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1、1第一章 初探智能机器人第一部分 本章教学综述比尔.盖茨预言，人工智能与机器人技术将成为继个人电脑、移动电话后，下一个改变世界的技术。机器人技术是世界强国重点发展的高新技术，也是一个国家科技发展水平和国民经济现代化、信息化的重要标志。开展机器人教育，将推动机器人知识和技术的普及，促进我国机器人事业的发展和专业人才的培养。同时，机器人教育也是进行信息技术教育的最佳载体，是最有持续发展潜力的中小学信息技术领域。从学科的综合性看，机器人教育整合了数学、物理、生物、电子、机械、信息技术等学科知识，在让学生体验到科学技术魅力的同时，培养学生的多学科综合运用能力；从学生的能力培养看，机器人教育让学生在探究
2、中学习如何发现问题、分析问题和解决问题，能够培养学生的良好学习习惯、动手制作能力、创新性思维、团队合作精神及强烈的竞争意识。本教参对应于广东省初级中学课本 信息技术 第一册 下 B 版 ，内容是人工智能与机器人技术的学习。第一章“初探智能机器人”是人工智能与机器人课程的起始章节，在此之前，大部分学生没有接触过机器人技术的学习，学生基本上是在“一张白纸”上开始“绘画”机器人课程的“图画”的。本章将引领学生走进智能机器人的世界，了解人工智能与智能机器人的应用与发展，认识机器人的系统构成与制作过程。让学生对将要学习的知识有一个整体认知，开拓视野，提升学习兴趣。总的来说，本章包含了以下知识点：一是人工
3、智能与机器人的概念构建。通过介绍人类智能与人工智能的异同、智能机器人的概念与组成、机器人的结构等知识，让学生形成机器人知识的基本认知。二是了解机器人的应用与展望趋势。通过介绍机器人的应用与最新的发展趋势，提升学生的学习兴趣，开拓视野。三是初步建立算法思想，通过介绍顺序选择循环三种常见行动步骤，学习用流程图描述处理事情的步骤，初步认识控制机器人的流程图式编程软件，让学生更多关注机器人程序设计的条理性与逻辑性，为后面章节深入学习机器人编程打下基础，同时也进行了思维训练。四是了解机器人制作过程，通过直观观察机器人设计制作的完整过程、破除对机器人的陌生感，将学生引入人工智能与机器人的学习领域。这几个内
4、容的学习能让学生在短时间内熟悉机器人的基础理论知识，掌握初步的分析处理问题步骤，了解机器人的搭建方法，从而提高学习兴趣，为后面学习机器人的设计制作打下扎实的基础。2一、教学目标一、教学目标1. 知识与技能(1) 掌握人类智能与人工智能的联系与区别。(2) 掌握智能机器人的定义。(3）了解智能机器人的应用领域与发展趋势。(4) 掌握机器人系统的构成。(5) 掌握用流程图描述日常生活与机器人工作中的顺序、选择、重复等行动步骤。(6) 初步了解图形化编程环境及使用方法。(7) 了解机器人设计制作过程。2 过程与方法（1） 结合生活中的具体问题，能够用自然语言以及画流程图的方式描述解决问题的过程；与使
5、用自然语言相比较，体验使用流程图方式的优点；在此过程中逐渐领悟算法中三种基本结构的作用，并提升思维的条理性与逻辑性。（2） 在了解智能机器人的应用领域与发展趋势中，学习客观评价分析机器人的社会价值及其与人类的关系。3 情感态度价值观（1） 培养对科学与技术的兴趣。（2） 尝试在生活中发现问题、解决问题，让生活更美好。二、教材分析二、教材分析1本章的作用和地位第一章是全书机器人学习的基础。在本章中，首先对人工智能与机器人的理论知识进行了介绍；接着介绍了机器人“智慧”的来源程序；编写程序先要进行任务分析，通过学习如何分析任务，分解出完成任务的方法和步骤，试画流程图，让学生初步熟悉算法思想，为后面章
6、节编写程序控制机器人打下基础；最后，本章还对机器人的完整制作过程进行了演示与介绍，让学生对机器人的制作步骤形成整体印象。本章的编写中重视对人工智能与机器人理论知识的介绍。理论知识是培养学生信息素养的重要组成部分，扎实的基本功和良好的理论基础，能让学生的信息技术学习从感性认识逐步上升到理性认识，有利于真正提高学生的信息素养和综合能力。本章学习中，学生要分析人类智能与人工智能的异同、理解智能机器人的定义、区分人与机器人处理信息流程的异同、分析古代机器人与智3能机器人的不同之处、归纳智能机器人的组成部分，在思考、交流、探讨的过程中掌握相应的理论知识，同时也提高学生的辩证思维能力。同时，本章的编写也特
7、别强调算法思想的学习，专门介绍了生活中顺序、选择、重复三种行动步骤，以及用流程图描述活动或工作过程的方法。一方面是为了介绍 RC 软件的流程图式编程界面，更重要的是，算法不仅用于编写程序，它以缜密的逻辑思维，将繁复的问题抽象化，是一种科学高效解决问题的方法。学习算法能提高学生的思维质量，形成工作的条理性、思维的逻辑性。因此，要引导学生有意识关注算法和思路，用以指导自己的学习与生活。使课程真正起到提高学生综合素质的作用。2本章主要内容介绍本章共分为两节，第一节的内容先围绕“人类智能”与“人工智能”两个概念展开，通过对比，让学生认识到人类智能与人工智能的联系与区别。同时了解智能机器人的定义和组成，
8、以及人类活动与机器人工作之间的异同。接着让学生了解智能机器人在社会各领域中的应用和未来发展趋势，激发学生学习兴趣。第二节课围绕智能机器人的系统组成展开，分析智能机器人的组成，了解机器人智慧来源程序，认识流程图与程序三种基本结构，再通过一个自动感应风扇机器人的制作过程加深对机器人传感系统、主控系统和机械本体的了解，直观认识机器人搭建、编程、仿真、下载、检验的完整创作流程。重点难点分析教学重点：(1) 人工智能与机器人的概念。(2) 机器人的构成。(3) 机器人的制作过程。(4)用流程图描述算法教学难点：用流程图描述解决问题的方法和步骤。三、教学建议三、教学建议本章可以在有多媒体教学平台的教室、多
9、媒体网络电脑教室或机器人实验室上课。1学情分析 对大部分没有接触过机器人学习的学生来说，往往认为机器人是距离自己学习生活很遥远的高科技。刚刚步入机器人这一全新学习领域的学生，不仅对即将学习的内容充满了好奇与期待，也会有一些困惑。学生的问题普遍集中在：“我想学习机器人，但是我什么都不会。 ” 、 “机器人是高科技，学习制作机器人4肯定很难吧，我该如何开始呢？”同时，虽然学生对信息技术课堂和机器人学习有兴趣，但是由于年龄特点，他们对抽象的、理论性强的知识不容易理解。需要教师精心设计生动有趣的探究课堂，让学生克服学习新领域的暂时困难，在理解理论知识的同时，提高思辨能力，增强学习信心。2教学策略 教学
10、上建议结合学生上述特点，采用灵活多样的教学方法。本章正文内容设置了“问题” 、 “交流” 、 “探究” 、 “任务”等栏目，教师可以参考这些栏目，根据实际情况灵活运用、开展教学。如：从学生已有的经验及知识入手，引导学生通过游戏、自主思考、小组讨论等方式，归纳出人类智能与人工智能的联系与区别，以及人类活动与机器人工作之间的异同。以生动有趣的“包装”让学生不知不觉掌握关于人工智能与机器人的基本概念。运用视频、图片等丰富多媒体素材，展示机器人的使用领域和发展趋势，提升学生对机器人学习的兴趣。学习用流程图描述解决问题的行动步骤，可以采用小组合作学习的形式，各小组布置不同任务，讨论画出流程图后，各小组进
11、行展示，能让学生在较短时间内掌握三种基本程序的用法。也可以使用任务填空或流程图拼贴排列等方法，让学生在课堂有限时间内最高效完成流程图的绘制与学习。我们也可以用演示法和对比法来揭示机器人的智慧来源控制程序。使用实物操作与演示来直观展示完整的机器人设计制作过程。这样有利于培养学生的分析能力和规划思想。四、教学评价四、教学评价本章的教学评价应侧重于基础理论知识的掌握与学生分析能力、算法思想的培养。可以通过本章检查站、在线测验等形式检查理论知识的理解运用情况；要将能否用流程图正确描述生活中的行动步骤或机器人的工作流程作为重点考察内容，为后面章节的学习打下扎实基础。五、课时建议五、课时建议章节课时第一节
12、 认识智能机器人1 第一章 初探智能机器人 第二节 探秘机器人系统1六、练习说明六、练习说明第 4 页“交流”栏目智能机器人与古代“机器人”的主要区别：智能机器5人是具备一些与人或生物相似智能的自动化机器，能够对不同任务和环境有一定的适应性。而古代“机器人”是利用风能、水力等驱动的自动机械。第 13 页“交流”填写机器人流程图：本流程图设计初衷是一个最简单的模仿“无人驾驶汽车”的机器人的流程图，在红灯时停止，没有红灯时，如果通行中检测到障碍则停止并报警提醒行人，否则就正常向前走。但是应该持开放的态度，只要学生的答案符合常识，都应视为正确。本章检查站的参考答案：（一） 查漏补缺1. 人工智能主要
13、包括 感知 能力、 思维 能力和 行为 能力，只要是具备一些与人或生物相似的 智能 的自动化机器，都属于机器人系统。2. 生活中基本的行动步骤有三种，它们分别是 顺序 、 选择 和 重复 。3. 制作一个教育机器人一般需要经过搭建机器人、 为机器人编写程序 、用仿真界面检测程序 、下载程序到微电脑、 运行程序测试机器人是否按要求工作 等五个步骤。（二）问题实战略（三）观点争鸣引导学生辩证地分析新科技带来的利弊，客观看待新科技使用过程中存在的问题，学习如何用集体或公众的智慧、力量和博弈去逐渐解决这些问题。第二部分 各节教学分述理论课如何才能设计得有声有色？第一节 认识智能机器人一、一、教学目标教
14、学目标1知识与技能（1） 掌握人类智能与人工智能的联系与区别。（2） 掌握机器人的定义和组成，区分人与机器人对外界信息处理过程的不同。（3） 了解智能机器人的应用领域与未来趋势。62过程与方法（1） 在分析对比人类智能与人工智能、古代“机器人”与智能机器人、人与机器人对外界信息处理过程的联系与不同中，学习培养归纳分析能力。3 情感态度与价值观（1） 学习客观评价机器人的社会价值及其与人类的关系。（2） 学习关注生活、学习发现问题，解决问题，让社会更便利更进步。二、教材分析二、教材分析 1本节的作用和地位本课是本册教材的第一课，旨在让学生了解机器人的基础知识，激发学生学习人工智能与机器人课的兴趣
15、。 2本节主要内容介绍本课内容首先围绕着“人类智能”与“人工智能”这两个概念展开，通过对比人类智能与人工智能，让学生认识到它们的区别。再介绍智能机器人的定义与组成，让学生能够明确智能机器人的科学概念，了解智能机器人处理信息的过程，能与古代自动机械正确区分。再介绍智能机器人的应用领域及发展趋势，让学生对机器人技术有全面的印象。3重点和难点分析教学重点：（1） 了解人类智能与人工智能、人与机器人信息处理过程、智能机器人与古代机器人的联系与区别。（2） 智能机器人的定义。教学难点：（1） 引导学生自己分析归纳三组概念的异同。三、教学建议三、教学建议从学生身边刚发生的事情如听到铃声走入教室；或者蒙眼贴
16、的鼻子到头像上的游戏入手，引导学生通过小组合作分析，讨论归纳人类活动的一般共同点，完成对“人类智能”概念的构建。再运用自动感应门、自动龙头的例子或“自动感应风扇”机器人实物，通过分析身边自动设备的工作方式，归纳共同点，完成对“人工智能”概念构建。并通过这些事例分析对比人类智能与人工智能异同，体会人工智能在人类生活中的作用。通过观看机器人应用的多媒体演示资料，观摩不同类型的机器人，扩展对机器人的概念、分类、应用和发展状况的认识。提高学习机器人兴趣。可以编辑剪取机器人影视作品如变形金刚 、 机器人瓦力 、 终结者 、黑客帝国等片断，引导学生更深入地分析机器人与人类社会的关系。7四、教学评价四、教学评价本节内容应侧重于学生分析归纳能力、小组合作分工配合情况的评价。五、练习说明五、练习说明本课课堂练习以小组合作的方式，分析归纳人类智能与人工智能等的异同，在讨论过程中，教师要观察各小组讨论情况，对于个别游离在小组讨论的学生，要以暗示、引导等方式让其参与讨论。
