人工智能教案.docx

1、第一課、認識機器人 （2課時）教學目標知識目標：了解機器人的概念、產生、發(fā)展、種類與應用。技能目標：熟練利用網絡查找信息和處理信息。 情感目標：培養(yǎng)學生對機器人的興趣，培養(yǎng)學生關心科技、熱愛科學、勇于探索的精神。重點難點教學重點：機器人的概念及應用難點分析：機器人的概念教學過程：1、新課導入21世紀被信息技術專家譽為智能機器人的時代，機器人在各行各業(yè)將得到更加廣泛的應用，機器人技術綜合機械工程、電子工程、傳感器應用、信息技術、數學、物理、等多種學科，它代表著一個國家的高科技發(fā)展水平，例如我國首例遠程遙控機器人手術就是由北京的醫(yī)生通過電腦遙控著沈陽機器人“黎元”進行腦外科手術。那究竟什么是機器人

2、？我們要學習使用的機器人是什么樣子？機器人能夠做些什么？我們如何控制機器人？今天開始我一起走進機器人世界去尋找上述問題答案。觀看有關機器人的視頻片段2、教學內容機器人的概念各國科學家對機器人的定義有所不同，而且隨著時代的變化，機器人的定義也在不斷發(fā)生變化。中國的科學家們把機器人定義為一種自動化的機器，具備一些與人或生物相似的能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力、協(xié)同能力等，是一種具有高度靈活性的自動化機器，它的外形不一定象人。判斷一個機器人是否是智能機器人我們可以根據下面三個基本特點：（1）具有感知功能，即獲取信息的功能。機器人通過“感知”系統(tǒng)可以獲取外界環(huán)境信息，如聲音、光線、物體溫度等。（

3、2）具有思考功能，即加工處理信息的功能。機器人通過“大腦”系統(tǒng)進行思考，它的思考過程就是對各種信息進行加工、處理、決策的過程。（3）具有行動功能，即輸出信息的功能。機器人通過“執(zhí)行”系統(tǒng)（執(zhí)行器）來完成工作，如行走、發(fā)聲等。機器人的產生、發(fā)展、種類與應用對這些內容請大家以小組合作的形式通過互聯(lián)網、光盤等媒體檢索信息，并設計一個關于機器人的有關知識的演示文稿。 1）成立小組，分工合作，制定活動計劃。小組成員（2）確定“機器人世界探索”活動的探索主題，構建問題框架。（3）評價要求（1）展示在小組內展示“機器人世界探秘”項目。各小組推出代表參加班級交流。評選最佳主題獎、最佳演示獎、最佳合作獎。（2）

4、通過自評和互評的方式進行評價，標準如下：3、作業(yè)布置（1）說說機器人與一些電動玩具的區(qū)別？（2）完成一個關于機器人演示文稿的制作，包括機器人的發(fā)展、機器人的分類、機器人的特點等內容。課后反思：第二課、機器人學走路 （2課時）教學目標：知識與技能：學會使用“轉向”模塊編寫程序，控制機器人轉向；學會使用“啟動電機”“延時”“停止電機”模塊編程，控制機器人走弧線。過程方法：通過任務驅動與學生的操作實踐，使用學會簡單的機器人編程控制思想。情感態(tài)度與價值觀： 讓學生在編程控制中體驗成功的快樂，充分激發(fā)孩子學習信息技術的興趣。重難點：本課教學內容為小學信息技術教材（浙江教育出版社）第四冊第12課，屬機器人

5、模塊。本課教學是在學生學習了第10課我們身邊的機器人、第11課機器人仿真軟件掌握了機器人的簡單工作原理，初步掌握機器人仿真軟件的使用，并會控制機器人走直線的基礎上學習本課，為以后學習機器人畫正多邊形、機器人分辨顏色打下基礎。教學過程：一、鋪墊導入1出示機器人，簡單師生交流，拓展學生對機器人的了解。討論：機器人由程序來控制。我們用程序語言把機器人完成任務的步驟與方法表達出來，這個過程叫編程。2教師演示機器人控制程序在仿真軟件中的仿真。介紹：這種機器人的編程軟件的啟動與仿真。3學生打開范例嘗試仿真。討論1：機器人的動作，如直行、拐彎等。二、小組合作自主探究1任務一：讓機器人動起來。教師講解與學生操

6、作：介紹編程環(huán)境（菜單、快捷工具、模塊庫、編程區(qū)）-模塊的拖放、移動、刪除-直行模塊與轉向模塊的設置-文件的保存子任務1：機器人直行（教師示范，并講解仿真環(huán)境的“運行、有軌跡、退出”幾個按鈕的使用。子任務2：機器人原地轉向（學生獨立完成）子任務3：機器人走折線（最好走出一個90度的角出來）要求：學生自主探究，教師巡視指導，適時轉播點評。2任務二：讓機器人走弧線。讓機器人轉彎，學習探究啟動電機模塊與延時等待模塊的設置。教師通過示意圖分析讓學生理解機器人是怎樣實現(xiàn)左、右轉彎的，從而突破難點。任務1：讓機器人學會走弧線。（學生自主探究，小組合作交流）三、鞏固新知，拓展練習。任務：讓機器人學會寫數字“

7、7”“8”“9” 要求：學生自主探究為主，教師適時點撥課后反思：第三課、人工智能 （2課時）教學目標：知識目標：了解人工智能（AI）的定義。知道常見的人工智能應用。技能目標：能夠分析“AI會取代人類嗎？”這個問題。情感目標：能夠對AI產生興趣，理性認識AI。重難點：重點：人工智能的定義，了解人工智能的應用。難點：看待AI威脅論。教學過程：導入：你知道AlphaGo嗎？（引起同學興趣）解釋AlphaGo是什么?同學們觀看這幅圖片,認識他是誰嗎？（柯潔）我們來讀讀他的微博：決戰(zhàn)前夕，感慨萬千.在這個特殊的時間，我有些話想和熱愛圍棋、關注圍棋、關注我的朋友們說:無論輸贏，這都將是我與人工智能最后的三

8、盤對局很多人可能會問為什么？其實私底下我已經與朋友家人說了很多次這樣的想法，現(xiàn)在的AI進步之快遠超我們的想象。像國產的絕藝、日產的ZEN雖然和AIphago還有著較大差距，但已經表現(xiàn)出超強的實力了.我相信未來是屬于人工智能的。可它始終都是冷冰冰的機器，與人類相比，我感覺不到它對圍棋的熱情和熱愛。對它而言.它的熱情也只不過是運轉速度過快導致CPU發(fā)熱罷了。我會我用所有的熱情去與它做最后的對決，不管面對再強大的對手我也絕不會后退！至少這.最后一次.拼盡全力后，無論結果.管他口中是是非非，來一首滄海一聲笑.豈不美哉、快意？我淡然笑到.不眠夜，且看且珍惜，請大家欣賞我最后的三盤人機大戰(zhàn)。我們可以感受到

9、柯潔什么樣的心態(tài)？我們可以用一句話來表明：人工智能贏了棋，人類卻贏得了未來。其實這人工智能時代的序幕！那么什么是人工智能呢？請同學起來回答。定義：人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為AI。它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)的一門新的技術科學。人工：人力所能及制造的。智能：涉及到其它諸如意識（CONSCIOUSNESS）、自我（SELF）、思維（MIND）（包括無意識的思維（UNCONSCIOUS_MIND）等等問題。接下里，我們了解人工智能的發(fā)展。（現(xiàn)階段的人工智能播放視頻）我們現(xiàn)在是什么時代？是互聯(lián)網時代未來是屬于人工智能

10、的時代!他們有什么區(qū)別呢？區(qū)別：互聯(lián)網只是把原來存在的方式變得更加有效（連接萬物）。而人工智能使原來的不可能成為了可能（喚醒萬物）。你們了解哪一些人工智能的應用：接下來同學們看圖回答。其實人工智能的應用還有許多。我們來看一看。現(xiàn)在，大家思考一個問題：人工智能會不會取代人類？在電影里面，我們可以看到邪惡機器人欲毀滅人類或者充滿正義的機器人拯救人類。你們認為人工智能會不會威脅人類?同學們討論3分鐘。分為2個方面來辯論。現(xiàn)階段的人工智能安全問題：人工智能還在研究中，但有學者認為讓計算機擁有智商是很危險的，它可能會反抗人類。這種隱患也在多部電影中發(fā)生過，其主要的關鍵是允不允許機器擁有自主意識的產生與延

11、續(xù)，如果使機器擁有自主意識，則意味著機器具有與人同等或類似的創(chuàng)造性，自我保護意識，情感和自發(fā)行為。大家了解百度現(xiàn)階段的人工智能應用。最后：以一句話和一副圖片作為這節(jié)課結尾。教學反思：第四課、人工智能計算機 （2課時）教學目標：介紹計算智能所涉及的領域和范圍,計算智能的含義及其與傳統(tǒng)人工智能的區(qū)別。貝茲德克提出的“ABC”,及它與神經網絡(NN)、模式識別(PR)和智能(I)之間的關系。教學重點:計算智能的含義及其與傳統(tǒng)的人工智能的區(qū)別。教學難點:“ABC”及其與神經網絡(NN)、模式識別(PR)和智能(I)之間的關系。教學方法:課堂教學。教學過程：一、計算智能的含義,了解計算智能與傳統(tǒng)的人工智

12、能有何區(qū)別。了解貝茲德克提出的“ABC”及其與神經網絡(NN)、模式識別(PR)和智能(I)之間的關系。信息科學與生命科學的相互交叉、相互滲透和相互促進是現(xiàn)代科學技術發(fā)展的一個顯著特點。計算智能涉及神經網絡、模糊邏輯、進化計算和人工生命等領域,它的研究和發(fā)展正是反映了當代科學技術多學科交叉與集成的重要發(fā)展趨勢。把神經網絡(NN)歸類于人工智能(AI)可能不大合適,而歸類于計算智能(CI)更能說明問題實質。進化計算、人工生命和模糊邏輯系統(tǒng)的某些課題,也都二、歸類于計算智能。 經網絡(NN)歸類于人工智能(AI)可能不大合適,而歸類于計算智能(CI)更能說明問題實質。進化計算、人工生命和模糊邏輯系

13、統(tǒng)的某些課題,也都歸類于計算智能。計算智能取決于制造者(manufacturers)提供的數值數據,不依賴于知識;另一方面,人工智能應用知識精品(knowledge tidbits)。人工神經網絡應當稱為計算神經網絡。第一個對計算智能的定義是由貝茲德克(Bezdek)于1992年提出的。盡管計算智能與人工智能的界限并非十分明顯,然而討論它們的區(qū)別和關系是有益的。馬克斯(Marks)在1993年提到計算智能與人工智能的區(qū)別,而貝茲德克則關心模式識別(PR與生物神經網絡(BNN)、人工神經網絡(ANN)和計Array算神經網絡(CNN)的關系,以及模式識別與其它智能的關系。忽視ANN與CNN的差別

14、可能導致對模式識別中神經網四、絡模型的混淆、誤解、誤表示和誤用。貝茲德克對這些相關術語給予一定的符號和簡要說明或定義。他給出有趣的ABC:。教學反思：第五課、大數據-機器人避障 （2課時）教學目標知識目標：認識機器人的傳感器，初步了解機器人的傳感器是如何工作的；初步學會分支結構的程序設計方法。能力目標：能把避障的實際問題轉化成一個機器人信息處理的過程，能編寫一個簡單的程序來實現(xiàn)這個任務。情感目標：體會到機器人的智能性，進一步培養(yǎng)對機器人學習的興趣。重點難點傳感器的工作原理。課前準備機器人；編程環(huán)境；機器人避障場地。教學過程一、創(chuàng)設情景導入。教師出示機器人所需完成的任務。出示障礙物。出現(xiàn)疑難機器

15、人撞到障礙物會怎么樣？你希望機器人能完成什么樣的動作？二、分析第一任務指令。如果讓機器人前進固定的距離，我們可以通過讓機器人前進一段時間來實現(xiàn)。請學生設置機器人的行走出示障礙物，讓機器人在行走過程中碰到障礙物，而機器人還在繼續(xù)行走。碰到障礙物機器人應該停止運轉，而機器人前進多少距離才會碰上障礙物這點我們不知道，那怎么辦？引出傳感器三、傳感器介紹。介紹傳感器概念出示各類傳感器圖片介紹傳感器實現(xiàn)避障的原理四、程序設計。引導學生完成以下流程圖：學生演示，實現(xiàn)功能。五、拓展延伸。如果機器人遇到障礙物，你能讓它繞過障礙物，繼續(xù)前進嗎？自主研究探索。教學反思：第六課、滅火機器人 （2課時）教學目標：知識與技能目標：了解亮度檢測傳感器的使用方法，了解機器人滅火的工作原理。過程與方法目標：學會亮度檢測傳感器及機器人滅火原理。學會分析和處理機器人出現(xiàn)各種情況。情感目標：培養(yǎng)學生動手、動腦能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和精神。教學重難點：1、教學重點：亮度檢測傳感器的使用和滅火原理。2、教學難點：滅火基本原理。出現(xiàn)各種情況成因分析。教學過程：（一）激趣導入：師演示機器人滅火的視頻，生觀看。（二）新課教學：1、師出