第五单元 人工智能的实现方式—设计一款无人驾驶智能车 探索4 无人驾驶智能车模型的设计与制作（第一课时） 教学设计2025-2026学年苏科版初中信息科技九年级全一册

课时编号 008 备课时间 上课时间 课　　题 第五单元 探索4 无人驾驶智能车模型的设计与制作（第一课时） 教学目标 信息意识 1.理解无人驾驶技术在物流、家居、交通等生活场景的广泛应用，感知无人驾驶系统 “感知 - 决策 - 执行” 三层架构的核心价值，增强对 AI 技术落地能力的认知。 2.能识别无人驾驶系统各模块的功能与对应硬件，提升对智能硬件、AI 系统集成的技术敏感度。 计算思维 1.掌握无人驾驶系统的三层核心架构（感知系统、决策系统、执行系统），能拆解各系统的功能、硬件与协同逻辑，建立系统级的建模思维。 2.结合科技节比赛任务，能为智能车模型匹配对应硬件，分析硬件与功能的对应关系，培养需求拆解、硬件选型的工程思维。 数字化学习与创新 1.能以小组为单位，完成无人驾驶应用体验、系统组成梳理、硬件选型分析，提升项目规划、协作探究与数字化工具应用能力。 2.结合生活场景，拓展无人驾驶智能车的创新应用方案，培养系统设计与创新实践能力。 信息社会责任 1.认识无人驾驶技术对智慧交通、物流效率、生活便利的推动作用，理解技术服务社会、改善民生的价值。 2.理性看待无人驾驶技术的安全与伦理问题，树立负责任的技术创新与工程实践理念。 教学重点 1.无人驾驶系统的三层核心架构：感知系统、决策系统、执行系统的功能与协同关系。 2.结合比赛任务，完成无人驾驶智能车模型的硬件选型与对应分析。 教学难点 1.理解三个系统的协同工作逻辑，将抽象的 AI 算法与具体的硬件、功能对应起来。 2.结合实际需求，完成合理的硬件选型与系统设计。 教学方法 1.教法：项目式教学法、情境教学法、任务驱动法、小组合作探究法、案例分析法 2.学法：自主探究法、合作学习法、头脑风暴法、系统分析法 教学准备 硬件：多媒体教室、计算机、投影设备、无人驾驶智能车模型实物（可选） 软件：PPT 课件、无人驾驶应用体验视频、系统架构动画、硬件选型参考表 素材：无人驾驶系统组成图（图 5-7）、科技节比赛任务单、硬件组成表（表 5-2）、生活中无人驾驶应用案例（物流搬运车、扫地机器人、自动驾驶出租车等） 分组：提前将学生分为 4-5 人小组，每组设组长 1 名，明确分工（记录员、资料员、发言人、硬件分析师） 教　学　过　程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 一、情境导入，回顾项目（5 分钟） 1.播放无人驾驶应用全景视频：物流中心自动搬运车、家用扫地机器人、自动驾驶出租车、校园接驳车等，提问：“这些智能设备的核心都是无人驾驶技术，它们为什么能自己跑？背后的系统由什么组成？” 2.回顾单元项目：“本单元我们学习了 AI 的核心算法，今天我们将用这些知识，亲手设计一款无人驾驶智能车模型，开启项目制作的第一步。”3.引出本节课主题：探索无人驾驶系统的组成，完成智能车模型的硬件选型。 1.观看视频，分享自己身边的无人驾驶应用，思考系统组成。 2.回顾单元学习内容，明确本节课项目任务。 3.激发项目实践兴趣，进入学习状态。 1.用真实生活场景导入，衔接单元项目，落实信息意识。 2.快速唤醒前序知识，建立 “算法→系统→模型” 的关联。 二、新知探究：无人驾驶系统的三层架构（12 分钟） 1.讲解核心原理：无人驾驶智能车像人一样，具备 “感知环境、做出决策、执行动作” 的能力，对应三大核心系统： 感知系统：相当于人的 “眼睛、耳朵”，负责获取环境信息（如摄像头、雷达、传感器），为决策提供数据。 决策系统：相当于人的 “大脑”，负责处理感知数据，结合算法做出决策（如路径规划、避障、识别红绿灯），对应车载计算机 / 智能开发板。 执行系统：相当于人的 “手脚”，负责执行决策指令，控制车辆运行（如电机、轮胎、舵机）。 2.结合图 5-7，梳理三个系统的协同关系： 感知系统采集数据 → 决策系统计算分析 → 执行系统执行动作，三者循环协作，实现无人驾驶。 3.补充生活案例，强化理解： 扫地机器人：感知系统（红外传感器）→ 决策系统（芯片）→ 执行系统（电机、滚轮） 物流搬运车：感知系统（激光雷达）→ 决策系统（车载计算机）→ 执行系统（驱动电机） 4.布置实践学习任务：以小组为单位，分享一款熟悉的无人驾驶应用，描述其系统组成，填写图 5-7。 1.学习三大系统的功能、硬件与协同逻辑，构建系统架构知识。 2.结合生活案例，深化对系统组成的理解。 3.小组合作，完成无人驾驶应用体验与系统组成梳理，填写图表。 4.分享小组成果，交流不同应用的系统差异。 1.用 “人体类比” 将抽象系统具象化，落实计算思维的系统建模能力。 2.补充多场景案例，拓展学生视野，强化信息意识。 3.实践任务让学生主动梳理知识，深化理解。 三、任务驱动：科技节智能车模型硬件选型（18 分钟） 1.展示科技节比赛任务： ① 沿地面信号标记前进 ② 礼让行人 ③ 自动识别交通信号灯 2.引导学生拆解任务需求，对应三大系统： 沿标记前进：感知系统识别标记，决策系统规划路径，执行系统控制行驶 礼让行人：感知系统识别行人，决策系统做出刹车决策，执行系统执行刹车 识别信号灯：感知系统识别红绿灯，决策系统做出启停决策，执行系统执行动作 3.发放表 5-2，布置小组任务： 任务 1：根据比赛任务，为感知、决策、执行系统补充对应硬件，完成表格填写。 任务 2：说明每个硬件的功能，以及对应解决的比赛任务。 任务 3：梳理硬件之间的协同关系。4.巡视指导，提供硬件参考（如摄像头、超声波传感器、舵机等），帮助学生匹配需求与硬件。 5.组织小组汇报，邀请2-3组分享硬件选型方案，教师点评，完善表格。（参考完善表格：感知系统：摄像头、超声波传感器、红外传感器决策系统：智能开发板、主控芯片执行系统：电机驱动板、电机、轮胎、舵机） 1.拆解比赛任务，对应三大系统，明确需求。 2.小组合作，完成硬件选型，填写表格，说明硬件功能与对应任务。 3.梳理硬件协同关系，完善系统设计。 4.汇报小组方案，听取点评，优化选型。 1.以真实比赛任务为驱动，落实项目式学习，培养需求拆解与硬件选型的工程思维，落实计算思维。 2.小组合作培养协作能力，汇报交流实现思维碰撞，落实数字化学习与创新。 3.表格填写让系统设计可视化，为后续制作奠定基础。 四、拓展讨论：技术伦理与创新应用（7 分钟） 1.组织小组讨论： 问题1：无人驾驶智能车在礼让行人时，如何保障安全？如果出现误判，该如何优化？ 问题2：除了科技节比赛，我们还可以设计哪些场景的无人驾驶智能车模型？（如校园巡逻车、快递配送车、残障人士代步车等） 2.总结：无人驾驶技术的核心是 “安全第一”，在设计时必须优先考虑安全与伦理；同时要结合真实需求，创新应用场景，让技术服务生活。 1.参与讨论，发表对无人驾驶安全、伦理的看法。 2.头脑风暴，拓展无人驾驶智能车的创新应用场景。 3.树立技术向善、安全优先的设计理念。 1.伦理讨论强化信息社会责任，落实核心素养。 2.创新应用拓展激发学生的创新思维，为项目后续设计提供思路。 五、课堂小结与作业布置（3 分钟） 1.梳理本节课核心： 无人驾驶系统三大架构：感知系统、决策系统、执行系统，以及协同关系。 智能车模型硬件选型：对应比赛任务，匹配各系统硬件。 2.布置课后任务： 小组任务：完善智能车模型设计方案，细化硬件清单、功能实现流程，为下节课制作做准备。 个人任务：选择一款无人驾驶应用，绘制其系统组成流程图，标注各系统硬件与功能。 3.预告下节课：无人驾驶智能车模型的制作与调试。 1.跟随教师梳理知识点，构建完整的系统知识体系。 2.记录课后任务，明确小组与个人的学习要求。 3.做好下节课制作的准备。 1.梳理知识，强化记忆，落实核心素养。 2.衔接后续制作环节，保障项目有序推进。 板书设计 探索 4 无人驾驶智能车模型的设计与制作（第一课时） 一、无人驾驶系统的三层核心架构 1.表格 系统 相当于人体 核心功能 代表硬件 感知系统 眼睛、耳朵 采集环境数据，为决策提供依据 摄像头、雷达、传感器 决策系统 大脑 处理数据，做出决策与规划 智能开发板、车载计算机 执行系统 手脚 执行决策指令，控制车辆运行 电机、轮胎、舵机 2.协同逻辑 感知系统 → 决策系统 → 执行系统，循环协作，实现无人驾驶 二、科技节智能车模型硬件选型（表 5-2） 表格 感知系统 决策系统 执行系统 摄像头 智能开发板 电机驱动板 超声波传感器 主控芯片 电机 红外传感器 轮胎 舵机 三、比赛任务对应硬件 1.沿标记前进：摄像头（感知）→ 开发板（决策）→ 电机（执行） 2.礼让行人：超声波 / 摄像头（感知）→ 开发板（决策）→ 电机刹车（执行） 3.识别信号灯：摄像头（感知）→ 开发板（决策）→ 电机启停（执行） 教学反思 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $