资源简介

(共23张PPT)
义务教育信息科技（2024）五年级　　　　　　　　　　
第1课时
第八单元　人工智能中的算法
五年级下册
第30课　生命游戏有规则
1
2
了解生命游戏的演化过程，通过图示的方法，
认识生命游戏中的算法规则。
通过简单的游戏体验，初步领会简单规则也
可能产生较复杂的模式。
学习目标
第30课　生命游戏的算法
这一课通过认识、体验生命游戏的规则，学习有关的算法知识。
思考
你玩过计算机中的益智游戏吗？有什么样的体验呢？
益智游戏通常设计得既有趣又可以学习知识与技能。
例如，数学游戏可以帮助我们练习基本运算，科学游戏可以帮助我们了解科学知识与原理，编程游戏通过算法控制计算机的执行过程，从而学习编程的知识与技能。
这一课来认识名为“生命游戏”的计算机游戏程序吧！
知识激趣
第30课　课堂导入
第30课　学习活动
一 生命游戏中的算法规则
三 运行生命游戏的程序
二 体验生命游戏进化规则
学习活动
思考
生命游戏是什么？
认识生命游戏
最初的生命游戏模拟的是一种原始形态的“生命”如何按照特定的规则一代接一代地进行演化，并由此得名。
在生命游戏中，有很多小方块，每个小方块都有两种状态。我们可以把这些小方块看作是灯泡，两种状态分别对应着灯泡的“点亮”或“熄灭”。
第30课　学习活动
一、生命游戏中的算法规则
认识生命游戏
　　游戏开始时，在一个平面网格中，可以设置若干个点亮的灯泡，表示原始状态的“初始构型”，右图所示就是一个初始构型的例子。接着设定表示进化的“代”数，这两个部分构成算法的输入。
第30课　学习活动
一、生命游戏中的算法规则
一、生命游戏中的算法规则
算法规则　生命游戏的算法规则（即进化规则）可以归纳为两条。
　　
第30课　学习活动
规则1：一个点亮的灯泡周围有2个或3个点亮的灯泡，就会继续点亮；它周围有少于2个或多于3个点亮的灯泡，就会熄灭。
例如，右图中心位置的灯泡，用规则1来检查它周围的状态，也就是作用规则1，发现它仍然可以保持点亮状态。
一、生命游戏中的算法规则
算法规则
　　规则2：一个熄灭的灯泡周围刚好有3个点亮的灯泡，才会被点亮。否则，它周围有少于3个或多于3个点亮的灯泡，就会保持熄灭状态。
　　例如，右图中心位置的灯泡，作用规则2后保持熄灭状态。
第30课　学习活动
作用算法规则到指定的代数后进化就会停止，停止之后的网格“构型”就可以认为是算法的输出。
一、生命游戏中的算法规则
第30课　学习活动
活动任务
　　以下图中的4个初始构型为例，探究体验生命游戏中的进化规则。
　　图中的绿色方格代表点亮状态，空白代表熄灭状态。
第30课　学习活动
　　二、体验生命游戏进化规则
活动步骤　　第1步：把图中的4个构型作用于进化规则，完成第一代进化。　　
第30课　学习活动
　　二、体验生命游戏进化规则
　　图中的橙色和蓝色用来临时表示进化的过程，橙色方格表示该位置即将由点亮变为熄灭，蓝色表示该位置即将由熄灭变成点亮。
　　例如，左上角的构型有三个点亮的灯泡，作用规则1后，一个继续点亮、两个变成熄灭状态。作用规则2后，中间一个被点亮。
活动步骤
下图是对4个初始构型分别作用一轮进化规则后的状态。
第30课　学习活动
　　二、体验生命游戏进化规则
活动步骤
　　　
第30课　学习活动
　　第2步：把第一代进化的结果作为初始构型，继续作用进化规则，就会得到第二代、第三代，也会产生一些更有趣的现象。
　　例如，对第一代进化后右下角的构型继续作用规则，得到第二代、第三代的进化结果，如下图所示。从第三代开始，这个构型就会保持不变，稳定下来。
　　二、体验生命游戏进化规则
第30课　学习活动
　　二、体验生命游戏进化规则
第3步：继续用其他几个构型尝试，观察发生的变化。
活动步骤
　　　
观察体验
　　运行“生命游戏”程序，观察变化
　　1．打开配套资源中名为“生命游戏”的Python程序。
　　2．运行这个程序，试着玩一玩。
　　3．观察、体会游戏中的算法及其进化规则。
三、运行生命游戏的程序
第30课　学习活动
第30课　学习活动
观察体验
三、运行生命游戏的程序
1．生命游戏是一种简单的生成式算法，即算法通过一定的规则作用到输入，从而生成新的事物，即输出。
2．生命游戏中的算法是模拟生命演化的一般过程。
3．对生命游戏的解释还有很多适用的场境。例如，将一个较大网格视为熊猫乐园，各个方格中生活着一些熊猫。当一个方格点亮时表示这个方格中的熊猫处于活跃状态，熄灭则表示处于安静状态。
第30课　课堂总结
第30课　拓展与提升
　　1．利用更大的网格设置更多的构型，继续尝试探究生命游戏的规则，加深对算法进化规则的理解。
2．使用生成式人工智能工具，输入下面的语句，阅读获得的内容，进一步了解生命游戏的规则。
为我解释生命游戏，要有简单的说明性实例，适合青少年阅读。
下课啦！

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