1.1 《认识智能机器人》 教案 2024—2025学年甘教版（2022）初中信息技术八年级下册

《认识智能机器人》教学设计 课题 《认识智能机器人》 单元 第一单元 学科 信息科技 年级 八年级 教材分析 这节课我们学习了开源机器人的相关知识，了解了开源机器人的发展和应用。引导学生们在认识开源机器人的基础上产生兴趣，深入探究了智能机器人在生活中的运用。 学习 目标 认识智能机器人 掌握开源机器人硬件的特征及发展历程 了解开源机器人的应用 重点 了解开源机器人的相关知识。 难点 自主探索开源机器人在各个领域的应用。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 图片导入。 师：什么是智能机器人？ 智能机器人是具有高度自主能力，拥有发达的“大脑”，能够在各类环境中自主地或交互地执行各种拟人任务的机器，它具备多种内、外部的信息传感器和效应器。一个完整的智能机器人要具备以下三个要素：一是感觉要素，用来认识周围环境状态；二是运动要素，对外界做出反应性动作；三是思考要素，根据感觉要素所得到的信息，思考出采用什么样的动作。 拓展延伸 智能机器人的种类 1、空中型；空中型机器人具有战斗力还有可以为真正的战争减少伤亡。 2、家务型机器人；可以玩耍，可以帮我们自己家里的卫生打扫干净，整理家务。 3、操作型机器人；可以具体操作一个支点或者是关节的控制，可固定，多功能。 4、程控型；在操作机器人的时候需要准备按照流程控制机器人的机械动作。 5、数控型；通过语音，数值或者直接说话，就完成动作的示意。 6、搜救型；在某种肉眼看不到或者是没热能感应或者是红外扫描侦探。 7、平台型；在不同的环境，可以有不同的适应能力，随时都可以有新的动作，不会有干扰。 8、儿童玩具机器人；可以辅导孩子学习，和云端智能搜索，语音识别。 让学生了解智能机器人 距离生活中的智能机器人的运用 循序渐进引发学生思考讨论 举出并学生了解与生活中贴切的实例 讲授新课 认识开源机器人 开源机器人（Open Source Robot）是一种应用于科学研究和教学的资源开放型智能机器人。其主要特点是在机器人硬件或软件的开放性。硬件和软件资源的对外开放，极大地方便了机器人技术开发人员的技术交流及二次开发。相信随着开源机器人的逐步普及，机器人技术将会被推到新的发展高潮。 比较流行的开源机器人有以下两种：Player/Stage系统和Arduino系统。 Player/Stage最初是由美国南加州大学机器人研究实验室于1999年开发的，是一个为多机器人系统提供内部接口和仿真环境的项目。作为开源项目，它被世界上许多机器人研究者使用、修改和扩展。 Arduino是欧洲开发团队研发的开源硬件平台，包括一块具有简单I/O功能的单片机以及一套程序开发软件。开发团队对外公布了硬件的设计图纸、技术参数以及软件代码等信息，Arduino已经成为一款广大机器人爱好者喜爱的开源平台。 议一议 议一议开源的含义，查一查开源机器人的产生及发展历程，与同学分享交流。 练一练 成立学习小组，通过网络资料搜索、文献阅读和动手探究，开展“体验开源机器人”学习探究活动，完成以下表格，见表1-1-1。 探究活动 探索“开源”的含义 了解常用的开源机器人 了解Arduino各种型号开发板与软件平台 了解开源硬件与开源软件的异同 并进行知识梳理 开源机器人的发展 开源软件，是指源代码完全公开，可自由分发，任何人都可免费获取的软件。由世界各地的志愿者通过网络合作的方式完成。因其独特的研发和发布方式，使它取得了令人眠目的成绩。今天，开源软件已被广泛应用于全球各行各业，改变着世界软件业的发展轨迹。例如，MySQL、PHP、Python、Firefox等。 开源硬件与软件的不同之处在于硬件资源始终致力于创造实物产品，3D打印、无人驾驶飞机等都是利用开源硬件的例子。Arduino是开源硬件第一个获得大规模成功的项目，并且产生了大量的衍生产品。 近年来，我国自主研发的基于Arduino的开源机器人也相继投入使用。例如：Makeblock、DFRobot、SeeedStudio，Openjumper等。 多学一手 开源运动提倡向用户开放产品的设计开发和装配出品的过程细节，并且促进用户自由对产品进行修改、调整、完善的运动。开源运动在互联网上获得广泛使用，使用者自由获取软件的源代码并自由修改和更新；开源硬件、开源3d打印、开源设计等都已经被自由使用、修改和传播。 开源机器人的硬件特征 开源硬件的设计者通常会免费公开详细的设计资料，如电路板设计图、材料清单等以便于其他人自由复制、重新设计。开源硬件不仅仅是硬件设计方法的开放，更体现了一种开放、互助和分享的创新理念，般具备以下特征： 1.开放性 开源硬件最典型的特征就是开放性，并且重视分享、透明化以及合作发展。 2.成本低 开源硬件的信息共享可以降低其他硬件的开发成本、开发风险，从而降低了硬件的使用成本。 3.标准化 开源机器人为了便于使用、修改和设计，不仅要求编程环境、库文件和编程工具的标准化，也要求电子元器件、硬件界面、模块化设计等方面的标准化。开源硬件与其他硬件产品通信时，一般采用USB、蓝牙或Wi-Fi等标准连接方式。 开源机器人的运用 随着开源硬件的不断发展，开源机器人已经为制造业、教育、医疗、农业等各行各业的发展和社会服务带来了极大便利，使人们的学习、工作、生活更具个性化、更方便快捷。 如图1-1-1、图1-1-2、图1-1-3、图1-1-4所示，开源机器人已经走入人们的生活，在工业、航天、军事、医疗等各个领域扮演着无可替代的角色。 图1-1-1 双足救援机器人 图1-1-2 人形机器人 图1-1-3 水下救援机器人 图1-1-4 无人机 自主探索 分组查阅资料，了解开源机器人的应用，完成表1-1-2，将所了解到的开源机器人的应用情况与同学交流分享。 行业分类 制造业 农业 航空航天 其他 了解各行业开源机器人的应用。 实践与提高 1.通过各种途径查找资料，了解创客、创客运动带来高的影响。 2.通过各种途径查找资料，各小组以“认识开源机器人”为主题在班级网络学习空间里进行分享交流。 拓展延伸 人工智能在生活场景中的应用 随着科学技术的演变推进，人工智能已经逐渐从电视、电影演绎，逐渐进入人们的日常生活中。 虚拟私人管家 比如，语音助手，可以，播报天气，让生活时刻都有所准备，可以通过语音识别或文字输入，将口令完整执行，虚拟私人管家可以应用在手机、车载、音箱、智能家居，甚至现在的智能客服。 人脸识别 人脸对比不仅用于日常购物支付，也普遍应用到真实身份认证，在便捷生活的同时，保障着每一位公民的人身及财产安全，让信息更加透明化，为公安事业也贡献了一份不可小觑的力量。 早教机器人 亲子机器人的研发上市，拥有丰富的资料，云端实时同步更新的教育资源，弥补了父母工作时不得已对于孩子陪伴的缺失。 物流机器人 管理成本低，包裹完整性强，可以满足各种分拣效率和准确率的要求，投资回报周期短。而同样的送物机器人早也已经投身许多服务业，更进一步地走向日常生活场景中。 展开案例讲解，引发学生思考 在议一议和练一练中充分调动学生的积极性参与讨论 介绍开源机器人的发展进程 开源在互联网的运用 了解硬件特征的三个方面 根据图例了解开源机器人在各行业的运用 探索延伸在其他领域的运用 拓展人工智能在生活各场景所扮演的一些角色，贴近生活 可提出话题讨论，让学生确定展览主题 总结实践中遇到的难题并解决问题。 课堂小结 这节课我们学习了开源机器人的相关知识，了解了开源机器人的发展和应用。引导学生们在认识开源机器人的基础上产生兴趣，深入探究了智能机器人在生活中的运用。 总结 对本节课内容进行总结概括。 板书 认识开源机器人 开源机器人的发展 开源机器人的硬件特征 开源机器人的应用 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 学科网（北京）股份有限公司 $$