, письменные, графические, практические, фронтальные, индивидуальные.
Система заданий письменных контрольных работ должна:
– выявлять знания студентов по определенной теме (разделу);
– выявлять понимание сущности изучаемых предметов и явлений, их закономерностей;
– выявлять умение самостоятельно делать выводы и обобщения;
– творчески использовать знания и навыки.
Примечание: требования к контрольной работе по тематическому содержанию соответствуют устному ответу.
Критерии | Показатели |
Усвоение программного теоретического материала 3 балла | - ответ по вопросу или заданию аргументированный, логически выстроенный, полный, демонстрирующий знание основного содержания дисциплины и его элементов в соответствии с прослушанным лекционным курсом и с учебной литературой; - демонстрирует полное понимание материала, выводы доказательны, приводит примеры; - свободное владение основными понятиями, законами и теорией, необходимыми для объяснения явлений, закономерностей и т. д.; - владеет умением устанавливать межпредметные и внутрипредметные связи между событиями, объектами и явлениями; - демонстрирует способность к анализу и сопоставлению различных подходов к решению заявленной в вопросе или задании проблематики |
Умение применять теоретические знания на практике 3 балла | - демонстрирует при решении учебной задачи владениесформированными навыками работы с приборами, пособиями, справочным материалом и пр.; - показывает владение методологией дисциплины, умение выполнять типовые задания и задачи предусмотренные программой; - демонстрирует способность творчески применять знание теории к решению профессиональных практических задач |
Полнота и качество выполнения операций (действий) 2 балла | - выполняет все необходимые операции (действия); - последовательность операций (действий) хорошо продумана; - действия при решении задачи, задания осознанные; - выполняет операции (действия), требующие сложные умственные вычисления и преобразования; - выполняет правильно все задания; - работа оформлена в соответствии с требованиями |
Умение излагать программный материал доступным научным языком 9 баллов | - обоснованно и безошибочно излагает тематический материал, соблюдая последовательность его изложения, используя четкие и однозначные формулировки; - строит логически связанный ответ, используя принятую научную терминологию; - делает обоснованные выводы; - излагает тематический материал литературным языком; - применяет в ответе для демонстрации состояния объектов, протекания явлений общепринятую в науке знаково-символьную систему условных обозначений |
Максимальное количество баллов – 9
Экзамен
При определении уровня достижений студентов на экзамене необходимо обращать особое внимание на следующее:
– дан полный, развернутый ответ на поставленный вопрос;
– показана совокупность осознанных знаний об объекте, проявляющаяся в свободном оперировании понятиями, умении выделить существенные и несущественные его признаки, причинно-следственные связи;
– знание об объекте демонстрируется на фоне понимания его в системе данной науки и междисциплинарных связей;
– ответ формулируется в терминах науки, изложен литературным языком, логичен, доказателен, демонстрирует авторскую позицию студента;
– теоретические постулаты подтверждаются примерами из практики
Критерии | Показатели |
Усвоение программного теоретического материала 3 балла | - дает аргументированный, логически выстроенный, полный ответ по вопросу, демонстрирующий знание основного содержания дисциплины и его элементов в соответствии с прослушанным лекционным курсом и с учебной литературой; - демонстрирует полное понимание материала, выводы доказательны, приводит примеры, дополнительные вопросы не требуются; - демонстрирует знание с основной и дополнительной литературой и источниками по вопросу; - корректно использует профессиональную терминологию; - владеет умением устанавливать межпредметные и внутрипредметные связи между событиями, объектами и явлениями; - демонстрирует способность к анализу и сопоставлению различных подходов к решению заявленной в билете проблематики |
Умение применять теоретические знания на практике 3 балла | - в ответе опирается на результаты наблюдений и опытов при необходимости, в зависимости от условия учебной задачи; - демонстрирует при ответе владение сформированными навыками работы с приборами, пособиями и другими средствами; - показывает владение методологией дисциплины, умение выполнять типовые задания и задачи предусмотренные программой; - демонстрирует способность творчески применять знание теории к решению профессиональных практических задач |
Умение излагать программный материал доступным научным языком 3 балла | -обоснованно и безошибочно излагает тематический материал, соблюдая последовательность его изложения, используя четкие и однозначные формулировки; - строит логически связанный ответ, используя принятую научную терминологию; -делает обоснованные выводы; -излагает тематический материал литературным языком; - отвечает на дополнительные вопросы преподавателя; -применяет в процессе ответа для демонстрации состояния объектов, протекания явлений общепринятую в науке знаково-символьную систему условных обозначений |
Максимальное количество баллов – 9
