人工智能教案

1、第一課、認(rèn)識機(jī)器人（ 2 課時）教學(xué)目標(biāo) 知識目標(biāo)：了解機(jī)器人的概念、產(chǎn)生、發(fā)展、種類與應(yīng)用。技能目標(biāo)：熟練利用網(wǎng)絡(luò)查找信息和處理信息。情感目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生對機(jī)器人的興趣，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心科技、熱愛科學(xué)、勇于探索的精神。重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：機(jī)器人的概念及應(yīng)用難點(diǎn)分析：機(jī)器人的概念教學(xué)過程：1、新課導(dǎo)入21 世紀(jì)被信息技術(shù)專家譽(yù)為智能機(jī)器人的時代，機(jī)器人在各行各業(yè)將得到更加廣泛的應(yīng)用，機(jī)器人技術(shù)綜合機(jī)械工程、電子工程、傳感器應(yīng)用、信息技術(shù)、數(shù)學(xué)、物理、等多種學(xué)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(yuǎn)程遙控機(jī)器人手術(shù)就是由北京的醫(yī)生通過電腦遙控著沈陽機(jī)器人“黎元”進(jìn)行腦外科手術(shù)。那究竟什么是機(jī)

2、器人？我們要學(xué)習(xí)使用的機(jī)器人是什么樣子？機(jī)器人能夠做些什么？我們?nèi)绾慰刂茩C(jī)器人？今天開始我一起走進(jìn)機(jī)器人世界去尋找上述問題答案。觀看有關(guān)機(jī)器人的視頻片段2、教學(xué)內(nèi)容 機(jī)器人的概念各國科學(xué)家對機(jī)器人的定義有所不同， 而且隨著時代的變化，機(jī)器人 的定義也在不斷發(fā)生變化。中國的科學(xué)家們把機(jī)器人定義為一種自動化的機(jī)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(jī)器，它的外形不一定象人。判斷一個機(jī)器人是否是智能機(jī)器人我們可以根據(jù)下面三個基本特點(diǎn)：(1)具有感知功能，即獲取信息的功能。機(jī)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、

3、物體溫度等。(2)具有思考功能，即加工處理信息的功能。機(jī)器人通過“大腦”系統(tǒng)進(jìn)行思考，它的思考過程就是對各種信息進(jìn)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(jī)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(jī)器人的產(chǎn)生、發(fā)展、種類與應(yīng)用對這些內(nèi)容請大家以小組合作的形式通過互聯(lián)網(wǎng)、光盤等媒體檢索信息，并設(shè)計一個關(guān)于機(jī)器人的有關(guān)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(jī)器人世界探索”活動的探索主題，構(gòu)建問題框架。(3)評價要求(1)展示在小組內(nèi)展示“機(jī)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

4、合作獎。(2)通過自評和互評的方式進(jìn)行評價，標(biāo)準(zhǔn)如下：3、作業(yè)布置(1)說說機(jī)器人與一些電動玩具的區(qū)別？(2)完成一個關(guān)于機(jī)器人演示文稿的制作，包括機(jī)器人的發(fā)展、機(jī) 器人的分類、機(jī)器人的特點(diǎn)等內(nèi)容。課后反思：歡迎下載14第二課、機(jī)器人學(xué)走路 （2課時） 教學(xué)目標(biāo)：知識與技能：學(xué)會使用“轉(zhuǎn)向”模塊編寫程序，控制機(jī)器人轉(zhuǎn)向；學(xué) 會使用“啟動電機(jī)” “延時”“停止電機(jī)”模塊編程，控制機(jī)器人走弧 線。過程方法：通過任務(wù)驅(qū)動與學(xué)生的操作實踐， 使用學(xué)會簡單的機(jī)器人 編程控制思想。情感態(tài)度與價值觀： 讓學(xué)生在編程控制中體驗成功的快樂，充分激發(fā)孩子學(xué)習(xí)信息技術(shù)的興趣。重難點(diǎn)：本課教學(xué)內(nèi)容為小學(xué)信息技術(shù)教材（

5、浙江教育出版社）第四冊第12課，屬機(jī)器人模塊。本課教學(xué)是在學(xué)生學(xué)習(xí)了第 10課 我們身邊的機(jī)器人、第11課機(jī)器人仿真軟件掌握了機(jī)器人的簡 單工作原理，初步掌握機(jī)器人仿真軟件的使用，并會控制機(jī)器人走直 線的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)本課，為以后學(xué)習(xí)機(jī)器人畫正多邊形、機(jī)器人分 辨顏色打下基礎(chǔ)。教學(xué)過程：一、鋪墊導(dǎo)入1 .出示機(jī)器人，簡單師生交流，拓展學(xué)生對機(jī)器人的了解。討論：機(jī)器人由程序來控制。我們用程序語言把機(jī)器人完成任務(wù)的步 驟與方法表達(dá)出來，這個過程叫編程。2 .教師演示機(jī)器人控制程序在仿真軟件中的仿真。介紹：這種機(jī)器人的編程軟件的啟動與仿真。3 .學(xué)生打開范例嘗試仿真。討論1:機(jī)器人的動作，如直行、拐彎等

6、。二、小組合作自主探究1 .任務(wù)一：讓機(jī)器人動起來。教師講解與學(xué)生操作：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(zhuǎn)向模塊的設(shè)置- 文件的保存子任務(wù)1:機(jī)器人直行（教師示范，并講解仿真環(huán)境的“運(yùn)行、有軌跡、退出”幾個按鈕的使用。子任務(wù)2:機(jī)器人原地轉(zhuǎn)向（學(xué)生獨(dú)立完成）子任務(wù)3:機(jī)器人走折線（最好走出一個 90度的角出來）要求：學(xué)生自主探究，教師巡視指導(dǎo)，適時轉(zhuǎn)播點(diǎn)評。2 .任務(wù)二：讓機(jī)器人走弧線。讓機(jī)器人轉(zhuǎn)彎，學(xué)習(xí)探究啟動電機(jī)模塊與延時等待模塊的設(shè)置。 教師通過示意圖分析讓學(xué)生理解機(jī)器人是怎樣實現(xiàn)左、右轉(zhuǎn)彎的，從而突破難點(diǎn)。任務(wù)1:讓機(jī)器人學(xué)會走弧線。

7、（學(xué)生自主探究，小組合作交流）三、鞏固新知，拓展練習(xí)。任務(wù)：讓機(jī)器人學(xué)會寫數(shù)字“ 7” “8” “9”要求：學(xué)生自主探究為主，教師適時點(diǎn)撥課后反思：第三課、人工智能 （2課時）教學(xué)目標(biāo)：知識目標(biāo)：了解人工智能（AI）的定義。知道常見的人工智能應(yīng)用。技能目標(biāo)：能夠分析“ AI會取代人類嗎？”這個問題。情感目標(biāo)：能夠?qū)I產(chǎn)生興趣，理性認(rèn)識AI。重難點(diǎn)：重點(diǎn)：人工智能的定義，了解人工智能的應(yīng)用。難點(diǎn)：看待AI威脅論。教學(xué)過程：導(dǎo)入：你知道AlphaGo嗎？（引起同學(xué)興趣）解釋AlphaGo是什么？同學(xué)們觀看這幅圖片，認(rèn)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

8、有些話想和熱愛圍棋、關(guān)注圍棋、關(guān)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盤對局很多人可能會問為什么？其實私底下我已經(jīng)與朋友家人說了很多次這樣的想法，現(xiàn)在的 AI進(jìn) 步之快遠(yuǎn)超我們的想象。像國產(chǎn)的絕藝、日產(chǎn)的 ZEN雖然和Alphago 還有著較大差距，但已經(jīng)表現(xiàn)出超強(qiáng)的實力了 我相信未來是屬于人 工智能的?？伤冀K都是冷冰冰的機(jī)器，與人類相比，我感覺不到它對圍棋的熱情和熱愛。對它而言它的熱情一一也只不過是運(yùn)轉(zhuǎn)速度過快導(dǎo)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(qiáng)大的對手一我也絕不會后退！至少這最后一次拼盡全力后，無論結(jié)果管他口中是是非非，來一首滄海一聲

9、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(jī)大戰(zhàn)。我們可以感受到柯潔什么樣的心態(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(xué)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(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。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

10、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(wǎng)時代未來是屬于人工智能的時代！他們有什么區(qū)別呢？區(qū)別：互聯(lián)網(wǎng)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(yīng)用：接下來同學(xué)們看圖回答。其實人工智能的應(yīng)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(jī)器人欲毀滅人類或者充滿正義的機(jī)器人拯救人類。你們認(rèn)為人工智能會不會威脅人類 ？同學(xué)們討論3分 鐘。分為2個方面來辯論?，F(xiàn)階段的人工智能安全問題：人工智能還在研究中，但有學(xué)者認(rèn)為讓 計算機(jī)擁有智商是很危險

11、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(guān)鍵是允不允許機(jī)器擁有自主意識的產(chǎn)生與 延續(xù)，如果使機(jī)器擁有自主意識，則意味著機(jī)器具有與人同等或類似 的創(chuàng)造性，自我保護(hù)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(yīng)用。最后：以一句話和一副圖片作為這節(jié)課結(jié)尾。教學(xué)反思：第四課、人工智能計算機(jī)（2課時）教學(xué)目標(biāo)：介紹計算智能所涉及的領(lǐng)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NN）、模式識別（PR）和智能（I）之間的關(guān)系。教學(xué)重點(diǎn):計算智能的含義及其與傳統(tǒng)的人工智能的區(qū)別。教學(xué)難點(diǎn)："ABCOi與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NN）、模式識

12、別（PR）和智能（I）之間的 關(guān)系。教學(xué)方法：課堂教學(xué)。教學(xué)過程：一、計算智能的含義，了解計算智能與傳統(tǒng)的人工智能有何區(qū)別。了 解貝茲德克提出的“ABO其與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NN）、模式識別（PR）和智能 （I）之間的關(guān)系。信息科學(xué)與生命科學(xué)的相互交叉、相互滲透和相互促進(jìn)是現(xiàn)代科 學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個顯著特點(diǎn)。計算智能涉及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、進(jìn)化計算和人工生命等領(lǐng)域 它的研究和發(fā)展正是反映了當(dāng)代科學(xué)技術(shù)多學(xué)科交叉與集成的重要 發(fā)展趨勢。把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（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(zhì)。進(jìn)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(jīng)網(wǎng)

13、絡(luò)（NN）歸類于人工智能（AI）可能不大合適，而歸類于計算智能 （CI庾能說明問題實質(zhì)。進(jìn)化計算、人工生命和模糊邏輯系統(tǒng)的某些 課題，也都?xì)w類于計算智能。計算智能取決于制造者（manufacturers）提供的數(shù)值數(shù)據(jù)，不依賴于知 識;另一方面，人工智能應(yīng)用知識精品（knowledge tidbits）。人工神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)應(yīng)當(dāng)稱為計算神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。第一個對計算智能的定義是由貝茲德克（Bezdek斤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(guān)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(guān)心模式識別（PR與生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（BN

14、N）、人工 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANNW口計Array算神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）的關(guān)系，以及模式識別與其 它智能的關(guān)系。忽視ANN與CNN的差別可能導(dǎo)致對模式識別中神經(jīng) 網(wǎng)四、絡(luò)模型的混淆、誤解、誤表示和誤用。貝茲德克對這些相關(guān)術(shù)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(xué)反思：第五課、大數(shù)據(jù)-機(jī)器人避障 （2課時）教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：認(rèn)識機(jī)器人的傳感器，初步了解機(jī)器人的傳感器是如何工作的； 初步學(xué)會分支結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計方法。能力目標(biāo)：能把避障的實際問題轉(zhuǎn)化成一個機(jī)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(wù)。情感目標(biāo)：體會到機(jī)器人的智能性，進(jìn)一步培養(yǎng)對機(jī)器人學(xué)習(xí)的興趣。重點(diǎn)難點(diǎn)傳感器的工

15、作原理。課前準(zhǔn)備機(jī)器人；編程環(huán)境；機(jī)器人避障場地。教學(xué)過程一、創(chuàng)設(shè)情景導(dǎo)入。教師出示機(jī)器人所需完成的任務(wù)。出示障礙物。出現(xiàn)疑難機(jī)器人撞到障礙物會怎么樣？你希望機(jī)器人能完成什么樣的動作？二、分析第一任務(wù)指令。如果讓機(jī)器人前進(jìn)固定的距離，我們可以通過讓機(jī)器人前進(jìn)一段時間來實現(xiàn)。請學(xué)生設(shè)置機(jī)器人的行走出示障礙物，讓機(jī)器人在行走過程中碰到障礙物， 而機(jī)器人還在繼續(xù) 行走。碰到障礙物機(jī)器人應(yīng)該停止運(yùn)轉(zhuǎn)，而機(jī)器人前進(jìn)多少距離才會碰上障礙物這點(diǎn)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(shè)計。引導(dǎo)學(xué)生完成以下流程圖：學(xué)生演示，實現(xiàn)功能。五、拓展延伸。如果機(jī)器人遇到障礙物，你能讓它繞過障礙物，繼續(xù)前進(jìn)嗎？自主研究探索。教學(xué)反思：第六課、滅火機(jī)器人 （2課時）教學(xué)目標(biāo)：知識與技能目標(biāo)： 了解亮度檢測傳感器的使用方法，了解機(jī)器人滅火的工作原理過程與方法目標(biāo)：學(xué)會亮度檢測傳感器及機(jī)器人滅火原理。學(xué)會分析和處理機(jī)器人出現(xiàn)各種情況。情感目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生動手、動腦能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和精神。教學(xué)重難點(diǎn)：1、教學(xué)重點(diǎn)：亮度檢測傳感器的使用和滅火原理。2、教學(xué)難點(diǎn)：滅火基本原理。出現(xiàn)各種情況成因分析。教學(xué)過程：（一）激趣導(dǎo)入：師演示機(jī)器人滅火的視頻，生觀看。（二）新課教學(xué)：1、師