六年级信息技术下册第9课机器人的发展过程教案

第6课时 机器人的发展过程 教学内容分析 教材以科普知识的方式介绍古今中外典型的机器人及其发展历程．阐明了机器人应 遵循的定律。首先以科幻作品中所描绘的机器人与人类之间的复杂关系为背景，介绍了 机器人应遵循的行为规范和道德准则——机器人三定律；其次列举了指南车、木鸟、记 里鼓车、机器鸭等古代机器人的产生、发展过程及应用情况，阐述了古代机器与现代机 器人的关系；接着介绍了以“尤尼梅特”机器人的诞生为标志，开启了具有真正实用价 值的工业机器人的新时代；最后介绍了现代机器人历经了示教再现型机器人、有感觉能 力的机器人和智能机器人三个发展阶段。 这节课是机器人专题的第一课，着重让学生了解机器人的发展过程；在推动现机器 人技术发展时，应遵循机器人三定律。这些知识能为今后学习机器人的工作原理及各种 机器人的用途奠定基础。 学习这节课内容，有助于学生从机器人历史进程的角度审视其发展过程，从机器人 在人类生活中的应用情况及应用价值这条脉络来构建知识内部的逻辑关系，从而认清智 能机器人的发展前景和应用价值。 教学对象分析 六年级学生在生活中已初步领略了机器人的外观形态，懂得机器人具有一些与人或 生物相似的智能．在人类智慧的作用下，能依靠自身的动力帮助人们完成特定的任务。 六年级的学生大都看过《三国演义》的小说或电视剧，对诸葛亮利用木牛流马在崎岖的 栈道上运送军粮的场景一定印象深刻。木牛流马就是一种古代机器人，这一典型的应用 实例所呈现出的“人不大劳，牛不饮食”的优点，既体现了我国古代劳动人民的聪明才 智，也充分展现了机器人的应用价值。许多学生还从科幻小说或科幻影视作品中看到形 形色色的机器人。诸如家政服务机器人、工业机器人等．从中感受到机器人功能的强大， 这些感受与体验对学生认识机器人的发展情况及应用价值会有很大的帮助。 古代机器人诞生的年代距今r分遥远．现实生活中难以再现其具体应用的事例，只 能通过展示古代机器人图片，讲解其功能的文字说明，介绍其应用情况，学生基本上能 感性地认识古代机器人的形状及应用情况。体会其应用价值。但对三个不同阶段的现代 机器人在功能上的差异，现代机器人会具有怎样的智慧能力及机器人是否会对人类造成 伤害等疑虑，在教学时可以通过展示不同阶段、不同功能的现代机器人图片，播放视频 片段，解读机器人三定律的实质性含义，简要介绍各种机器人在现实生活中应用的实例， 让学生理解机器人的智慧来源，明白研发机器人时，要为机器人建立行为准则的必要性 和重要性。 通过对本课的学习，学生对机器人的认识会更全面，对应用机器人来为人类创造更 加美好的生活环境会更加期待，从而调动学生学科学、爱科学、用科学的积极性，并提 高学生遵循机器人三定律的思想意识。 教学目标 1．了解机器人三定律。 2．了解古代典型的机器人。 3．了解现代机器人的诞生和发展过程。 4．通过了解古代机器人和现代机器人的功能及其应用情况，感受机器人的应用价值， 树立应遵循机器人三定律的思想意识。 教学重点和难点1．教学重点。 了解机器人三定律及现代机器人的发展过程。 2．教学难点。 三个不同阶段现代机器人的功能差异。。 教学方法 自主学习法：让学生带着问题自主阅读教材，初步了解机器人三定律，了解现代机器人 的发展过程。 展示法：展示古代各种典型机器人的图片，让学生感性地认识古代典型机器人的形状， 了解其作用。播放《机器人管家》《德国大众汽车厂机器人杀人事件(20xx0701)》《机器人 三定律》《家政服务机器人》等视频片段，集中学生注意力，提高学生的学习兴趣，同时让 学生明白为机器人建立一套行为规范和道德准则的必要性和重要性。 讲授法：结合教材中的图例，解读教材中的内容，介绍部分古代典型机器人的作用、现 代机器人的发展历程及不同阶段的机器人在功能上的差异，解读机器人三定律内容及建立该 定律的重要性。 交流、讨论法：同学间交流、讨论要建立机器人三定律的必要性；讨论机器人具有一些 与人或生物相似的智能的含义，它为什么会对周围环境信息做出判断、处理和决策。 任务驱动法：从熟悉的途径查阅相关资料，进一步了解机器人的发展过程及机器人应用 情况，说一说生活中机器人会扮演什么角色。 评价法：对学生参与学习过程的态度、完成任务情况予以适当评价．鼓励学生参与交流 评价和实践活动。 教学准备 1．教学环境。 计算机网络教室．互联网环境。转播控制系统。 2．资源准备。 古代典型机器人图片，《机器人管家》《德国大众汽车厂机器人杀人事件(20xx0701)》 《机器人三定律》《家政服务机器人》《i国演义·木牛流马》视频片段1．教学环境。教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 (5 分钟) 1．播放《机器人管家》视频片段。 2．介绍故事梗概：这是科幻电影 《机器人管家》中的一个片段．故事中的 机器人安德鲁为了能让主人马丁一家过 上轻松、愉快的生活，充当了管家的角 色．它尽职尽责地承担了主人家中的大 小事务，为主人解决了许多烦杂琐事。 3．引言：“机器人”这个词虽然最 早起源于 20 世纪 20 年代的科幻小说 《罗萨姆的万能机器人》．但长期以 来． 人们就一直致力于制造出一种超脱于人， 能独立工作的机器．以帮助人们创造美 好的生活。这种理想中的机器就是机器 人。回眸人类历史．类似的机器在古代 就已出现．只是没有将之与机器人这一 名词联系起来而已．机器人的发展经历 了一个漫长的过程。请你列举一些古今 中外典型的机器人。 4．引导学生交流讨论并回答问题。 5．教师总结。 6．揭示课题：第 9 课机器人的发 展过程。 观看科幻电影。 了解视频的故事 梗概。 倾听讲解．思考 问题。 发表看法。 倾听总结。 明确学习任务。 视频片段中呈 现出的机器人安德 鲁为主人马丁提了 细致、周到的服 务．让主人有一个 舒适、优美的生活 环境．这一美好的 场景一定会引起生 的憧憬和向往，从 而激起他们学习的 热情，为学习本课 内容营造良好的学 习氛围，让学生通 过思考、交流、讨 论进入本课学习。了解机器 人三定律 (10 分钟) 1．引言；科幻小说和科幻影视中出 现的形形色色的机器人。有的是人类忠 实可靠的朋友。以为人类服务为己任， 时刻为人类着想 I 有的却成了人类的敌 人．以破坏人类美好生活或毁灭人类为 目标。因此，人类一直以矛盾的心情密 切关注着机器人的发展。虽然这些情景 仅在科幻作品中出现．但为了防患于未 然，美国当代著名科普作家阿西莫夫在 科幻作品中提出了“机器人三定律”，为 机器人建立了一套行为规范和道德准则。 2．引导学生阅读教材第 49～50 页 开阔视野的内容。 3．引导学生说一说，为什么要建立 机器人三定律?机器人三定律的内容是 什么? 4．教师予以适当评价并总结。 (1)机器人伤人事件。 ①播放视频片段——《德国大众汽 车厂机器人杀人事件(20xx0701)》。 ②建立机器人行为规范和道德准则 的必要性和重要性。刚才看到的德国大 众汽车厂机器人杀人事件仅是最近的一 起事例．虽然真实的情况未必是机器人 杀了人，但不可否认这起人员伤亡事件． 机器人是脱不了干系的。而这起事件并 非孤例，历史上也曾发生了多起类似的 事件。如 1978 年 9 月 6 日，日本广岛一 家工厂的切割机器人居然将一名值班工 人当做钢板抱了起来．切成了肉片； 1982 年夏天，一名英国女工在测试工业 机器人的电池时．机器人突然启动．把 女工的手臂折成两段 l 1989 年．国际象 棋冠军古德柯夫与机器人对弈时．在连 胜机器人 3 局后．被“恼羞成怒”的机 器人释放的高强度电流击毙。虽然这些 悲剧的出现无法阻止人类前进的步伐． 但人类应更加小心地去面对这些新技术 的挑战．而为机器人建立一套行之有效 的行为规范，尽量避免悲剧的重演就显 得尤为重要。 (2)课件显示机器人-三定律。 ①第一定律：机器人不得伤害人类． 或眼看着人将遇害而袖手旁观。 ②第二定律：机器人必须服从人给 它的命令，当该命令与第一定律有抵触 时．不予服从。 @第三定律：机器人必须在不违背 第一定律和第二定律的情况下保护自己。 (3)播放《机器人三定律》视频 片段。 倾听讲解。 阅读教材，了解 机器人三定律。 发表看法 t 并倾 听其他同学的发言。 观看机器人伤人 事件的视频．倾听讲 解，理解为机器人建 立一套行为规范和道 德准则的必要性和熏 要性。 理解机器人三定 律的含义。 观看视频，理解 机器人三定律。 学生通过阅 读，理解教材内 容，初步了解机器 人三定律的含义。 通过倾听归纳 总结．观看视频， 明白机器人伤人事 件的发生并非天方 夜谭，而是真实地 存在于现实生活中， 从而意识到建立机 器人三定律的必要 性和重要性。了解机器 人的发展 过程 (15 分钟) 【古代的机器人】 1．播放《家政服务机器人》视频 片段。 2．引言：从播放的视频中可知．具 有智能能力的机器都称为机器人．现代 机器人不仅在工业中得到应用．在家庭 服务方面的应用也日益广泛。这些具有 实用价值的工业机器人从诞生至今仅有 50 多年的历史，而家政服务机器人更是 近年才涌现出来。但纵观古今中外人类 的发展史．人们一直都梦想着有朝一日 能发明一种为人类服务的机器。早在春 秋时期就有了在空中飞“三日不下”的 木鸟；东汉时期张衡发明具有实用价值 的记里鼓车、地动仪；三国时期著名的 军事家诸葛亮发明的“木牛流马”直接 投入到战场上运送粮食．解决了在崎岖 山路上运输不便的难题．这更是开创了 机器人在军事上应用的先河。此后，无 论在国内还是在国外．以为人类服务为 目的的各种机器人就不断涌现，颇具实 用价值的古代机器人在各个领域应用的 事例也屡见不鲜。那么，典型的古代机 器人有哪些呢? 3．课件展示指南车、木鸟、记里鼓 车、机器鸭、地动仪等图片。插放《三 国演义·木牛流马》视频片段．播放过 程中予以必要说明。 4．简要介绍古代机器人及其应用 情况。 (1)指南车：义称司南车．是古代 用来指示方向的一种机械装置．不论车 子转向何方．术人的手始终指向南方。 (2)木鸟：春秋时期木匠鲁班制作 的术鸟，内设机关．能在空中飞行三天 不降落。 (3)记里鼓车：由我国东汉科学家 张衡发明制造的记里鼓车是一种用于计 算道路里程的车辆。每行一里．车上术 人击鼓一下．每行十里击钟一下。 (4)机器鸭：1738 年．法国技师杰 克·戴·瓦克逊发明了机器鸭．它不仅 会叫．会游泳和喝水．还会进食和排泄。 制造机器鸭的目的是为了把生物的功能 加以机械化，进而进行医学上的分析。 (6)自动机械人偶：日本匠人制作 的自动机械人偶，有些在各种祭典或表 演中出现，有些在室内供观赏。 【现代机器人的发展过程】 1．引言：由于古代的科技水平相对 低下．当时研制的机器人大多停留在供 人娱乐和观赏的层面上。直到 20 世纪 50 年代．才出现了世界上第一台真正具有 实用价值的工业机器人“尤尼梅特”，由 此开创了机器人发展的新纪元。 2．引导学生阅读教材第 52～54 页 “现代机器人的发展”的内容，思考问 题：现代机器人从问世到现在已有几十 年时间．它的发展过程大致经历了几个 阶段?不同阶段的机器人有什么特点? 3．引导学生交流、讨论，发表看 法，并予以适当补充及评价。 4．教师总结。 观看视频。 倾听讲解。 观察图片，了解 古代机器人的形状； 观看视频．了解木牛 流马的作用。 倾听讲解．了解 古代各种机器人的应 用情况及应用价值。 倾听讲解。 阅读教材内容． 思考问题。 交流、讨论，发 表自己观点。 倾听总结，进一 通过播放《家 政服务机器人》视 频．让学生从该视 频中看到机器人已 在人类生活的许多 领域都得到应用。 在教师引言的作用 下．将学生的注意 力导人了解古代机 器人的主题中。通 过展示中外各种机 器人图片．播放 《三国演义·木牛 流马》视频片段。 让学生概括性地了 解古代科学家的历 史故事。在赞叹古 人聪明才智的同时。 能直观地了解各种 机器人的外观形态 和应用情况．感受 机器人的应用价值。 这样既有利于拓展 学生的视野．丰富 学生的知识，又有 助于学生从历史的 角度观察机器人的 发展过程．促进他 们更全面、客观地 了解机器人．激发 他们的学习热情。 带着问题阅读 教材．能使学生阅 (1)经过半个多世纪发展起来的现 代机器人。大致经历了三个阶段。 第一代：示教再现型机器人。它具 有存储和记忆能力，当人对机器人进行 动作示教后，机器人能实现动作的记录 和再现，但对周围环境基本没有感知和 反馈控制能力。 第二代：有感知能力的机器人。它 具备了感觉能力．能获取作业环境和作 业对象的简单信息．可对周围环境做出 正确判断．并据此改变自身的行动。 第三代：智能机器人。它不仅具有 完善的环境感知能力。还具有逻辑思维、 判断和决策能力．可根据作业要求和环 境信息自主地进行工作。如之前的福娃 机器人会与来宾对话等。 (2)AlphaG0 是近来备受瞩目的人 工智能应用的一个实例。AlphaGo 以四 比一的战绩．击败了围棋世界冠军、韩 国名将李世石．从而成为九段棋手。 AlphlaG0 正是采用人工智能中的深度学 习技术．它有强大的自我学习和进化功 能．通过短暂的学习训练就能跨越一个 天才棋手几十年走过的路。因而，它在 战胜欧洲围棋冠军几个月后，通过深度 学习．棋艺进步神速。进而战胜了世界 围棋冠军李世石。 步了解三个阶段机器 人的特点。 读的目的性更明确。 从而初步了解现代 机器人的发展过程, 通过同学间的交流 讨论，认识不同阶 段的机器人特点, 最后通过听取教师 的总结,对不同阶 段的机器人功能和 特点认识更全面， 更深刻。 创新实践 (8 分钟) 1．引言：随着科技的发展。机器人 在人类现实生活中出现的频率越来越 高． 其作用也将会越来越大。说一说你还知 道机器人的哪些信息? 2．出示任务： (1)列举你熟悉的神话故事或科幻 作品中的机器人，说一说它们在其中扮 演了什么角色，这些机器人都有什么 特点? (2)从因特网上查阅有关机器人发 展过程的资料，并说一说或用电子文档 记录下来。 (3)日常生活中．你见过哪些有关 机器人应用的事例。它的出现对提高人 类生活水平有哪些作用?说一说或用电 子文档记录下来。 (4)若学校条件允许．可自选一款 机器人仿真软件，了解仿真软件的功能 和特点，熟悉其操作界面。 (5)任务说明及要求。 ①分组：按座号相邻的原则分组。 ②每组选择一个感兴趣的主题，组 内成员明确各自任务．合作完成。 ③选择任务(1)～(3)的小组， 由组内成员推荐一位同学汇报活动成果- 选择任务(4)的小组，运行仿真软件。 3．对学生的活动予以必要的帮助， 并对活动过程予以适当评价。 4．引导学生汇报活动成果或进行仿 真体验，并对活动成果予以适当评价。 倾听教师讲解， 思考问题。 小组成员讨论确 定本组的活动主题， 各成员明确任务及 要求。 组内各成员分工 合作。共同完成任务。 汇报活动成果或 运行仿真软件。 在任务的导向 性作用下，各组成 员经过讨论，选择 自己感兴趣的任务， 各成员齐心协力共 同完成任务。这样 既能充分调动学生 学习的积极性，让 每位学生都融人到 学习进程中，又能 对本课知识点加深 理解．同时还能满 足不同学生的兴趣 和爱好。通过各组 交流、汇报，能完 善学生的知识结构， 同时也有助于培养 学生学会欣赏他人， 尊重他人的良好品 质。 总结 (2 分钟) l_引导学生说一说，通过这节课的 学习．有哪些收获。 2．总结这节课的教学内容。 回顾并回答。 倾听总结。 总结梳理本课 知识，完善学生的 知识结构。教学反思方向 1．选择的视频片段是否能帮助学生理解本课知识点。 2．学生能否真正了解建立机器人三定律的必要性和重要性。 3．学生能否了解三个不同阶段的现代机器人的特点。 4．设置的任务是否具有吸引力，能否真正调动学生参与到学习的进程中。