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1、第9课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
2、，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
3、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
4、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
5、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(20150701)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
6、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(20150701)机器人三定律家政服务机器人i国演
7、义木牛流马视频片段1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
8、。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
9、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4950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。 播放视频片段德国大众汽车厂机器人杀人事件(20150701)。 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
10、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。
11、 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。 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
12、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
13、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
14、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5254页“现代机器人的发展”的内
15、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。 (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
16、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。 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
17、思考问题。 交流、讨论，发表自己观点。 倾听总结，进一步了解三个阶段机器人的特点。 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读的目的性更明确。
18、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
19、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。 分组：按座号相邻的原则分组。 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。 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。