第二节人工智能与智能机器人一、教材分析（一）内容分析本节主要介绍智能机器人的含义、分类、应用及组成。主要目的是让学生理解智能机器人的含义、分类及应用，了解人工智能的结构化层次组成，掌握智能机器人的组成。人工智能及机器人技术的发展日新月异，智能化程度越来越高，应用范围也得到了极大发展。通过前面的学习，已经了解了人工智能的一些基础知识，本节更深入地探讨人工智能的结构化层次与组成、智能机器人及其分类、应用和组成。（二）教学目标（1）通过教师讲解和引导，探究“智能机器人的组成”，结合“实践活动2”，深入分析并掌握智能机器人的系统组成，重点是掌握其硬件系统的组成。引领学生从感性认知深入到理性分析，能分析智能机器人的各部分硬件组成。（2）通过教师讲解和引导，探究“智能机器人及其分类与应用”，结合“思考与探索”，帮助学生从科学的角度出发，理解智能机器人的含义，了解其常见分类和具体应用。通过学习，能自主联系生活实际，分析身边人工智能应用的实例。（3）通过教师讲解“人工智能的结构化层次与组成”，结合“实践活动1”，让学生在了解了人工智能的含义和发展之后，理性地剖析人工智能的结构化层次以及组成，了解人工智能系统由基本技术要素和三大机构组成，能根据所学分析人工智能具体应用的组成。（三）教学重点和难点1.教学重点智能机器人的组成。2.教学难点人工智能的结构化层次。二、学情分析通过上一节的学习，学生已经对人工智能的含义、应用、未来发展等有了一定的了解。这一节是上一节内容的延伸，同时增加了一些深度。学生需要拨开人工智能的感性表象，深入学习人工智能的结构化层次等，并开始学习人工智能中一个重要分支——智能机器人（其含义及分类与应用）。本节不需要学生有过多的知识储备，只需要保持浓厚的学习兴趣，认真参与到课堂中来即可。对于本节的难点——人工智能的结构化层次，学生可以选取自己已知的一种人工智能应用，分析其结构化层次，从而帮助理解本节内容。三、教学建议（一）课前准备设备：多媒体教学设备，互联网环境。学生：了解什么是人工智能。教师：准备好“智能机器人”“机器人的应用”相关视频、教育机器人实物教具、人工智能结构化层次具体案例；准确完成教材中的“思考与探索”“实践活动”内容；准备好一个用于展示教学内容的演示文稿；设计教学用的记录表、评价表。（二）过程设计本节内容主要是向学生介绍人工智能的结构化层次与组成。了解了人工智能的组成之后，学生将了解人工智能的一项具体应用——智能机器人。在了解了智能机器人的含义之后，深入了解智能机器人的分类和应用。随着人工智能技术的发展，智能机器人的应用已经渗透入了社会的各个方面。学生通过本节的学习将更全面地了解智能机器人的应用。从概念层面了解了智能机器人之后，再通过探究智能机器人的组成来更深入地理解和掌握智能机器人的各部分组成及功用。本节知识点较多，理论性强，并且有一定难度，需要教师认真备课，并要求备深、备透、备全、备周。本节围绕教学内容，每个模块都设计有“实践活动”或“思考与探索”。通过“思考与探索”的问题，引导学生思考和讨论，从而引出下一个模块的内容，并适当增添了教学活动的内容。教材中提供的资料和活动有限，教师可以根据实际情况设计任务，以小组为单位进行实践活动的学习，并对各小组表现进行统计，给予评价反馈。在教学过程中，需要学生以小组为单位收集整理一些学习资料。为了培养学生良好的学习习惯，建议以文件的形式，将相关信息整理合并保存，如：小组编号\章节\活动\文件等。（三）教学过程1.创设情境，引入新课视频引入：华为智能5G机器人老师导语：人工智能、机器人、大数据、机器学习、深度学习、云计算、物联网、虚拟现实等科技名词，在学生的学习和生活中高频出现。近年来，人工智能得到了较快的发展，若想更深入地了解人工智能，就需要了解人工智能的层次和组成。2.学习人工智能的结构化层次、组成等相关知识教师示人工智能结构化层次图片，让学生结合教材内容进行理解。教师可以组织学生展开讨论，说一说对于人工智能的结构化层次（基础层、算法层、技术层、应用层）的理解。教师可挑选其中一层展开教与学。在设计人工智能系统组成部分的教学时，可以将其与七年级上册所学的计算机系统进行类比，让学生了解人工智能是在算法、计算能力等基本技术要素智能机器人的支撑下，在感知机构、决策机构、执行机构的支持与配合下协调工作的。通过“实践活动1”，小组讨论无人驾驶汽车智能系统的机构组成。这部分内容的重点是让学生透过人工智能概念和应用的表层，初步了解其内部的组成和层次。教师给同学描述：无人驾驶也是人工智能系统，它也由感知机构、决策机构、执行机构三大机构组成。车启动之后，首先由智能驾驶仪利用“感知机构”——车载传感器（视频摄像头、雷达传感器、激光测距器等，导航定位等）来了解周围的交通状况，感知车辆周围环境。根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物等信息，其次由“决策机构”做出车辆行驶速度、转向角度、停止或行进的信息指令，第三由“执行机构”——汽车的发动机、底盘、车身和电气设备等综合运行，让汽车完成启停、直行/后退、转向等操作，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。3.学习智能机器人及其分类学生对人工智能有了一些了解之后，就会对其中的一个发展方向非常感兴趣，那就是智能机器人。教师可根据教材内容，再补充一些自古以来人类在机器人方面的探索，激发学生的学习兴趣，重点是让学生理解智能机器人既可以接受人类指挥，又可以运行预先编写的程序，辅助甚至替代人类完成工作，提高工作效率与质量，延伸人的活动及能力范围。机器人的分类方法有多种，对于初中阶段的学生来说，只需让其了解根据应用环境不同而分出的工业机器人和特种机器人。4.结合生活实际，引导学生探讨智能机器人的应用人工智能的发展非常迅速，但是能针对不同领域不同类型的问题进行判断和决策的通用型人工智能还需要进一步研究，也是其未来发展的一个方向。另外，要再次强调：发展人工智能的最终目标不是要替代人类智能，而是通过人工智能增强人类智能，是让其为我们服务。通过“思考与探索”，引发学生对于未来人工智能发展的畅想。5.分小组讨论智能机器人的组成学生在七年级已经学习过计算机的组成，知道计算机由五大部件组成，因此对于智能机器人的组成不难理解与掌握。教师只要做好引导，让学生按小组根据计算机的组成进行讨论，不难得出智能机器人的组成。教师再引导学生讨论智能机器人的组成与人体的类比。最后，让学生完成“实践活动2”。6.课堂总结，巩固知识动力源控制器传感器执行器系统软件应用软件软软硬件教师先让学生结合学习内容，分享本节学习收获，再进行适当补充、归纳，完成本节小结，让学生养成知识积累和分享成果的习惯。四、实践活动指导1.实践活动1小组讨论，分析无人驾驶汽车智能系统的机构组成，并尝试用自己的语言进行描述。解析：人工智能系统由感知机构、决策机构、执行机构三大机构组成。车主用语音、触摸输入或手动操作等方式发动无人驾驶汽车后，以计算机系统为主的智能驾驶仪启动。之后，智能驾驶仪利用“感知机构”——车载传感器（视频摄像头、雷达传感器、激光测距器等）来了解周围的交通状况，感知车辆周围环境。根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物等信息，“决策机构”做出车辆行驶速度、转向角度、停止或行进的信息指令，“执行机构”——汽车的发动机、底盘、车身和电气设备等综合运行，让汽车完成启停、直行/后退、转向等操作，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。2.实践活动2观察图1-2-15所示的智能机器人，分析图中智能机器人的组成，将其各部分名称填入对应方框中，尝试向同伴讲解各部分名称与功用。解析：机器人各部分名称如图，功用参照教材“智能机器人的组成”。教后返思：传感器传感器传感器执行器控制器动力源