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信息科技 第14课认识智能机器人 教学设计
课题 认识智能机器人 单元 第三单元 学科 信息科技 年级 九年级
教材分析 教材介绍了智能机器人的定义及组成，未来智能机器人的发展趋势，智能机器人的分类。让学生感受了智能机器人在我们的生活中无处不在，为学生深入了解机器人储备了基础知识。本课教材内容是本章内容的重点，学习完本课，学生了解了计智能机器人的基础知识，可以走进了科学的世界。教材给出了丰富的示例，学生学习起来比较容易。教材知识结构清晰，学生需要完成的任务数量合适，符合初中生的认知特点。
学习 目标 一、知道机器人的定义及组成。 二、了解机器人的分类。 三、拓宽视野。 四、培养科技创新精神。
重点 让学生知道机器人的定义及组成，了解机器人的分类。
难点 培养学生的科技创新精神。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 陈佳在校运会期间帮学校和班级做了大量的宣传工作，但由于她的体育成绩不突出，因此没有参赛。听说两个月后学校“科技节“里有一个“机器人运动会”项目，陈佳决定不放过这次一展身手的机会，与小伙伴组成参赛小组，积极报了名。虽然他们对 Photoshop、Flash都很熟，甚至可以称为高手，但他们对机器人却还不是很了解，于是他们决定从收集机器人的资料入手，看看智能机器人是怎么一回事。 观看一段视频。 提出问题 (1）什么是智能机器人？它由哪几部分组成？ (2）未来智能机器人有哪些发展趋势？ (3) 智能机器人是怎样分类的？ 了解机器人 交流思考 先引入机器人这一新事物，激发学生兴趣，引发学生思考。
讲授新课 走进智能机器人的世界 1. 什么是智能机器人 提起机器人，我们可能只会联想到穿有保护盔甲、外形像人的机器，如图3-7所示。其实机器人并非都如此，我们设计的机器人，只要它具有人或生物的某些功能，就可以称为机器人，并不一定要求它的外形像人。 通常我们把能“感觉”、会“思考决策”、会“动作”的机器系统称为智能机器人。 结合不同的工作特点，人们设计了各式各样的智能机器人，如图3-8 所示。这些机器人从外观上已远远脱离了最初仿人形机器人的形状，更加符合各种不同应用领域的特殊要求。图3-8(b)所示导盲机器人就具有较高的视觉、听觉功能，它能带着盲人到他们要去的地方；有了它，盲人们就不用担心出门了。 观看可爱的仿人型机器人和各种各样的机器人图片。 观看各种各样的机器人图片。 2.智能机器人的组成 智能机器人要准确模仿人的动作，不但需要有类似人的大脑，还要有各种感觉和灵活的肢体。机器人的大脑由具有可编写程序的控制器来实现，感觉器官由各种各样的传感器来实现，四肢运动则由被机器人大脑控制的执行装置驱动来实现。有了这三部分，智能机器人就可以收集外部信息，再根据它的大脑分析判断做出决定。图3-9是人与智能机器人对外界信息处理过程的比较。 观看思维导图人与智能机器人对外界信息处理过程的比较。 交流 请根据上面对机器人组成的描述和你查阅资料时的了解，谈谈什么样的机器才能称为智能机器人。 智能机器人，之所以叫智能机器人，这是因为它有相当发达的“大脑”。在脑中起作用的是中央处理器，这种计算机跟操作它的人有直接的联系。最主要的是，这样的计算机可以进行按目的安排的动作。正因为这样，我们才说这种机器人才是真正的机器人，尽管它们的外表可能有所不同。 人类为了从外界获得信息，必须借助感觉器官，这些器官收集的信息经神经传到大脑，再经大脑处理，从而辨别出物体特征，如形状、颜色、味道等。机器人也有类似装置收集信息，这就是传感器，它能将外界信息转换成机器人能识别的电信号，并传给机器人的大脑对信息进行处理，最后由大脑控制相关执行部件执行。表3-1是人的感觉器官与机器人的传感器的对比。 观看表3-1 人的感觉器官与机器人的传感器的对比 感觉种类 人的感觉器官机器人的传感器 物理/化学量 视觉眼睛光电管、图像传感器光听觉耳朵话筒 声音嗅觉鼻子气体传感器 气体味觉舌头味觉传感器 味道触觉皮肤温度传感器 温度、压力
二、关注智能机器人的发展 21 世纪将是智能机器人大发展的世纪，专家预测，未来的智能机器人技术将有以下几个特点： 虚拟化 未来将实现虚拟遥控操作的机器人技术。依拿这种技术，人们可以模拟不同的环境来控制机器人为人类服务，如图3-10 所示。 图3-10 虚拟机器人技术运用于教学 微型化 微型化是智能机器人发展的另一个趋势，未来的微型机器人将采用纳米技术，其移动更加灵活、方便、精度高。如图 3一11 所示的是两个微型机器人。 图3-11 微型机器人 3.模块化 未来的智能机器人，其各部分部件和软件将向模块化方向发展，这样有利于部件的更换和功能的扩展。到时人们可以根据自己的需要，选择订购不同的机器人模块部件和相应的软件，如图 3-12 所示。 图3-12 供装配的机器人眼睛部件 交流 请通过查阅资料或自己的采身经历，发挥你的想象力，畅想一下 你希望拥有一个怎样的机器人，并描述其特点和功能。 如：我想拥有一个宠物机器人，它可以说话，并且能够保护我。 三、了解智能机器人的分类 机器人的分类方式有很多种。按照机器人的智能程度划分，分为一般机器人和智能机器人；按照机器人的控制方式划分，分为伺服机器人和非伺服机器人；按照机械手的结构划分，分为柱面坐标机器人、球面坐标机器人、关节式机器人等；按照机器人的用途划分，分为工业机器人、特种机器人、军用机器人等。在通常情况下，我们是按机器人的用途来进行划分的，如服务机器人、教学机器人、工业机器人、军用机器人等，如图3-13 所示。 图3-13 各种类型的机器人 交流 其实，在日常生活中我们都已经接触到很多种机器人了，只是你可能还不清楚而已，如高级电饭煲、高级自动洗衣机、高级电冰箱、高级微波炉……请查阅相关资料，选择其中一项，说说它们的大致工作原理，以及为什么它们也可称为智能机器人。 如： 煮饭工作原理：当高级电饭煲开始煮饭时，电源从插头进入，经过电源线与电饭煲插座连接。电源通过超温保险、触点开关，送到电热盘两端。此时，电热盘开始加热煮饭。同时，煮饭指示灯与电热盘并联，因此煮饭指示灯亮起。 保温工作原理：当饭煮熟后，电饭煲锅内温度超过 100 度。这时，磁钢限温器失去磁性，从而带动连接杆断开触点开关。同时，保温电路接通，保温指示灯亮起，而煮饭指示灯断开不亮。由于电路中保温器的特性，随着温度上升，其内部电阻增大，电流变小；随着温度下降，其内部电阻变小，电流变大。这种变化控制着电饭煲的保温功能。 高级电饭煲之所以被称为智能机器人，主要是因为它具备了自动化、感知和决策、人机交互、学习能力等人工智能特征和功能。这些特征和功能使得高级电饭煲可以更好地为人类服务，提高生活质量。 拓展 关于机器人的课外学习集锦 1. 机器人“robot”的由来 机器人“robot”一词源于捷克语“robota”，意思是“奴隶”。1920 年捷克斯洛伐克作家萨佩克写了一个名为《洛桑万能机器人公司》的剧本，他把在洛桑万能机器人公司从事生产、劳动的那些家伙取名为“Robot”，汉语音译为“罗伯特”，“机器人”的名字也由此正式诞生。 2.机器人的三原则 科学技术的进步很可能引发一些人类不希望出现的问题。为了保护人类，早在1940 年科幻作家阿西莫夫就提出 了“机器人三原则”，阿西莫夫也因此获得“机器人之父”的桂冠。他提出的机器人三原则是： （1）机器人不应伤害人类，而且不能忽视机器人伤害人类； （2）机器人应遵守人类的命令，与第一条违背的命令除外； (3）机器人应能保护自己，与第一条相抵触者除外。 3. 机器人学习相关网站 中国机器人网、机器人爱好者、DF创客社区、机器人史话、西觅亚科技、中鸣机器人 明确机器人的定义，对机器人有了更深入的认识。 了解机器人的组成，机器人是如何处理信息的，和人类又有哪些区别。 小组思考讨论什么样的机器是智能机器人。 了解人的感觉器官与机器人的传感器的区别 知道机器人的三个特点。 交流评价 发现收获 学习机器人的分类 交流评价 发现收获 拓展延伸 创设情境，引出机器人的概念。 帮助学生深入学习机器人，将其分门别类。 打开学生脑洞，激发想象力。 让学生进一步了解人与机器人的区别。 关注机器人与生活的联系。 激发学生想象力 拓宽学生视野，学习不同类型的机器人。 培养学生探索精神。 拓展关于机器人的相关知识。
作业布置 在家中找出属于智能机器人的机器 加深对智能机器人的认识
课堂小结 本节课我们学习了智能机器人的定义及组成、未来智能机器人的发展趋势、智能机器人的分类。不仅让学生习得了机器人的相关知识，也培养了学生探索和科技创新精神。 总结 总结
板书 认识智能机器人 1、智能机器人的定义及组成。 2、未来智能机器人的发展趋势。 3、智能机器人的分类。 学生从板书中形成本课的知识结构，内化学习成果。 体现本课的设计思路，让学生明白本课学习了哪些内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共31张PPT)
第十四课 认识智能机器人
九年级
教学目标
一、知道机器人的定义及组成。
二、了解机器人的分类。
三、拓宽视野。
四、培养科技创新精神。
新知导入
新知导入
陈佳在校运会期间帮学校和班级做了大量的宣传工作，但由于她的体育成绩不突出，因此没有参赛。听说两个月后学校“科技节“里有一个“机器人运动会”项目，陈佳决定不放过这次一展身手的机会，与小伙伴组成参赛小组，积极报了名。虽然他们对 Photoshop、Flash都很熟，甚至可以称为高手，但他们对机器人却还不是很了解，于是他们决定从收集机器人的资料入手，看看智能机器人是怎么一回事。
问题
(1）什么是智能机器人？它由哪几部分组成？
(2）未来智能机器人有哪些发展趋势？
(3) 智能机器人是怎样分类的？
一、走进智能机器人的世界
提起机器人，我们可能只会联想到穿有保护盔甲、外形像人的机器，如图3-7所示。其实机器人并非都如此，我们设计的机器人，只要它具有人或生物的某些功能，就可以称为机器人，并不一定要求它的外形像人。
通常我们把能“感觉”、会“思考决策”、会“动作”的机器系统称为智能机器人。
结合不同的工作特点，人们设计了各式各样的智能机器人，如图3-8 所示。这些机器人从外观上已远远脱离了最初仿人形机器人的形状，更加符合各种不同应用领域的特殊要求。图3-8(b)所示导盲机器人就具有较高的视觉、听觉功能，它能带着盲人到他们要去的地方；有了它，盲人们就不用担心出门了。
1. 什么是智能机器人
一、走进智能机器人的世界
图3-7 可爱的仿人型机器人
一、走进智能机器人的世界
图3-8各种各样的机器人
（a）火星机器人
(b)导盲机器人
（c）工业焊接机器人
（d）军用排雷器人
（e）医用机器人
（f）宠物机器人
一、走进智能机器人的世界
智能机器人要准确模仿人的动作，不但需要有类似人的大脑，还要有各种感觉和灵活的肢体。机器人的大脑由具有可编写程序的控制器来实现，感觉器官由各种各样的传感器来实现，四肢运动则由被机器人大脑控制的执行装置驱动来实现。有了这三部分，智能机器人就可以收集外部信息，再根据它的大脑分析判断做出决定。图3-9是人与智能机器人对外界信息处理过程的比较。
2.智能机器人的组成
一、走进智能机器人的世界
外界信息
机器人
人
反应
处理
接收
机械本位
微电脑
传感器
肢体
大脑
感觉器官
图3-9 人与智能机器人对外界信息处理过程的比较
交流
请根据上面对机器人组成的描述和你查阅资料时的了解，谈谈什么样的机器才能称为智能机器人。
智能机器人，之所以叫智能机器人，这是因为它有相当发达的“大脑”。在脑中起作用的是中央处理器，这种计算机跟操作它的人有直接的联系。最主要的是，这样的计算机可以进行按目的安排的动作。正因为这样，我们才说这种机器人才是真正的机器人，尽管它们的外表可能有所不同。
交流
人类为了从外界获得信息，必须借助感觉器官，这些器官收集的信息经神经传到大脑，再经大脑处理，从而辨别出物体特征，如形状、颜色、味道等。机器人也有类似装置收集信息，这就是传感器，它能将外界信息转换成机器人能识别的电信号，并传给机器人的大脑对信息进行处理，最后由大脑控制相关执行部件执行。表3-1是人的感觉器官与机器人的传感器的对比。
交流
感觉种类 人的感觉器官 机器人的传感器 物理/化学量
视觉 眼睛 光电管、图像传感器 光
听觉 耳朵 话筒 声音
嗅觉 鼻子 气体传感器 气体
味觉 舌头 味觉传感器 味道
触觉 皮肤 温度传感器 温度、压力
表3-1 人的感觉器官与机器人的传感器的对比
21 世纪将是智能机器人大发展的世纪，专家预测，未来的智能机器人技术将有以下几个特点：
二、关注智能机器人的发展
未来将实现虚拟遥控操作的机器人技术。依靠这种技术，人们可以模拟不同的环境来控制机器人为人类服务，如图3-10 所示。
二、关注智能机器人的发展
1.虚拟化
二、关注智能机器人的发展
图3-10 虚拟机器人技术运用于教学
微型化是智能机器人发展的另一个趋势，未来的微型机器人将采用纳米技术，其移动更加灵活、方便、精度高。如图 3一11 所示的是两个微型机器人。
二、关注智能机器人的发展
2.微型化
图3-11 微型机器人
未来的智能机器人，其各部分部件和软件将向模块化方向发展，这样有利于部件的更换和功能的扩展。到时人们可以根据自己的需要，选择订购不同的机器人模块部件和相应的软件，如图 3-12 所示。
二、关注智能机器人的发展
3.模块化
二、关注智能机器人的发展
图3-12 供装配的机器人眼睛部件
请通过查阅资料或自己的采身经历，发挥你的想象力，畅想一下 你希望拥有一个怎样的机器人，并描述其特点和功能。
交流
如：我想拥有一个宠物机器人，它可以说话，并且能够保护我。
机器人的分类方式有很多种。按照机器人的智能程度划分，分为一般机器人和智能机器人；按照机器人的控制方式划分，分为伺服机器人和非伺服机器人；按照机械手的结构划分，分为柱面坐标机器人、球面坐标机器人、关节式机器人等；按照机器人的用途划分，分为工业机器人、特种机器人、军用机器人等。在通常情况下，我们是按机器人的用途来进行划分的，如服务机器人、教学机器人、工业机器人、军用机器人等，如图3-13 所示。
三、了解智能机器人的分类
三、了解智能机器人的分类
（a)服务机器人
（b)教学机器人
（c)工业机器人
（d)军用机器人
（e)行走机器人
（f)娱乐机器人
图3-13 各种类型的机器人
其实，在日常生活中我们都已经接触到很多种机器人了，只是你可能还不清楚而已，如高级电饭煲、高级自动洗衣机、高级电冰箱、高级微波炉……请查阅相关资料，选择其中一项，说说它们的大致工作原理，以及为什么它们也可称为智能机器人。
交流
交流
如：
煮饭工作原理：当高级电饭煲开始煮饭时，电源从插头进入，经过电源线与电饭煲插座连接。电源通过超温保险、触点开关，送到电热盘两端。此时，电热盘开始加热煮饭。同时，煮饭指示灯与电热盘并联，因此煮饭指示灯亮起。
保温工作原理：当饭煮熟后，电饭煲锅内温度超过 100 度。这时，磁钢限温器失去磁性，从而带动连接杆断开触点开关。同时，保温电路接通，保温指示灯亮起，而煮饭指示灯断开不亮。由于电路中保温器的特性，随着温度上升，其内部电阻增大，电流变小；随着温度下降，其内部电阻变小，电流变大。这种变化控制着电饭煲的保温功能。
交流
高级电饭煲之所以被称为智能机器人，主要是因为它具备了自动化、感知和决策、人机交互、学习能力等人工智能特征和功能。这些特征和功能使得高级电饭煲可以更好地为人类服务，提高生活质量。
1. 机器人“robot”的由来
机器人“robot”一词源于捷克语“robota”，意思是“奴隶”。1920 年捷克斯洛伐克作家萨佩克写了一个名为《洛桑万能机器人公司》的剧本，他把在洛桑万能机器人公司从事生产、劳动的那些家伙取名为“Robot”，汉语音译为“罗伯特”，“机器人”的名字也由此正式诞生。
拓展
关于机器人的课外学习集锦
拓展
2.机器人的三原则
科学技术的进步很可能引发一些人类不希望出现的问题。为了保护人类，早在1940 年科幻作家阿西莫夫就提出 了“机器人三原则”，阿西莫夫也因此获得“机器人之父”的桂冠。他提出的机器人三原则是：
（1）机器人不应伤害人类，而且不能忽视机器人伤害人类；
（2）机器人应遵守人类的命令，与第一条违背的命令除外；
(3）机器人应能保护自己，与第一条相抵触者除外。
拓展
3. 机器人学习相关网站
中国机器人网、机器人爱好者、DF创客社区、机器人史话、西觅亚科技、中鸣机器人
板书设计
认识智能机器人
1、智能机器人的定义及组成。
2、未来智能机器人的发展趋势。
3、智能机器人的分类。
谢谢
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