资源简介

《神奇的无人驾驶》小组任务学习单
小组名 学号 姓名
学号 姓名
学号 姓名
学号 姓名
一、课前准备工作：
课前测表，完成√
准备完成 遇到问题？如何解决？
1.登录知新智慧课堂
2.登录广州市中小学人工智能教学平台
3.打开人工智能课本浏览课本第2课教材内容两遍。（P11-24）
4.提出疑惑的点（1-2点）
二、小组讨论写一写：人与无人驾驶在行使时遇到的情况及其处理方法讨论分析（提示：问题包括外部路况与内部问题）四人小组讨论，结果填在下面的表格中。
可能遇到的情况 驾驶员的处理方法 无人驾驶车如何感知
在虚拟硬件创意实验室制作避开行人的循迹小车
打开任务一：完成小车的搭建
打开任务二：仔细阅读提示补全代码，运行测试。
代码缺少部分 流程图
缺失部分的代码（试着用笔先补全）
躲避行人
巡线左右转
左转右转
完整程序参考：
自测表，完成√
1.小车搭建完成 2.代码补全完成 3.成功测试
小组讨论（派代表汇报）
如果无人驾驶汽车发生了交通事故，应该由谁负责呢？
你为什么这么认为？
课堂小结：
1.这节课你学到了什么？
2.请学生根据自身表现，在课本“评一评”中进行自我评价。（小组成员每人选一份）
姓名： 姓名：
姓名： 姓名：(共33张PPT)
课前准备与预习任务
登录知新智慧课堂
登录广州市中小学人工智能教学平台
打开人工智能课本浏览课本第2课教材内容两遍。（P11-24）
提出疑惑的点（1-2点）
广州市教育研究院编《人工智能》六年级上册 第2课
神奇的无人驾驶
广州市白云区蟠龙小学 余春兰
情境展示
随着科技发展，目前已经出现了一些自动驾驶汽车。
百度 Apollo
2020年9月10日，百度在北京开放了自动驾驶出租车服务Apollo Go
Google Waymo
2020年10月8日，Waymo One开放了完全自动驾驶产品及应用程序
问题：无人驾驶汽车如何感知周围环境并作出相应反应？
写一写
可能遇到的情况 驾驶员的处理方法
红灯、行人
左侧压线
右侧压线
无压线
刹车
右转
左转
直行
......
......
AI知识我来学
无人驾驶是人工智能技术最综合的应用，包括机器视觉、深度学习、强化学习、传感器技术均在无人驾驶领域发挥重要作用。无人驾驶的发展也高度依赖于人工智能底层技术上的突破。
传感器
控制器
执行器
人的驾驶行为
眼睛
大脑
手脚
无人驾驶行为
摄像头/雷达
电脑
舵机/油门/马达
感知
决策
执行
无人驾驶工作示意图
导航
动力
指挥中心
感知
各类传感器
车辆
行人
障碍物
交通信号灯等
转向
制动
行驶路线
控制系统
控制系统
动力系统
障碍物的识别：包括行人与其他障碍物识别（传感器技术）
交通标志的识别：深度学习（卷积神经网络）的方法来完成
车道识别：使用神经网络的图像处理方法来处理。（图像识别技术）
无人驾驶主要需要感知的
写一写
可能遇到的情况 驾驶员的处理方法 无人驾驶车如何感知
红灯、行人 刹车 图像识别技术
深度学习
强化学习
等
左侧压线 右转 右侧压线 左转 无压线 直行
无人驾驶SAE（国际自动机工程师学会）分级
整个无人驾驶分为6级，当前无人驾驶还处于L3到L4之间的研发上。
AI体验：无人驾驶L4级高度无人驾驶体验
由车辆完成所有驾驶操作，人类驾驶员无需保持注意力，但限定道路和环境条件。
问题：视频中的无人驾驶车实现了几种功能？
AI实验：制作L2级无人驾驶车
超声波传感器
AI实验：制作L2级无人驾驶车
任务一：打开教学平台作业任务一无人驾驶车的搭建，在虚拟仿真硬件实验室中完成小车的搭建。（2min）
AI实验：制作L2级无人驾驶车
无人驾驶车工作原理图
采集图像
对比图像
识别位置
AI实验：制作L2级无人驾驶车
开启右马达或左马达或者同时开启左右马达，控制器指挥马达直走或左转、右转。
马达转向示意图
实现转弯：
AI实验：制作L2级无人驾驶车
设置AI模式为道路识别
无人车停止
AI视听模块：
获取图像；
根据无人车在黑线的左、中、右位置返回相应的数值给控制器。
机器人行驶方向分析表
AI实验：制作L2级无人驾驶车
AI实验：制作L2级无人驾驶车
任务二：打开教学平台任务二无人驾驶车代码编写作业，在虚拟仿真硬件实验室中根据任务提示完成小车代码的补空，并运行程序。（5min）
1.自主尝试、小组互助
2.学习任务单
3.广州市中小学人工智能教学平台任务提示
学法指导
AI实验：制作L2级无人驾驶车
控制器将根据AI视听模块的不同返回值,使小车转左、转右或前进。
功能 程序积木块设置与返回值说明 道路识别 设置模块模式为道路识别 积木块 返回值 返回值说明
小于100 距离行人很近
小于110 黑线在左侧
110与130之间 黑线在中间
大于130 黑线在右侧
▲无人驾驶小车完整程序
无人驾驶车道检测（课本P17-20）
摄像头、超声波、红外线等多种传感器，全面感知车况，路况，用更智能化的算法控制车辆动力、安全、导航等各个系统的工作，保证正常行驶
图像特征提取
边缘监测功能
无人驾驶车道检测步骤一
将图片转化为灰度图
无人驾驶车道检测步骤二
高斯模糊平滑处理后找出边缘
无人驾驶车道检测步骤三
找出车道线并标识出来
无人驾驶车道检测步骤四
将车道线检测结果与原图片重叠
无人驾驶检测行人和车辆的动作变化
看课本20页
回答问题摄像头利用什么方法侦测行人或者车辆的动作变化呢？
Ai应用我来说
无人驾驶的应用
无人驾驶技术不仅可以应用于汽车，也可应用于飞机和船舰。
技术要求：
卫星遥感和高分辨率影像
相结合
应用领域：
视频拍摄
城市管理
农业生产
地质勘探
抢险救灾
军事安防
无人驾驶飞机
利用人工无线电遥控驾驶、利用机载计算机完全自主操作。
无人驾驶船舱：
原理：
通过设定路线，借助卫星定位、惯性导航等技术驶向目的地的船舰。
技术：
多传感器感知、智能避障、自主导航、电子海图系统、传统的船舰制造技术。
小组讨论
如果无人驾驶汽车发生了交通事故，应该由谁负责呢？
你为什么这么认为？
这辆车是谁开的？
无人驾驶面临的挑战和展望
制约因素：
1. 法规障碍
2. 不同品牌车型间建立共同协议，行业缺少规范和标准
3. 基础道路状况，标识和信息准确性，信息网络的安全性
4. 难以承受的高昂成本
无人驾驶面临的挑战和展望
无人驾驶的技术水平迟早会超过人类，因为稳、准、快是机器的先天优势，人类无法与之比拟。
驾驶有时并不是负担，相反是一种乐趣，体现了人类拓展自身极限的能力。完全的无人驾驶也许有些遥远，但随着机器学习算法的提升和应用的挖掘，更接地气人机和谐共驾指日可待。在不久的将来，也许自动驾驶会成为主流。
自我评价
请同学们根据这节课自己的表现，完成课本“评一评”吧
内容 评分
了解无人驾驶的关键环节
了解无人驾驶中的图像与视频识别方法
能正确看待无人驾驶的利弊《神奇的无人驾驶》教学设计
姓名：余春兰
学校：广州市白云区蟠龙小学
科目 人工智能 教学对象 六年级学生
课时 1课时 教学环境 多媒体计算机教室
一、教材内容分析
该课为广州市地方教材《人工智能》六年级上册第2课的内容，主要是通过无人驾驶介绍图像识别技术的应用。从揭示无人驾驶的基本工作原理入手，展示无人驾驶所需的组件与技术，使学生了解无人驾驶的具体过程。本次课程正是要引导他们从生活中最常见的人类开车入手，了解无人驾驶、探索无人驾驶、应用无人驾驶，学会在实践中发现问题、更深入的探讨问题、解决问题，达到启迪、举一反三的目的，体会到人工智能在生活中的应用。 教学重点：知道无人驾驶的基本原理，了解人工智能技术在无人驾驶中的应用，会在虚拟实验室搭建和调试L2级无人驾驶小车 教学难点：理解无人驾驶背后的技术以及工作原理。
二、教学目标
1.知识与技能 了解无人驾驶的关键环节 知道无人驾驶的基本原理 了解无人驾驶中图像与视频的识别方法 会用虚拟硬件实验室制作能够避开马路上的行人的循迹小车 2.过程与方法 通过在虚拟硬件实验室搭建无人驾驶小车，并编写程序实现无人驾驶的功能，探索无人驾驶技术技术在日常生活中的运用。 3.情感态度与价值观 设计循序渐进的问题与实验，通过尝试解决问题，逐渐增加成就感与自信心，增强学生自主探究学习意识。通过体验无人驾驶的功能，培养学生对人工智能的学习兴趣，感受人工智能对社会生活的巨大影响，树立运用人工智能技术服务社会的志向。
三、学习者特征分析
本节课的学习者是六年级学生，学生对人工智能的基本概念有一定的认识，已经学会如何制作识别交通的小车，对于能在3D仿真平台搭建并编程无人驾驶车非常感兴趣。同时，学生有一定的逻辑思维能力，能看懂程序流程图，但对于从流程图过渡到编程实现功能还是经验还不足，需要教师借助任务学习单加以引导。
四、教学策略选择与设计
本节课主要以“做中学”为指导思想，主要采用任务驱动教学法，共设置了“情境展示我来答--AI知识我来学--AI体验我来试--AI实验我来做--AI应用我来说--课堂小结我来评”七个环节展开教学。学生可以通过教材、任务学习单进行自学，也可以小组互助互学、向老师请教等方式进行学习。
五、教学环境及资源准备
教学环境：多媒体计算机教室、3D虚拟仿真实验室 教师准备：教学课件、板书、任务学习单 学生准备：通过教材和互联网了解无人驾驶技术，预习无人驾驶小车相关的内容。
六、教学过程
教学过程 教师活动 学生活动 设计意图
情境展示我来答 【5分钟】 无人驾驶是人工智能领域一个极具代表性的研究方向。你们了解无人驾驶吗？ 1.播放知智一分钟介绍无人驾驶的视频；【1分钟】首先通过1分钟小视频，来看一下无人驾驶的相关情况。带着问题看视频：（播放视频） 蟠龙小学无人驾驶实验室要招募一批无人驾驶工程师团队，这节课老师给大家进行相关培训，现在开始我们的无人驾驶探索之旅吧。 提出观看要求：问题①：视频中无人驾驶汽车如何感知周围环境并作出相应反应？问题②：无人驾驶的汽车与普通汽车相比有什么不同呢？【2分钟】 学案说一说，写一写（2分钟） 1.认真观看 2.思考并回答。 通过情境，激发学生学习兴趣。
AI知识我来学 【5分钟】 类比人的驾驶和无人驾驶的相同之处，引出无人驾驶的工作流程图。看图用自己的话说一说。 无人驾驶中需要用到的人工智能技术有哪些？ 观察无人驾驶的工作流程图用自己话说一说 写一写 通过学生自己说来加深对原理的认识
AI体验我来试 【3分钟】 展示无人驾驶的分级，引出L4级无人驾驶公交车的体验。展示任课老师体验无人驾驶公交车时拍摄的视频带领学生一起云体验。 云体验感受L4级上路的无人驾驶公交车 真实的体验情景，让学生来感受无人驾驶车的魅力
AI实验我来做 【15分钟】 同学们我们也可以利用虚拟仿真实验平台制作一款L2等级的无人驾驶车，主要的功能能够避开行人巡线行驶，打开作业根据任务的提示制作。 任务一：小车的搭建（3分钟）
AI实验我来做 【15分钟】 任务二：小车的代码编写（代码补空8分钟） 讲解躲避行人的流程和巡线的原理 分享展示（2分钟） 知识拓展：（3分钟） 车道检测和检测行人动作的方法和步骤 动手操作完成实验部分 本节课侧重通识教育，所以在设计任务的时候对任务进行的简化处理，主要体现的代码的挖空处理，学生能够明白代码的流程，补全程序的中的调用AI模式和返回值，就可以
AI应用我来说 【7分钟】 1.同学们想一想无人驾驶除了可以应用到汽车上还可以应用到哪里呢？ 飞机、船舰 飞机：用人工无线电遥控驾驶、利用机载计算机完全自主操作。 船舰：通过设定路线，借助卫星定位、惯性导航等技术驶向目的地的船舰。 如果无人驾驶汽车发生了交通事故，应该由谁负责呢？你为什么这么认为？ 发挥想象力， 听老师讲解 激发学生的发散思考的意识，增强学生的课堂参与感。
小结评价我来做 【5分钟】 无人驾驶面临的挑战与展望 挑战： 制约因素： 1. 法规障碍 2. 不同品牌车型间建立共同协议，行业缺少规范和标准 3. 基础道路状况，标识和信息准确性，信息网络的安全性 4. 难以承受的高昂成本 展望： 无人驾驶的技术水平迟早会超过人类，因为稳、准、快是机器的先天优势，人类无法与之比拟。 驾驶有时并不是负担，相反是一种乐趣，体现了人类拓展自身极限的能力。完全的无人驾驶也许有些遥远，但随着机器学习算法的提升和应用的挖掘，更接地气人机和谐共驾指日可待。在不久的将来，也许自动驾驶会成为主流 1.这节课你学到了什么？找学生分享。【1分钟】 2.请学生根据自身表现，在课本“评一评”中进行自我评价。【1分钟】 1.认真听讲思考； 2.进行自我评价。 动员学生梳理所学的知识，完成学生学习评价。
教学板书 一、人与无人驾驶在行使时遇到的情况及其处理方法
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