《聊天機器人》教學設計課題：聊天機器人授課對象：中職一年級課型：新授課課時：3課時教材分析：結構內容：本節課選自《人工智能通識》的項目八。本節課的主要內容是了解人工智能在自然語言處理領域的應用，了解意圖識別的概念，熟練進行聊天機器人的基本配置，定制特定功能的聊天機器人。地位作用：自然語言處理是人工智能的一個子領域。近年來，自然語言處理技術的快速發展，實現了諸多人工智能的落地應用。本節課的學習將帶領學生了解一個成熟的人工智能應用，聊天機器人，讓學生能夠動手搭建一個客服聊天機器人，熟悉人工智能訓練師崗位的一個典型工作過程。學情分析學習心理特征：本節課的授課對象為中職一年級學生該階段的學生，學習自制力較差，上課注意力易被分散，因此在上課過程中，應該采用講練結合的方式，讓學生能夠在實踐中學習和鞏固課程內容。同時該階段的學生有很多自己的想法和創意，因此在設計任務時，需要給學生一定的自由發揮的空間，讓學生自主地學習和實踐。另外由于中職一年級的學生水平各不相同，因此教師在學生操作過程中應該實時觀察，引導并鼓勵基礎較差的學生完成練習。知識基礎：中職一年級學生已經掌握了計算機的使用，因此可以讓學生獨立動手安裝軟件、賬號配置等。教學目標知識與技能目標：能夠說出自然語言處理與人工智能的關系能夠說出智能對話機器人的應用場景能夠說出什么是意圖識別能夠熟練知識庫的配置能夠設計并實現客服機器人協助用戶下單的功能能夠設計并實現客服機器人為用戶推送天氣的功能過程與方法：小組合作討論智能對話機器人的常見應用。根據教師發布的實訓任務書，自主進行注冊賬號與創建機器人。根據教師發布的實訓任務書，自主配置機器人知識庫，能夠回答電商客服常見問題。根據教師發布的實訓任務書，自主設計對話邏輯，并訓練下單意圖識別模型，實現機器人協助用戶下單。根據教師發布的實訓任務書，自主設計對話邏輯，并訓練查天氣意圖識別模型，實現機器人向用戶回答天氣狀況。情感態度與價值觀：能夠對實際工作崗位的工作內容有所認知。通過小組合作的方式，培養學生的主動參與的意識，強化自身的責任感，以及增強自己的合作能力。教學重難點教學重點：1、能夠說出智能對話機器人的應用場景2、能夠說出什么是意圖識別3、能夠設計并實現客服機器人協助用戶下單的功能4、能夠設計并實現客服機器人為用戶推送天氣的功能教學難點：1、能夠設計并實現客服機器人協助用戶下單的功能教學方法教法：任務驅動法、練習法學法：自主學習法、小組合作學習法教學準備教學環境：多媒體網絡計算機房教學資源：多媒體網絡計算機，派Lab平臺，PPT課件，微課教學過程教學內容及過程時間分配設計意圖一、創設情景【教師活動】小派的表姐是電商的客服人員，她為每天都要回答類似的問題而感到十分煩躁。于是小派想要將表姐在運營店鋪過程中遇到的常見問答整理出來，做成一個知識庫，訓練一個智能對話客服。這樣，小派的表姐就不用每天回答類似的問題了。但是小派缺乏相關經驗，沒法自己完成，于是小派向我們尋求了幫助。2分鐘該環節通過創設一個生活中真實存在的情景，讓學生了解智能對話機器人的應用場景。二、任務分析【教師活動】小派給我們布置了一個任務就是幫忙訓練一個能夠自動回復用戶問題的客服機器人。首先我們需要對如何開展該任務進行分析（該過程可以讓學生進行小組討論回答）預設：首先要了解在實際工作中搭建這樣一個客服聊天機器人都使用什么常見的工具或平臺，接著要了解配置這種聊天機器人的一般流程是什么，然后要熟悉搭建聊天機器人平臺的操作與機器人配置，然后根據具體的對話場景構造語料，訓練相應的模型，從而能夠讓機器人自動回答用戶咨詢的問題。【學生活動】小組展開討論各小組發表自己的任務分析結果【教師活動】對各小組的討論結果進行評價，最后進行小結，得出最后的任務分析結果：子任務一：創建機器人子任務二：客服小助理—回答常見問題子任務三：客服小助理—協助用戶下單子任務四：客服小助理—自動推送天氣5分鐘該環節主要是對本節課的任務的一個討論分析，在該過程中，讓每個學生對接下來要完成的任務進行分析和討論，讓學生成為課堂的主體，提高學生的參與感，提升學生的自主思考能力。新知學習任務一：創建機器人【教師活動】請同學們查閱資料并討論總結自然語言處理的概念，以及它和人工智能的關系？預設：自然語言處理，簡稱NLP，是指利用人類交流所使用的自然語言與機器進行交互通訊的技術。通過人為地對自然語言的處理，使得計算機對其能夠可讀并理解。自然語言處理主要應用于機器翻譯、輿情監測、自動摘要、觀點提取、文本分類、自動問答、語音識別、中文OCR等方面。自然語言處理是人工智能的一個重要分支。在人工智能領域，研究自然語言處理技術的目的就是讓機器理解并生成人類的語言，從而和人類平等流暢地溝通交流。【學生活動】思考并回答問題【教師活動】對學生的回答進行小結：同學們的總結都是正確的，在人工智能領域，研究自然語言處理技術的目的就是讓機器理解并生成人類的語言，從而和人類平等流暢地溝通交流。同學們在搜索和了解自然語言處理的時候有沒有注意到這個詞，意圖識別，那么它是做什么的呢？（同學們討論并回答）預設：意圖識別就是識別文本中蘊涵的意圖，比如在自動問答系統中，用戶問了一個問題之后，機器人首先要判斷這個用戶是想問天氣、還是想訂機票。【學生活動】思考并回答問題【教師活動】同學們的理解能力還是很不錯的。意圖識別其實本質上是一個文本分類的問題，在訓練意圖識別模型之前呢，需要先定義好有哪幾種意圖，然后才能標注對應的語料、訓練意圖識別模型。在識別了用戶意圖之后，就可以回答這個意圖相關的答案。剛才我們已經對一些概念有了初步的理解，下面我們就要動手練習，在一個智能對話機器人云平臺上創建一個專屬于自己的機器人。Chatopera智能對話機器人是一個工具，可用于設計、實現和發布聊天機器人。基礎模塊包括：詞典：機器人能理解和捕捉的概念知識庫：以搜索引擎技術為主意圖識別：以機器學習為主，實現任務型對話對話腳本：以腳本規則為主，設定對話規則同時融合FAQ和意圖識別打開網頁/，參考實訓任務書，先注冊個人賬號，然后基于這個云平臺去創建一個初始的機器人。【教師活動】在學生練習時進行巡視，對一些動手能力較弱的學生進行相關的指導，引導學生完成練習。30分鐘在該環節中，通過提問的方式讓學生自主搜索和了解自然語言處理相關的概念；同時讓學生積極討論，增加學生之間的互動與交流。任務二：客服小助理—回答常見問題【教師活動】在上一個任務中，我們有同學提到了自動問答系統，那么這個系統中一個核心模型就是智能對話機器人。那么這里再請同學們討論并回答，智能對話機器人具體能干什么，它主要應用在實際工作或者生活中的什么場景中呢？預設：智能對話機器人就是每次人發送聊天內容時，機器人具備從上下文情境中分析最合理的回答，準確的為人提供回復。主要應用在企業客戶服務、營銷和企業內部協作中。使用自然語言交互完成信息查詢、任務和自動化流程。【學生活動】思考并回答問題【教師活動】小派表姐在電商工作中主要負責線上客服，回答顧客發來的咨詢問題。時間久了，表姐也總結了經驗，比如發貨時間、尺碼推薦、快遞等問題出現的頻次較高。那么假如讓機器人自動回答這些問題，溝通效率能得到很大提升。下面需要我們構建一個知識庫，讓機器人具備這個能力。【學生活動】參考實訓任務書，依次添加高頻的問答對。【教師活動】在學生練習時進行巡視，對一些動手能力較弱的學生進行相關的指導，引導學生完成練習。對話過程（供參考）20分鐘在該環節中，主要介紹智能對話機器人的用途，以及它普遍用在實際生活中的什么場景，讓學生能夠如臨其境。另外讓學生熟悉知識庫的構建，以及知識庫構建完了對對話機器人有什么作用。任務三：客服小助理—協助用戶下單【教師活動】小派表姐在平時的客服工作中，除了回答顧客的咨詢問題之外，還會遇到一種情況是需要幫助顧客下單，也許是對網購平臺使用不熟練，或是為了節省時間。針對這種情況，想要機器人能夠處理下單任務，就需要具備識別顧客下單的意圖，并且獲取到訂單的必要信息。現在我們就要先設計好關于下單的相關對話流程，比如，用戶先問如何下單（或者直接發送下單，或者其他關于下單的內容），機器人識別除了用戶想讓幫忙下單，然后要確認收件人、城市、小區等信息，如果用戶發送內容中沒有包含這些信息，就要對用戶進行追問，來獲取這些必須的信息，最后把模擬的訂單鏈接發送給用戶。我們要訓練的模型一個是意圖識別模型，另一個是識別收件人等關鍵信息的模型。前者屬于分類問題，后者屬于序列標注問題（有興趣的同學可以去深入了解）。那么對于這倆模型，我們都要制作相應的訓練數據。關于意圖識別模型，我們只要適當枚舉一些可能出現的用戶說法；對于關鍵信息識別模型，我們可以通過平臺中的槽位填充方式來描述。畢竟用戶所在的城市與小區有很多可選，很難枚舉。這里的兩個概念需要重點去理解：意圖：通過為每個意圖添加說法和槽位，訓練機器學習模型。用戶的文本被識別為某一個意圖，并且對于沒有識別到的槽位進行追問。槽位：和一個意圖相關的關鍵信息，比如時間、地點和專有名詞等。槽位可以綁定到某個詞典。現在就請同學們參考實訓任務書，自主完成任務三。【學生活動】參考實訓任務書，讓機器人和用戶對話并能協助用戶下單。【教師活動】在學生練習時進行巡視，對一些動手能力較弱的學生進行相關的指導，引導學生完成練習。對話過程（供參考）當用戶說法是“下單，收件人是王麗”，那么模型會識別到下單意圖和收件人，這時機器人將不再追問收件人是誰，而是追問其他沒有獲取到的槽位信息（城市或小區）。30分鐘該環節是一個實訓環節，結合學生自身的特點，讓學生自己參考任務書，完成任務，提高學生的自學能力，以及動手實踐能力。任務四：客服小助理—協助用戶下單【教師活動】做客服，當然想要體現好的服務態度和服務質量。那么當有顧客詢問天氣時，能夠及時的推送當地天氣就太好了，顯然機器人的速度比人工查詢要快得多。下面我們就讓機器人具備推送天氣的小功能。在這個任務中，訓練意圖模型的過程與任務三類似，值得注意的是，在對話中，機器人在識別意圖和地點后，請求第三方接口，通過互聯網HTTPAPI的形式，查詢天氣信息，這個第三方接口需要認證，我們使用【環境變量】添加認證信息。這里我們可以使用和風天氣的API接口。HEWEATHER_URL->/v5HEWEATHER_KEY->182f1b6826d94c6285a489d2414f3ad0【學生活動】參考實訓任務書，讓機器人能夠自動推送用戶指定城市的天氣情況。【教師活動】在學生練習時進行巡視，對一些動手能力較弱的學生進行相關的指導，引導學生完成練習。對話過程（供參考）20分鐘該環節是一個實訓環節，結合學生自身的特點，讓學生自己參考任務書，完成任務，提高學生的自學能力，以及動手實踐能四、課堂小結【教師活動】教師請各小組對本節課學習的內容進行小結。最后教師進行總結。布置課后習題5分鐘讓學生自己進行小結，加深學生對本節課知識的理解，也同時鍛煉學生總結歸納的能力。學習效果評價課后習題題型題目答案填空題（一空一分）1、闡述自然語言處理與人工智能的關系2、在智能對話機器人中一個主要的模型是（）3、構建某場景知識庫時，需要制定問題和（）1、略2、意圖識別3、答案選擇題（每題2分）4、以下應用了智能聊天機器人的場景有（）A.電話營銷客服B.智能學習機C.SiriD.購物網站客服4、ABCD學習評價表評價角度