人工智能教案

第一课、认识机器人 （2 课时）教学目标 知识目标：了解机器人的概念、产生、发展、种类与应用。 技能目标：熟练利用网络查找信息和处理信息。情感目标：培养学生对机器人的兴趣， 培养学生关心科技、 热爱科学、 勇于探索的精神。重点难点教学重点：机器人的概念及应用难点分析：机器人的概念教学过程：1、新课导入21 世纪被信息技术专家誉为智能机器人的时代，机器人在各行各业 将得到更加广泛的应用，机器人技术综合机械工程、电子工程、传感 器应用、信息技术、数学、物理、等多种学科，它代表着一个国家的 高科技发展水平， 例如我国首例远程遥控机器人手术就是由北京的医 生通过电脑遥控着沈阳机器人“黎元”进行脑外科手术。 那究竟什么是机器人？我们要学习使用的机器人是什么样子？机器 人能够做些什么？我们如何控制机器人？今天开始我一起走进机器 人世界去寻找上述问题答案。观看有关机器人的视频片段2、教学内容机器人的概念 各国科学家对机器人的定义有所不同， 而且随着时代的变化， 机器人 的定义也在不断发生变化。 中国的科学家们把机器人定义为一种自动化的机器， 具备一些与人或 生物相似的能力，如感知能力、规划能力、动作能力、协同能力等， 是一种具有高度灵活性的自动化机器，它的外形不一定象人。 判断一个机器人是否是智能机器人我们可以根据下面三个基本特点：（1）具有感知功能，即获取信息的功能。机器人通过“感知”系统 可以获取外界环境信息，如声音、光线、物体温度等。（2）具有思考功能，即加工处理信息的功能。机器人通过“大脑” 系统进行思考，它的思考过程就是对各种信息进行加工、处理、决策 的过程。（3）具有行动功能，即输出信息的功能。机器人通过“执行”系统 （执行器）来完成工作，如行走、发声等。机器人的产生、发展、种类与应用 对这些内容请大家以小组合作的形式通过互联网、 光盘等媒体检索信 息，并设计一个关于机器人的有关知识的演示文稿。1 ）成立小组，分工合作，制定活动计划。小组成员（2）确定“机器人世界探索”活动的探索主题，构建问题框架。 （3）评价要求（1）展示 在小组内展示“机器人世界探秘”项目。各小组推出代表参加班级交流 评选最佳主题奖、最佳演示奖、最佳合作奖。（2）通过自评和互评的方式进行评价，标准如下：3、作业布置（1）说说机器人与一些电动玩具的区别？（2）完成一个关于机器人演示文稿的制作，包括机器人的发展、机 器人的分类、机器人的特点等内容。课后反思：第二课、机器人学走路 （2 课时）教学目标： 知识与技能：学会使用“转向”模块编写程序，控制机器人转向；学 会使用“启动电机”“延时”“停止电机”模块编程，控制机器人走弧 线。过程方法： 通过任务驱动与学生的操作实践， 使用学会简单的机器人 编程控制思想。情感态度与价值观： 让学生在编程控制中体验成功的快乐，充分激 发孩子学习信息技术的兴趣。重难点：本课教学内容为小学信息技术教材（浙江教育出版社） 第四册第 12课，属机器人模块。本课教学是在学生学习了第 10 课 我们身边的机器人、第 11 课机器人仿真软件掌握了机器人的简 单工作原理， 初步掌握机器人仿真软件的使用， 并会控制机器人走直 线的基础上学习本课，为以后学习机器人画正多边形 、机器人分 辨颜色打下基础。教学过程：一、铺垫导入1出示机器人，简单师生交流，拓展学生对机器人的了解。 讨论：机器人由程序来控制。 我们用程序语言把机器人完成任务的步 骤与方法表达出来，这个过程叫编程。2教师演示机器人控制程序在仿真软件中的仿真。 介绍：这种机器人的编程软件的启动与仿真。3学生打开范例尝试仿真。讨论 1：机器人的动作，如直行、拐弯等。二、小组合作自主探究1任务一：让机器人动起来。 教师讲解与学生操作：介绍编程环境（菜单、快捷工具、模块库、编 程区） 模块的拖放、移动、删除 直行模块与转向模块的设置 -文件的保存子任务 1：机器人直行（教师示范，并讲解仿真环境的“运行、有轨 迹、退出”几个按钮的使用。子任务 2：机器人原地转向（学生独立完成）子任务 3：机器人走折线（最好走出一个 90 度的角出来） 要求：学生自主探究，教师巡视指导，适时转播点评。 2任务二：让机器人走弧线。让机器人转弯， 学习探究启动电机模块与延时等待模块的设置。 教师 通过示意图分析让学生理解机器人是怎样实现左、 右转弯的， 从而突 破难点。任务 1：让机器人学会走弧线。 （学生自主探究，小组合作交流）三、巩固新知，拓展练习。任务：让机器人学会写数字“ 7”“8”“9” 要求：学生自主探究为主，教师适时点拨课后反思：第三课、人工智能 （2 课时） 教学目标： 知识目标：了解人工智能（ AI ）的定义。知道常见的人工智能应用。 技能目标：能够分析“ AI 会取代人类吗？”这个问题。 情感目标：能够对 AI 产生兴趣，理性认识 AI 。重难点： 重点：人工智能的定义，了解人工智能的应用。难点：看待 AI 威胁论。教学过程：导入：你知道 AlphaGo 吗？（引起同学兴趣）解释AlphaGo是什么？同学们观看这幅图片 , 认识他是谁吗？（柯洁） 我们来读读他的微博：决战前夕，感慨万千 . 在这个特殊的时间，我有些话想和热爱围棋、关注围棋、关注我的朋 友们说:无论输赢，这都将是我与人工智能最后的三盘对局 很多人可能会问为什么？ 其实私底下我已经与朋友家人说了很多次这样的想法，现在的 AI 进 步之快远超我们的想象。像国产的绝艺、日产的ZEN虽然和Alphago还有着较大差距，但已经表现出超强的实力了 .我相信未来是属于人 工智能的。可它始终都是冷冰冰的机器， 与人类相比， 我感觉不到它对围棋的热 情和热爱。对它而言 .它的热情也只不过是运转速度过快导致CPU发热罢了。我会我用所有的热情去与它做最后的对决， 不管面对再强大的对手 我也绝不会后退！至少这 .最后一次 .拼尽全力后，无论结果.管他口中是是非非， 来一首沧海一声笑 . 岂不美哉、快意？我淡然笑到 .不眠夜，且看且珍惜，请大家欣赏我最后的三盘人机大战。 我们可以感受到柯洁什么样的心态？ 我们可以用一句话来表明：人工智能赢了棋，人类却赢得了未来。 其实这人工智能时代的序幕！ 那么什么是人工智能呢？请同学起来回答。定义：人工智能（Artificial Intelligenee）,英文缩写为 Al。它是研究、 开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统 的一门新的技术科学。人工：人力所能及制造的。智能：涉及到其它诸如意识（CONSCIOUSNESS自我（SELF、思维 （MIND）（包括无意识的思维（UNCONSCIOUS_MIND等等问题。接下里，我们了解人工智能的发展。 （现阶段的人工智能播放视频） 我们现在是什么时代？是互联网时代未来是属于人工智能的时代 !他们有什么区别呢？ 区别：互联网只是把原来存在的方式变得更加有效（连接万物） 。 而人工智能使原来的不可能成为了可能（唤醒万物） 。你们了解哪一些人工智能的应用：接下来同学们看图回答。 其实人工智能的应用还有许多。我们来看一看。 现在，大家思考一个问题：人工智能会不会取代人类？ 在电影里面，我们可以看到邪恶机器人欲毁灭人类或者充满正义的机 器人拯救人类。你们认为人工智能会不会威胁人类 ?同学们讨论 3 分 钟。分为 2 个方面来辩论。现阶段的人工智能安全问题： 人工智能还在研究中， 但有学者认为让 计算机拥有智商是很危险的， 它可能会反抗人类。 这种隐患也在多部 电影中发生过，其主要的关键是允不允许机器拥有自主意识的产生与 延续，如果使机器拥有自主意识， 则意味着机器具有与人同等或类似 的创造性，自我保护意识，情感和自发行为。大家了解百度现阶段的人工智能应用。 最后：以一句话和一副图片作为这节课结尾。教学反思：第四课、人工智能计算机(2课时)教学目标：介绍计算智能所涉及的领域和范围，计算智能的含义及其 与传统人工智能的区别。贝兹德克提出的“ABC及它与神经网络(NN)、 模式识别(PR)和智能之间的关系。教学重点：计算智能的含义及其与传统的人工智能的区别。教学难点：“AB(及其与神经网络(NN)、模式识别(PR)和智能之间的 关系。教学方法:课堂教学。教学过程：一、计算智能的含义，了解计算智能与传统的人工智能有何区别。了 解贝兹德克提出的“ABC及其与神经网络(NN)、模式识别(PR)和智能 之间的关系。信息科学与生命科学的相互交叉、相互渗透和相互促进是现代科学技术发展的一个显著特点。计算智能涉及神经网络、模糊逻辑、进化计算和人工生命等领域，它的研究和发展正是反映了当代科学技术多学科交叉与集成的重要发展趋势。把神经网络(NN)归类于人工智能(AI)可能不大合适，而归类于计算智 能(CI)更能说明问题实质。进化计算、人工生命和模糊逻辑系统的某 些课题，也都二、归类于计算智能。经网络(NN)归类于人工智能(AI)可能不大合适，而归类于计算智能 (CI更能说明问题实质。进化计算、人工生命和模糊逻辑系统的某些 课题，也都归类于计算智能。计算智能取决于制造者(manufacturers)提供的数值数据，不依赖于知 识另一方面,人工智能应用知识精品(knowledge tidbits)。人工神经网 络应当称为计算神经网络。第一个对计算智能的定义是由贝兹德克(Bezdek于 1992年提出的。 尽管计算智能与人工智能的界限并非十分明显，然而讨论它们的区别和关系是有益的。马克斯(Marks)在1993年提到计算智能与人工智能 的区别，而贝兹德克则关心模式识别(PR与生物神经网络(BNN)、人工 神经网络(ANN)和计Array算神经网络(CNN)的关系，以及模式识别与其 它智能的关系。忽视ANN与CNN的差别可能导致对模式识别中神经 网四、络模型的混淆、误解、误表示和误用。贝兹德克对这些相关术语给予一定的符号和简要说明或定义。他给出有趣的ABC。教学反思:第五课、大数据 机器人避障 （2 课时）教学目标知识目标：认识机器人的传感器， 初步了解机器人的传感器是如何工作的； 初步 学会分支结构的程序设计方法。能力目标：能把避障的实际问题转化成一个机器人信息处理的过程， 能编写一个 简单的程序来实现这个任务。情感目标： 体会到机器人的智能性，进一步培养对机器人学习的兴趣。重点难点 传感器的工作原理。、中、/.课前准备机器人；编程环境；机器人避障场地。教学过程 一、创设情景导入。教师出示机器人所需完成的任务。出示障碍物。 出现疑难机器人撞到障碍物会怎么样？你希望机器人能完成什么样 的动作？、分析第一任务指令 如果让机器人前进固定的距离，我们可以通过让机器人前进一段时间 来实现。请学生设置机器人的行走出示障碍物，让机器人在行走过程中碰到障碍物， 而机器人还在继续 行走。碰到障碍物机器人应该停止运转，而机器人前进多少距离才会碰上障 碍物这点我们不知道，那怎么办？引出传感器三、传感器介绍。介绍传感器概念出示各类传感器图片介绍传感器实现避障的原理四、程序设计。引导学生完成以下流程图：学生演示，实现功能。五、拓展延伸。如果机器人遇到障碍物，你能让它绕过障碍物，继续前进吗？自主研究探索。教学反思: 第六课、灭火机器人 （2 课时）教学目标： 知识与技能目标： 了解亮度检测传感器的使用方法，了解机器人灭火的工作原理 过程与方法目标：学会亮度检测传感器及机器人灭火原理。 学会分析和处理机器人出现各种情况。情感目标：培养学生动手、动脑能力，培养学生创新意识和精神。 教学重难点：1、教学重点： 亮度检测传感器的使用和灭火原理。2、教学难点：灭火基本原理。 出现各种情况成因分析。教学过程：（一）激趣导入： 师演示机器人灭火的视频，生观看。（二）新课教学：1、师出示灭火流程图并分析。2、请学生自学本课第 1 小节的内容。3、师小节本知识点内容。板书：编写灭火程序：师讲述：当亮度检测传感器的测试数值小于 8 时，机器人会停止 前进；启动风扇灭火，灭完火后退出循环，停止风扇运动。1、师演示操作步骤（略）2、生观看。3、师请生动手自主学习。4、生自学，师巡视，予以指导。5、师请做好的学生演示操作步骤。6、请学生代表对操作情况予以点评。7、师归纳，小结。（三）延展。师请学生完成书中练习“试一试” 。（四）评一评。请学生对本节课所有知识点掌握情况进行自我点评。课后反思：