資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
信息技術 3.1直面人工智能的價值與挑戰
課題 直面人工智能的價值與挑戰 單元 第三單元 學科 信息技術 年級 九年級
教材分析 信息技術是一門知識性、技能性與創新性相結合的學科。現階段，信息技術教育的理念已發生了質的飛躍，從單純的技能訓練上升為全面的信息素養的培養。教材以提高全體學生信息素養、養成學生自主學習意識和能力、培養學生數字化創新精神，從生活中發現問題、明確任務、確立目標、分析任務。在探究過程中逐步找到解決問題的方法。實用的小技巧，適時點撥關鍵操作。旨在幫助學生掌握信息時代生存與發展必需的基礎知識和基礎技能，養成信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任的核心素養。
教學目標 1、信息意識：了解人工智能對信息社會發展的作用,具有自主動手解決問題、掌握核心技術的意識。2、計算思維：通過無人機駕駛的案例分析,理解人工智能，根據學習與生活需要,合理選用人工智能。3、數字化學習與創新：培養用計算機科學的思維方式和方法來分析和解決問題的能力。4、信息社會責任：通過學習無人機駕駛技術應用場景,了解人工智能帶來的倫理與安全挑戰,合理地與人工智能開展互動,增強自我判斷意識和責任感。
重點 一、了解無人駕駛技術的巨大價值二、無人駕駛技術面臨的挑戰三、人工智能的應用
難點 1、無人駕駛技術面臨的挑戰
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 21世紀前，無人駕駛還是危險的代名詞。2017年，無人駕駛公交車--阿爾法巴在深圳正式上路，如圖所示。隨著人工智能和機器學習在計算機視覺、自然語言處理及智能決策領域獲得重大突破，無人駕駛已經成為人工智能最具前景的應用之一。本節，我們通過無人駕駛這種典型的人工智能應用，探索人工智能的價值與挑戰。 觀看視頻了解生活中的人工智能應用。 幫助學生了解人工智能的價值和面臨的挑戰打開課堂。
講授新課 一、活動1：了解無人駕駛技術的巨大價值無人駕駛技術的應用領域非常廣泛:小到自動清掃地面的掃地機器人大到協助有人機進行戰場態勢感知的無人機。無人駕駛技術已經應用到人們生活的方方面面。無人駕駛智能設備的硬件系統主要包含五部分:感知模塊、自動駕駛計算機、供電模塊、信號通信模塊、執行和制動模塊。總的來說，人工智能可以在環境感知、決策規劃、控制執行三個應用場景中為無人駕駛系統提供較為安全、穩定的支持，因而受到越來越多的無人駕駛技術開發者的關注。現階段無人駕駛技術的應用還較多地限于低速與限定場景。請同學們自主查閱相關資料，討論無人駕駛技術目前的相關應用領域，及其產生的社會價值，并將討論的結果填寫在表中。助力知識—農業不管是在農業播種階段、生長階段，還是在收獲階段，配備無人駕駛技術的各類智能車輛都能發揮巨大作用，從而與智能機器人、植保無人機等新興科技產品一起，推動傳統農業的轉型升級和智慧農業的發展。只需在移動終端進行操控，無人駕駛的耕田機(見圖)、播種機、除草機、噴灑機等農用機械就能行走在田間地頭，在耕、種、管、收等環節實現無人化作業。無人駕駛的農業機械，不僅減少了農民的辛勞而且提高了農業作業的精準性，可有效提高耕作效率。助力知識—公共交通因為車速慢、距離短、線路固定、有專用行駛道等特點，公交車具備了無人駕駛的基礎條件。無人駕駛公交車能及時對突發狀況做出反應，可實現無人駕駛下的行人車輛檢測、減速避讓、緊急停車、障礙物繞行變道、自動按站停靠等功能。目前，國內已開始無人駕駛在公共交通領域的技術研究和測試，并取得了一定的成果，無人駕駛公交車如圖所示。此外，在出租車行業，無人駕駛公交車已可以在部分地段試驗運行。助力知識—環衛環衛行業屬于勞動力密集型行業，正面臨著一些難題，如從業人員普遍年齡偏高; 招聘困難; 在馬路上工作危險性較高;對一些環衛人員綜合素質要求較高，如環衛車司機等。無人駕駛環衛車(見圖)通過自主識別環境，規劃路線，實現全自動、精細化、高效率的清潔作業，人們只需在電腦上簡單操作，規劃好工作時間、行駛路線，無人駕駛清潔車便能自動按照要求和計劃完成清掃工作，可大幅度減少隨機情況的發生，降低人員管理的難度。助力知識—物流業借助無人駕駛技術，裝卸、運輸、收貨、倉儲等物流工作將逐步實現無人化和機器化，促使物流領域降本增效，推動物流產業革新升級。疫情期間，智能配送車(見圖)等無人智能裝備在消毒巡查、測溫監控、物流配送等領域發揮了關鍵作用，得到政府和大眾的廣泛關注。二、活動2 無人駕駛技術面臨的挑戰2018年3月，一輛自動駕駛汽車在美國亞利桑那州與一名正在過馬路的行人相撞，行人被送往醫院后不治身亡。這不是自動駕駛汽車的首次交通事故，卻是導致行人死亡的第一起事故。在車禍前 5.2 秒，汽車的自動駕駛系統把行人歸類為“其他”，認為她是不動的物體，并不妨礙車輛行駛。之后系統對物體的分類發生了混亂，在“汽車”和“其他”之間搖擺不定，浪費了大量寶貴的時間。車輛未能及時采取剎車措施，最終導致事故發生。無人駕駛技術在改變人類出行方式的同時，也對人類社會的倫理和法律提出了巨大挑戰，例如，當無人駕駛車輛出現車禍的時候，是由車主負責還是由造車廠負責 1.請查閱相關資料，說一說無人駕駛技術在應用過程中會對社會帶來哪些挑戰，并記錄在下面。助力知識—技術倫理挑戰要實現無人駕駛(見圖)，人類需要通過大量的數據對無人駕駛汽車進行“教授”。程序員給無人駕駛車輛輸入的代碼和算法在很多情況下無法脫離倫理的困境，人類給無人駕駛車輛設定的任務也體現了設計者的目標和偏好，這也正是無人駕駛汽車倫理困境的根源。從無人駕駛汽車的生產環節開始，就需要對其進行法律制約，使之成為體現“善”的技術，解決基于技術局限、操作難題和商業利益偏好的算法的善惡問題，使法律真正發揮保護公民生命財產安全的作用。在無人駕駛汽車的行駛過程中難免會遇到一些進退兩難的情況，在沒有人為控制的情況下，這些問題很容易制造無人駕駛汽車的倫理困境，如電車難題等。助力知識—無人駕駛領域的法律缺位目前，我國無人駕駛的相關法律基本是針對無人航空飛行器的，尚未針對無人駕駛汽車進行專門立法。無人駕駛汽車作為“弱人工智能”的典型代表，具有自主學習和決策的特點，可以在特定程序框架下規劃決策、自主行駛。機器以研發者或使用者意志為基礎,能夠不依賴自然人的具體操作而在程序內進行自主判斷,卻不能成為獨立承擔相關責任的法律主體。總而言之，我國應當盡快在無人駕駛汽車領域填補與現行法律法規銜接的空白，這既是規范相關技術發展的基礎，也有利于解決目前相關技術發展帶來的侵權責任界定等難題。三、活動3 拓展延伸1、思考并討論無人駕駛智能設備的硬件系統有哪些？2、思考并討論無人駕駛技術如今面臨的最大挑戰是什么？四、項目實施請 4~6人組成一個小組,從表 所示的應用領域中選擇一個主題或者結合自己的生活實際自擬一個感興趣的主題，查閱相關資料，分析人工智能應用的價值及挑戰。五、鞏固練習1.無人駕駛改變了人們的出行方式，下列說法中，正確的是( )。2.以人臉支付為代表的創新支付方式已成為未來支付的發展趨勢，下列說法中，正確的是( )。下列關于人工智能倫理的描述中，正確的是( ) 學生通過互相討論，了解無人駕駛技術所具有的巨大價值學生通過所給出的實例思考如何無人駕駛技術所面臨的問題是什么學生完成任務學生實踐并總結實踐的感受。學生根據鞏固練習完成題目，加深對知識的理解 幫助學生更多地思考無人駕駛技術在生活中的實例。通過真實的案例，引導學生更深刻認識到無人駕駛技術所面臨的挑戰。通過任務的方式，幫助學生養成解決問題能力。培養學生語言組織能力以及對于信息的采集和總結能力幫助學生記憶課堂知識
布置作業 1、搜索了解人工智能的實例？2、搜索了解無人駕駛技術發展過程？3、搜索了解人工智能面臨的挑戰？ 完成作業 培養學生查閱資料的能力，分析解決問題的能力
課堂小結 本次課我，我們了解了人工智能在各個領域都有巨大的潛力和機遇，但也需要認真應對相關的挑戰。政府、學術界、產業界以及整個社會應該共同合作，制定合適的規范和策略，確保人工智能的發展能夠實現最大的價值，并且符合倫理和社會期望。 分組總結歸納 鍛煉學生的總結能力，邏輯思維、語言表達能力。
板書 一、了解無人駕駛技術的巨大價值二、無人駕駛技術面臨的挑戰三、人工智能的應用 學習、記憶及勾畫知識點 明確教學內容及重點和難點
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3.1直面人工智能的
價值與挑戰
電子工業出版社 第五冊
教學目標
1、信息意識：了解人工智能對信息社會發展的作用,具有自主動手解決問題、掌握核心技術的意識。
2、計算思維：通過無人機駕駛的案例分析,理解人工智能，根據學習與生活需要,合理選用人工智能。
3、數字化學習與創新：培養用計算機科學的思維方式和方法來分析和解決問題的能力。
4、信息社會責任：通過學習無人機駕駛技術應用場景,了解人工智能帶來的倫理與安全挑戰,合理地與人工智能開展互動,增強自我判斷意識和責任感。
情境描述
21世紀前，無人駕駛還是危險的代名詞。2017年，無人駕駛公交車--阿爾法巴在深圳正式上路，如圖所示。隨著人工智能和機器學習在計算機視覺、自然語言處理及智能決策領域獲得重大突破，無人駕駛已經成為人工智能最具前景的應用之一。本節，我們通過無人駕駛這種典型的人工智能應用，探索人工智能的價值與挑戰。
阿爾法巴
情境描述
情 景 描 述
活動1
了解無人駕駛技術的巨大價值
新知講解
無人駕駛技術的應用領域非常廣泛:小到自動清掃地面的掃地機器人大到協助有人機進行戰場態勢感知的無人機。無人駕駛技術已經應用到人們生活的方方面面。無人駕駛智能設備的硬件系統主要包含五部分:感知模塊、自動駕駛計算機、供電模塊、信號通信模塊、執行和制動模塊。
新知講解
總的來說，人工智能可以在環境感知、決策規劃、控制執行三個應用場景中為無人駕駛系統提供較為安全、穩定的支持，因而受到越來越多的無人駕駛技術開發者的關注。
實驗探究
序號 無人駕駛技術的應用領域 產生的社會價值
1 農業 提高農業生產效率和作業質量
2 公共交通 改善公共交通系統的效率和安全性
3 環衛 提高垃圾清理和道路清掃的效率
4 物流業 提高物流效率，降低成本，并減少交通事故和貨物損失
現階段無人駕駛技術的應用還較多地限于低速與限定場景。請同學們自主查閱相關資料，討論無人駕駛技術目前的相關應用領域，及其產生的社會價值，并將討論的結果填寫在表中。
不管是在農業播種階段、生長階段，還是在收獲階段，配備無人駕駛技術的各類智能車輛都能發揮巨大作用，從而與智能機器人、植保無人機等新興科技產品一起，推動傳統農業的轉型升級和智慧農業的發展。
助力知識-農業
正在作業的耕田車
只需在移動終端進行操控，無人駕駛的耕田機、播種機、除草機、噴灑機等農用機械就能行走在田間地頭，在耕、種、管、收等環節實現無人化作業。無人駕駛的農業機械，不僅減少了農民的辛勞而且提高了農業作業的精準性，可有效提高耕作效率。
助力知識-農業
正在作業的耕田車
因為車速慢、距離短、線路固定、有專用行駛道等特點，公交車具備了無人駕駛的基礎條件。無人駕駛公交車能及時對突發狀況做出反應，可實現無人駕駛下的行人車輛檢測、減速避讓、緊急停車、障礙物繞行變道、自動按站停靠等功能。
助力知識—公共交通
無人駕駛公交車
目前，國內已開始無人駕駛在公共交通領域的技術研究和測試，并取得了一定的成果，無人駕駛公交車如圖所示。此外，在出租車行業，無人駕駛公交車已可以在部分地段試驗運行。
助力知識—公共交通
無人駕駛公交車
環衛行業屬于勞動力密集型行業，正面臨著一些難題，如從業人員普遍年齡偏高; 招聘困難; 在馬路上工作危險性較高;對一些環衛人員綜合素質要求較高，如環衛車司機等。
助力知識—環衛
正在作業的小型無人駕駛環衛車
無人駕駛環衛車通過自主識別環境，規劃路線，實現全自動、精細化、高效率的清潔作業，人們只需在電腦上簡單操作，規劃好工作時間、行駛路線，無人駕駛清潔車便能自動按照要求和計劃完成清掃工作，可大幅度減少隨機情況的發生，降低人員管理的難度。
助力知識—環衛
正在作業的小型無人駕駛環衛車
借助無人駕駛技術，裝卸、運輸、收貨、倉儲等物流工作將逐步實現無人化和機器化，促使物流領域降本增效，推動物流產業革新升級。疫情期間，智能配送車(見圖)等無人智能裝備在消毒巡查、測溫監控、物流配送等領域發揮了關鍵作用，得到政府和大眾的廣泛關注。
助力知識—物流業
智能配送車
活動2
無人駕駛技術面臨的挑戰
新知講解
2018年3月，一輛自動駕駛汽車在美國亞利桑那州與一名正在過馬路的行人相撞，行人被送往醫院后不治身亡。這不是自動駕駛汽車的首次交通事故，卻是導致行人死亡的第一起事故。
新知講解
在車禍前 5.2 秒，汽車的自動駕駛系統把行人歸類為“其他”，認為她是不動的物體，并不妨礙車輛行駛。之后系統對物體的分類發生了混亂，在“汽車”和“其他”之間搖擺不定，浪費了大量寶貴的時間。車輛未能及時采取剎車措施，最終導致事故發生。無人駕駛技術在改變人類出行方式的同時，也對人類社會的倫理和法律提出了巨大挑戰，例如，當無人駕駛車輛出現車禍的時候，是由車主負責還是由造車廠負責
實驗探究
請查閱相關資料，說一說無人駕駛技術在應用過程中會對社會帶來哪些挑戰，并記錄在下面。
1.安全問題： 無人駕駛技術需要確保在各種道路和天氣條件下的安全性。
2. 法律與監管： 無人駕駛技術的發展也需要伴隨相關法律和監 管政 策的制定和實施。
3. 就業與經濟影響： 無人駕駛技術的普及可能導致部分職位的消失，特別是與駕駛相關的工作崗位。
4. 隱私與數據安全： 無人駕駛技術需要收集大量的傳感器數據和車輛操作信息。
5. 社會接受度和道德考量： 無人駕駛技術的廣泛應用還需要社會的認可和接受。
助力知識-技術倫理挑戰
想象中的無人駕駛場景
要實現無人駕駛(見圖)，人類需要通過大量的數據對無人駕駛汽車進行“教授”。程序員給無人駕駛車輛輸入的代碼和算法在很多情況下無法脫離倫理的困境，人類給無人駕駛車輛設定的任務也體現了設計者的目標和偏好，這也正是無人駕駛汽車倫理困境的根源。從無人駕駛汽車的生產環節開始，就需要對其進行法律制約，使之成為體現“善”的技術，解決基于技術局限、操作難題和商業利益偏好的算法的善惡問題，使法律真正發揮保護公民生命財產安全的作用。
助力知識-社會倫理挑戰
電車難題
在無人駕駛汽車的行駛過程中難免會遇到一些進退兩難的情況，在沒有人為控制的情況下，這些問題很容易制造無人駕駛汽車的倫理困境，如電車難題等。
助力知識：
無人駕駛領域的法律缺位
目前，我國無人駕駛的相關法律基本都是針對無人航空飛行器的，尚未針對無人駕駛汽車進行專門立法。無人駕駛汽車作為“弱人工智能”的典型代表，具有自主學習和決策的特點，可以在特定程序框架下規劃決策、自主行駛。機器以研發者或使用者意志為基礎,能夠不依賴自然人的具體操作而在程序內進行自主判斷,卻不能成為獨立承擔相關責任的法律主體。總而言之，我國應當盡快在無人駕駛汽車領域填補與現行法律法規銜接的空白，這既是規范相關技術發展的基礎，也有利于解決目前相關技術發展帶來的侵權責任界定等難題。
活動3
拓展延伸
拓展延伸
1、思考并討論無人駕駛智能設備的硬件系統有哪些
感知模塊
自動駕駛計算機
供電模塊
信號通信模塊
執行和制動模塊
拓展延伸
思考并討論無人駕駛技術如今面臨的最大的挑戰是什么？
無人駕駛技術面臨的最大挑戰是確保安全性和可靠性。在無人駕駛技術中，確保乘客和其他道路使用者的安全是至關重要的。無人駕駛技術需要具備穩定和可靠的硬件和軟件系統，以保證其正常運行并適應各種路況和天氣條件。
項目實施
請 4~6人組成一個小組,從表 所示的應用領域中選擇一個主題或者結合自己的生活實際自擬一個感興趣的主題，查閱相關資料，分析人工智能應用的價值及挑戰。
應用領域 人工智能應用的價值
人工智能應用的挑戰
智能家居 人工智能可以幫助智能家居系統更加智能化、便捷化 隨著個人數據的收集和存儲增加，數據隱私和安全問題變得尤為重要
智慧教育 人工智能可以為教育帶來創新和個性化的學習體驗
對學生學習過程中的情感和社交因素的理解不足
智慧醫療 幫助醫生進行早期疾病診斷、提供個性化治療建議 數據質量問題、算法可解釋性、倫理問題以及與傳統醫療模式的融合
智能工廠 可以使工廠實現自動化和智能化生產，提高生產效率和產品質量 面臨技術和管理上的挑戰
鞏固練習
1.無人駕駛改變了人們的出行方式，下列說法中，正確的是( )。A.由于是人工智能控制的無人駕駛交通工具，乘客一定很安全。
B.未來都是無人駕駛交通工具，人工智能完全替代駕駛員職業。
C.無人駕駛交通工具已經發展得較為安全與可靠。
D.無人駕駛是人工智能發展的一個重要領域，安全是無人駕駛急需解決的問題。
D
鞏固練習
2.以人臉支付為代表的創新支付方式已成為未來支付的發展趨勢，下列說法中，正確的是( )。
A.刷臉是非常安全的支付方式，每個人的臉部數據都是唯一的，不可復制。
B.刷臉支付方式不帶錢包、不用手機就能完成，完全可以避免出現無意中替別人支付的風險。
C.隨著刷臉方式的濫用，個人隱私大量泄露，給個人的數據安全帶來隱患。
D.刷臉方式存在很多安全隱患，我們應杜絕此項技術的使用。
A
鞏固練習
3.下列關于人工智能倫理的描述中，正確的是( )
A.現階段人工智能應用的領域完全自主可控，可以放心大膽地使用。
B.人工智能的應用都是為了改變人們的生活方式，只要是創新的人工智能領域，我們都要大力支持其發展。
C.人工智能的發展就是替代人類工作的，所以在未來社會中，人類想做啥就做啥，不用學習、工作，完全交給人工智能來做就可以了。
D.人工智能的終極理想是為人類帶來更多的自由與可能，而不是完全替代人類。
D
課堂總結
本次課我們了解了人工智能在各個領域都有巨大的潛力和機遇，但也需要認真應對相關的挑戰。政府、學術界、產業界以及整個社會應該共同合作，制定合適的規范和策略，確保人工智能的發展能夠實現最大的價值，并且符合倫理和社會期望。
板書設計
直面人工智能的價值與挑戰
一、了解解無人駕駛技術的巨大價值
二、無人駕駛技術面臨的挑戰
三、人工智能的應用
課后作業
1、搜索了解人工智能的實例？
2、搜索了解無人駕駛技術發展過程？
3、搜索了解人工智能面臨的挑戰？
謝謝
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