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信息技术 3.1直面人工智能的价值与挑战
课题 直面人工智能的价值与挑战 单元 第三单元 学科 信息技术 年级 九年级
教材分析 信息技术是一门知识性、技能性与创新性相结合的学科。现阶段，信息技术教育的理念已发生了质的飞跃，从单纯的技能训练上升为全面的信息素养的培养。教材以提高全体学生信息素养、养成学生自主学习意识和能力、培养学生数字化创新精神，从生活中发现问题、明确任务、确立目标、分析任务。在探究过程中逐步找到解决问题的方法。实用的小技巧，适时点拨关键操作。旨在帮助学生掌握信息时代生存与发展必需的基础知识和基础技能，养成信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任的核心素养。
教学目标 1、信息意识：了解人工智能对信息社会发展的作用,具有自主动手解决问题、掌握核心技术的意识。2、计算思维：通过无人机驾驶的案例分析,理解人工智能，根据学习与生活需要,合理选用人工智能。3、数字化学习与创新：培养用计算机科学的思维方式和方法来分析和解决问题的能力。4、信息社会责任：通过学习无人机驾驶技术应用场景,了解人工智能带来的伦理与安全挑战,合理地与人工智能开展互动,增强自我判断意识和责任感。
重点 一、了解无人驾驶技术的巨大价值二、无人驾驶技术面临的挑战三、人工智能的应用
难点 1、无人驾驶技术面临的挑战
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 21世纪前，无人驾驶还是危险的代名词。2017年，无人驾驶公交车--阿尔法巴在深圳正式上路，如图所示。随着人工智能和机器学习在计算机视觉、自然语言处理及智能决策领域获得重大突破，无人驾驶已经成为人工智能最具前景的应用之一。本节，我们通过无人驾驶这种典型的人工智能应用，探索人工智能的价值与挑战。 观看视频了解生活中的人工智能应用。 帮助学生了解人工智能的价值和面临的挑战打开课堂。
讲授新课 一、活动1：了解无人驾驶技术的巨大价值无人驾驶技术的应用领域非常广泛:小到自动清扫地面的扫地机器人大到协助有人机进行战场态势感知的无人机。无人驾驶技术已经应用到人们生活的方方面面。无人驾驶智能设备的硬件系统主要包含五部分:感知模块、自动驾驶计算机、供电模块、信号通信模块、执行和制动模块。总的来说，人工智能可以在环境感知、决策规划、控制执行三个应用场景中为无人驾驶系统提供较为安全、稳定的支持，因而受到越来越多的无人驾驶技术开发者的关注。现阶段无人驾驶技术的应用还较多地限于低速与限定场景。请同学们自主查阅相关资料，讨论无人驾驶技术目前的相关应用领域，及其产生的社会价值，并将讨论的结果填写在表中。助力知识—农业不管是在农业播种阶段、生长阶段，还是在收获阶段，配备无人驾驶技术的各类智能车辆都能发挥巨大作用，从而与智能机器人、植保无人机等新兴科技产品一起，推动传统农业的转型升级和智慧农业的发展。只需在移动终端进行操控，无人驾驶的耕田机(见图)、播种机、除草机、喷洒机等农用机械就能行走在田间地头，在耕、种、管、收等环节实现无人化作业。无人驾驶的农业机械，不仅减少了农民的辛劳而且提高了农业作业的精准性，可有效提高耕作效率。助力知识—公共交通因为车速慢、距离短、线路固定、有专用行驶道等特点，公交车具备了无人驾驶的基础条件。无人驾驶公交车能及时对突发状况做出反应，可实现无人驾驶下的行人车辆检测、减速避让、紧急停车、障碍物绕行变道、自动按站停靠等功能。目前，国内已开始无人驾驶在公共交通领域的技术研究和测试，并取得了一定的成果，无人驾驶公交车如图所示。此外，在出租车行业，无人驾驶公交车已可以在部分地段试验运行。助力知识—环卫环卫行业属于劳动力密集型行业，正面临着一些难题，如从业人员普遍年龄偏高; 招聘困难; 在马路上工作危险性较高;对一些环卫人员综合素质要求较高，如环卫车司机等。无人驾驶环卫车(见图)通过自主识别环境，规划路线，实现全自动、精细化、高效率的清洁作业，人们只需在电脑上简单操作，规划好工作时间、行驶路线，无人驾驶清洁车便能自动按照要求和计划完成清扫工作，可大幅度减少随机情况的发生，降低人员管理的难度。助力知识—物流业借助无人驾驶技术，装卸、运输、收货、仓储等物流工作将逐步实现无人化和机器化，促使物流领域降本增效，推动物流产业革新升级。疫情期间，智能配送车(见图)等无人智能装备在消毒巡查、测温监控、物流配送等领域发挥了关键作用，得到政府和大众的广泛关注。二、活动2 无人驾驶技术面临的挑战2018年3月，一辆自动驾驶汽车在美国亚利桑那州与一名正在过马路的行人相撞，行人被送往医院后不治身亡。这不是自动驾驶汽车的首次交通事故，却是导致行人死亡的第一起事故。在车祸前 5.2 秒，汽车的自动驾驶系统把行人归类为“其他”，认为她是不动的物体，并不妨碍车辆行驶。之后系统对物体的分类发生了混乱，在“汽车”和“其他”之间摇摆不定，浪费了大量宝贵的时间。车辆未能及时采取刹车措施，最终导致事故发生。无人驾驶技术在改变人类出行方式的同时，也对人类社会的伦理和法律提出了巨大挑战，例如，当无人驾驶车辆出现车祸的时候，是由车主负责还是由造车厂负责 1.请查阅相关资料，说一说无人驾驶技术在应用过程中会对社会带来哪些挑战，并记录在下面。助力知识—技术伦理挑战要实现无人驾驶(见图)，人类需要通过大量的数据对无人驾驶汽车进行“教授”。程序员给无人驾驶车辆输入的代码和算法在很多情况下无法脱离伦理的困境，人类给无人驾驶车辆设定的任务也体现了设计者的目标和偏好，这也正是无人驾驶汽车伦理困境的根源。从无人驾驶汽车的生产环节开始，就需要对其进行法律制约，使之成为体现“善”的技术，解决基于技术局限、操作难题和商业利益偏好的算法的善恶问题，使法律真正发挥保护公民生命财产安全的作用。在无人驾驶汽车的行驶过程中难免会遇到一些进退两难的情况，在没有人为控制的情况下，这些问题很容易制造无人驾驶汽车的伦理困境，如电车难题等。助力知识—无人驾驶领域的法律缺位目前，我国无人驾驶的相关法律基本是针对无人航空飞行器的，尚未针对无人驾驶汽车进行专门立法。无人驾驶汽车作为“弱人工智能”的典型代表，具有自主学习和决策的特点，可以在特定程序框架下规划决策、自主行驶。机器以研发者或使用者意志为基础,能够不依赖自然人的具体操作而在程序内进行自主判断,却不能成为独立承担相关责任的法律主体。总而言之，我国应当尽快在无人驾驶汽车领域填补与现行法律法规衔接的空白，这既是规范相关技术发展的基础，也有利于解决目前相关技术发展带来的侵权责任界定等难题。三、活动3 拓展延伸1、思考并讨论无人驾驶智能设备的硬件系统有哪些？2、思考并讨论无人驾驶技术如今面临的最大挑战是什么？四、项目实施请 4~6人组成一个小组,从表 所示的应用领域中选择一个主题或者结合自己的生活实际自拟一个感兴趣的主题，查阅相关资料，分析人工智能应用的价值及挑战。五、巩固练习1.无人驾驶改变了人们的出行方式，下列说法中，正确的是( )。2.以人脸支付为代表的创新支付方式已成为未来支付的发展趋势，下列说法中，正确的是( )。下列关于人工智能伦理的描述中，正确的是( ) 学生通过互相讨论，了解无人驾驶技术所具有的巨大价值学生通过所给出的实例思考如何无人驾驶技术所面临的问题是什么学生完成任务学生实践并总结实践的感受。学生根据巩固练习完成题目，加深对知识的理解 帮助学生更多地思考无人驾驶技术在生活中的实例。通过真实的案例，引导学生更深刻认识到无人驾驶技术所面临的挑战。通过任务的方式，帮助学生养成解决问题能力。培养学生语言组织能力以及对于信息的采集和总结能力帮助学生记忆课堂知识
布置作业 1、搜索了解人工智能的实例？2、搜索了解无人驾驶技术发展过程？3、搜索了解人工智能面临的挑战？ 完成作业 培养学生查阅资料的能力，分析解决问题的能力
课堂小结 本次课我，我们了解了人工智能在各个领域都有巨大的潜力和机遇，但也需要认真应对相关的挑战。政府、学术界、产业界以及整个社会应该共同合作，制定合适的规范和策略，确保人工智能的发展能够实现最大的价值，并且符合伦理和社会期望。 分组总结归纳 锻炼学生的总结能力，逻辑思维、语言表达能力。
板书 一、了解无人驾驶技术的巨大价值二、无人驾驶技术面临的挑战三、人工智能的应用 学习、记忆及勾画知识点 明确教学内容及重点和难点
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3.1直面人工智能的
价值与挑战
电子工业出版社 第五册
教学目标
1、信息意识：了解人工智能对信息社会发展的作用,具有自主动手解决问题、掌握核心技术的意识。
2、计算思维：通过无人机驾驶的案例分析,理解人工智能，根据学习与生活需要,合理选用人工智能。
3、数字化学习与创新：培养用计算机科学的思维方式和方法来分析和解决问题的能力。
4、信息社会责任：通过学习无人机驾驶技术应用场景,了解人工智能带来的伦理与安全挑战,合理地与人工智能开展互动,增强自我判断意识和责任感。
情境描述
21世纪前，无人驾驶还是危险的代名词。2017年，无人驾驶公交车--阿尔法巴在深圳正式上路，如图所示。随着人工智能和机器学习在计算机视觉、自然语言处理及智能决策领域获得重大突破，无人驾驶已经成为人工智能最具前景的应用之一。本节，我们通过无人驾驶这种典型的人工智能应用，探索人工智能的价值与挑战。
阿尔法巴
情境描述
情 景 描 述
活动1
了解无人驾驶技术的巨大价值
新知讲解
无人驾驶技术的应用领域非常广泛:小到自动清扫地面的扫地机器人大到协助有人机进行战场态势感知的无人机。无人驾驶技术已经应用到人们生活的方方面面。无人驾驶智能设备的硬件系统主要包含五部分:感知模块、自动驾驶计算机、供电模块、信号通信模块、执行和制动模块。
新知讲解
总的来说，人工智能可以在环境感知、决策规划、控制执行三个应用场景中为无人驾驶系统提供较为安全、稳定的支持，因而受到越来越多的无人驾驶技术开发者的关注。
实验探究
序号 无人驾驶技术的应用领域 产生的社会价值
1 农业 提高农业生产效率和作业质量
2 公共交通 改善公共交通系统的效率和安全性
3 环卫 提高垃圾清理和道路清扫的效率
4 物流业 提高物流效率，降低成本，并减少交通事故和货物损失
现阶段无人驾驶技术的应用还较多地限于低速与限定场景。请同学们自主查阅相关资料，讨论无人驾驶技术目前的相关应用领域，及其产生的社会价值，并将讨论的结果填写在表中。
不管是在农业播种阶段、生长阶段，还是在收获阶段，配备无人驾驶技术的各类智能车辆都能发挥巨大作用，从而与智能机器人、植保无人机等新兴科技产品一起，推动传统农业的转型升级和智慧农业的发展。
助力知识-农业
正在作业的耕田车
只需在移动终端进行操控，无人驾驶的耕田机、播种机、除草机、喷洒机等农用机械就能行走在田间地头，在耕、种、管、收等环节实现无人化作业。无人驾驶的农业机械，不仅减少了农民的辛劳而且提高了农业作业的精准性，可有效提高耕作效率。
助力知识-农业
正在作业的耕田车
因为车速慢、距离短、线路固定、有专用行驶道等特点，公交车具备了无人驾驶的基础条件。无人驾驶公交车能及时对突发状况做出反应，可实现无人驾驶下的行人车辆检测、减速避让、紧急停车、障碍物绕行变道、自动按站停靠等功能。
助力知识—公共交通
无人驾驶公交车
目前，国内已开始无人驾驶在公共交通领域的技术研究和测试，并取得了一定的成果，无人驾驶公交车如图所示。此外，在出租车行业，无人驾驶公交车已可以在部分地段试验运行。
助力知识—公共交通
无人驾驶公交车
环卫行业属于劳动力密集型行业，正面临着一些难题，如从业人员普遍年龄偏高; 招聘困难; 在马路上工作危险性较高;对一些环卫人员综合素质要求较高，如环卫车司机等。
助力知识—环卫
正在作业的小型无人驾驶环卫车
无人驾驶环卫车通过自主识别环境，规划路线，实现全自动、精细化、高效率的清洁作业，人们只需在电脑上简单操作，规划好工作时间、行驶路线，无人驾驶清洁车便能自动按照要求和计划完成清扫工作，可大幅度减少随机情况的发生，降低人员管理的难度。
助力知识—环卫
正在作业的小型无人驾驶环卫车
借助无人驾驶技术，装卸、运输、收货、仓储等物流工作将逐步实现无人化和机器化，促使物流领域降本增效，推动物流产业革新升级。疫情期间，智能配送车(见图)等无人智能装备在消毒巡查、测温监控、物流配送等领域发挥了关键作用，得到政府和大众的广泛关注。
助力知识—物流业
智能配送车
活动2
无人驾驶技术面临的挑战
新知讲解
2018年3月，一辆自动驾驶汽车在美国亚利桑那州与一名正在过马路的行人相撞，行人被送往医院后不治身亡。这不是自动驾驶汽车的首次交通事故，却是导致行人死亡的第一起事故。
新知讲解
在车祸前 5.2 秒，汽车的自动驾驶系统把行人归类为“其他”，认为她是不动的物体，并不妨碍车辆行驶。之后系统对物体的分类发生了混乱，在“汽车”和“其他”之间摇摆不定，浪费了大量宝贵的时间。车辆未能及时采取刹车措施，最终导致事故发生。无人驾驶技术在改变人类出行方式的同时，也对人类社会的伦理和法律提出了巨大挑战，例如，当无人驾驶车辆出现车祸的时候，是由车主负责还是由造车厂负责
实验探究
请查阅相关资料，说一说无人驾驶技术在应用过程中会对社会带来哪些挑战，并记录在下面。
1.安全问题： 无人驾驶技术需要确保在各种道路和天气条件下的安全性。
2. 法律与监管： 无人驾驶技术的发展也需要伴随相关法律和监 管政 策的制定和实施。
3. 就业与经济影响： 无人驾驶技术的普及可能导致部分职位的消失，特别是与驾驶相关的工作岗位。
4. 隐私与数据安全： 无人驾驶技术需要收集大量的传感器数据和车辆操作信息。
5. 社会接受度和道德考量： 无人驾驶技术的广泛应用还需要社会的认可和接受。
助力知识-技术伦理挑战
想象中的无人驾驶场景
要实现无人驾驶(见图)，人类需要通过大量的数据对无人驾驶汽车进行“教授”。程序员给无人驾驶车辆输入的代码和算法在很多情况下无法脱离伦理的困境，人类给无人驾驶车辆设定的任务也体现了设计者的目标和偏好，这也正是无人驾驶汽车伦理困境的根源。从无人驾驶汽车的生产环节开始，就需要对其进行法律制约，使之成为体现“善”的技术，解决基于技术局限、操作难题和商业利益偏好的算法的善恶问题，使法律真正发挥保护公民生命财产安全的作用。
助力知识-社会伦理挑战
电车难题
在无人驾驶汽车的行驶过程中难免会遇到一些进退两难的情况，在没有人为控制的情况下，这些问题很容易制造无人驾驶汽车的伦理困境，如电车难题等。
助力知识：
无人驾驶领域的法律缺位
目前，我国无人驾驶的相关法律基本都是针对无人航空飞行器的，尚未针对无人驾驶汽车进行专门立法。无人驾驶汽车作为“弱人工智能”的典型代表，具有自主学习和决策的特点，可以在特定程序框架下规划决策、自主行驶。机器以研发者或使用者意志为基础,能够不依赖自然人的具体操作而在程序内进行自主判断,却不能成为独立承担相关责任的法律主体。总而言之，我国应当尽快在无人驾驶汽车领域填补与现行法律法规衔接的空白，这既是规范相关技术发展的基础，也有利于解决目前相关技术发展带来的侵权责任界定等难题。
活动3
拓展延伸
拓展延伸
1、思考并讨论无人驾驶智能设备的硬件系统有哪些
感知模块
自动驾驶计算机
供电模块
信号通信模块
执行和制动模块
拓展延伸
思考并讨论无人驾驶技术如今面临的最大的挑战是什么？
无人驾驶技术面临的最大挑战是确保安全性和可靠性。在无人驾驶技术中，确保乘客和其他道路使用者的安全是至关重要的。无人驾驶技术需要具备稳定和可靠的硬件和软件系统，以保证其正常运行并适应各种路况和天气条件。
项目实施
请 4~6人组成一个小组,从表 所示的应用领域中选择一个主题或者结合自己的生活实际自拟一个感兴趣的主题，查阅相关资料，分析人工智能应用的价值及挑战。
应用领域 人工智能应用的价值
人工智能应用的挑战
智能家居 人工智能可以帮助智能家居系统更加智能化、便捷化 随着个人数据的收集和存储增加，数据隐私和安全问题变得尤为重要
智慧教育 人工智能可以为教育带来创新和个性化的学习体验
对学生学习过程中的情感和社交因素的理解不足
智慧医疗 帮助医生进行早期疾病诊断、提供个性化治疗建议 数据质量问题、算法可解释性、伦理问题以及与传统医疗模式的融合
智能工厂 可以使工厂实现自动化和智能化生产，提高生产效率和产品质量 面临技术和管理上的挑战
巩固练习
1.无人驾驶改变了人们的出行方式，下列说法中，正确的是( )。A.由于是人工智能控制的无人驾驶交通工具，乘客一定很安全。
B.未来都是无人驾驶交通工具，人工智能完全替代驾驶员职业。
C.无人驾驶交通工具已经发展得较为安全与可靠。
D.无人驾驶是人工智能发展的一个重要领域，安全是无人驾驶急需解决的问题。
D
巩固练习
2.以人脸支付为代表的创新支付方式已成为未来支付的发展趋势，下列说法中，正确的是( )。
A.刷脸是非常安全的支付方式，每个人的脸部数据都是唯一的，不可复制。
B.刷脸支付方式不带钱包、不用手机就能完成，完全可以避免出现无意中替别人支付的风险。
C.随着刷脸方式的滥用，个人隐私大量泄露，给个人的数据安全带来隐患。
D.刷脸方式存在很多安全隐患，我们应杜绝此项技术的使用。
A
巩固练习
3.下列关于人工智能伦理的描述中，正确的是( )
A.现阶段人工智能应用的领域完全自主可控，可以放心大胆地使用。
B.人工智能的应用都是为了改变人们的生活方式，只要是创新的人工智能领域，我们都要大力支持其发展。
C.人工智能的发展就是替代人类工作的，所以在未来社会中，人类想做啥就做啥，不用学习、工作，完全交给人工智能来做就可以了。
D.人工智能的终极理想是为人类带来更多的自由与可能，而不是完全替代人类。
D
课堂总结
本次课我们了解了人工智能在各个领域都有巨大的潜力和机遇，但也需要认真应对相关的挑战。政府、学术界、产业界以及整个社会应该共同合作，制定合适的规范和策略，确保人工智能的发展能够实现最大的价值，并且符合伦理和社会期望。
板书设计
直面人工智能的价值与挑战
一、了解解无人驾驶技术的巨大价值
二、无人驾驶技术面临的挑战
三、人工智能的应用
课后作业
1、搜索了解人工智能的实例？
2、搜索了解无人驾驶技术发展过程？
3、搜索了解人工智能面临的挑战？
谢谢
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