資源簡介

(共23張PPT)
義務(wù)教育信息科技（2024）五年級　　　　　　　　　　
第1課時(shí)
第八單元　人工智能中的算法
五年級下冊
第30課　生命游戲有規(guī)則
1
2
了解生命游戲的演化過程，通過圖示的方法，
認(rèn)識生命游戲中的算法規(guī)則。
通過簡單的游戲體驗(yàn)，初步領(lǐng)會簡單規(guī)則也
可能產(chǎn)生較復(fù)雜的模式。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
第30課　生命游戲的算法
這一課通過認(rèn)識、體驗(yàn)生命游戲的規(guī)則，學(xué)習(xí)有關(guān)的算法知識。
思考
你玩過計(jì)算機(jī)中的益智游戲嗎？有什么樣的體驗(yàn)?zāi)兀?br/>益智游戲通常設(shè)計(jì)得既有趣又可以學(xué)習(xí)知識與技能。
例如，數(shù)學(xué)游戲可以幫助我們練習(xí)基本運(yùn)算，科學(xué)游戲可以幫助我們了解科學(xué)知識與原理，編程游戲通過算法控制計(jì)算機(jī)的執(zhí)行過程，從而學(xué)習(xí)編程的知識與技能。
這一課來認(rèn)識名為“生命游戲”的計(jì)算機(jī)游戲程序吧！
知識激趣
第30課　課堂導(dǎo)入
第30課　學(xué)習(xí)活動
一 生命游戲中的算法規(guī)則
三 運(yùn)行生命游戲的程序
二 體驗(yàn)生命游戲進(jìn)化規(guī)則
學(xué)習(xí)活動
思考
生命游戲是什么？
認(rèn)識生命游戲
最初的生命游戲模擬的是一種原始形態(tài)的“生命”如何按照特定的規(guī)則一代接一代地進(jìn)行演化，并由此得名。
在生命游戲中，有很多小方塊，每個小方塊都有兩種狀態(tài)。我們可以把這些小方塊看作是燈泡，兩種狀態(tài)分別對應(yīng)著燈泡的“點(diǎn)亮”或“熄滅”。
第30課　學(xué)習(xí)活動
一、生命游戲中的算法規(guī)則
認(rèn)識生命游戲
　　游戲開始時(shí)，在一個平面網(wǎng)格中，可以設(shè)置若干個點(diǎn)亮的燈泡，表示原始狀態(tài)的“初始構(gòu)型”，右圖所示就是一個初始構(gòu)型的例子。接著設(shè)定表示進(jìn)化的“代”數(shù)，這兩個部分構(gòu)成算法的輸入。
第30課　學(xué)習(xí)活動
一、生命游戲中的算法規(guī)則
一、生命游戲中的算法規(guī)則
算法規(guī)則　生命游戲的算法規(guī)則（即進(jìn)化規(guī)則）可以歸納為兩條。
　　
第30課　學(xué)習(xí)活動
規(guī)則1：一個點(diǎn)亮的燈泡周圍有2個或3個點(diǎn)亮的燈泡，就會繼續(xù)點(diǎn)亮；它周圍有少于2個或多于3個點(diǎn)亮的燈泡，就會熄滅。
例如，右圖中心位置的燈泡，用規(guī)則1來檢查它周圍的狀態(tài)，也就是作用規(guī)則1，發(fā)現(xiàn)它仍然可以保持點(diǎn)亮狀態(tài)。
一、生命游戲中的算法規(guī)則
算法規(guī)則
　　規(guī)則2：一個熄滅的燈泡周圍剛好有3個點(diǎn)亮的燈泡，才會被點(diǎn)亮。否則，它周圍有少于3個或多于3個點(diǎn)亮的燈泡，就會保持熄滅狀態(tài)。
　　例如，右圖中心位置的燈泡，作用規(guī)則2后保持熄滅狀態(tài)。
第30課　學(xué)習(xí)活動
作用算法規(guī)則到指定的代數(shù)后進(jìn)化就會停止，停止之后的網(wǎng)格“構(gòu)型”就可以認(rèn)為是算法的輸出。
一、生命游戲中的算法規(guī)則
第30課　學(xué)習(xí)活動
活動任務(wù)
　　以下圖中的4個初始構(gòu)型為例，探究體驗(yàn)生命游戲中的進(jìn)化規(guī)則。
　　圖中的綠色方格代表點(diǎn)亮狀態(tài)，空白代表熄滅狀態(tài)。
第30課　學(xué)習(xí)活動
　　二、體驗(yàn)生命游戲進(jìn)化規(guī)則
活動步驟　　第1步：把圖中的4個構(gòu)型作用于進(jìn)化規(guī)則，完成第一代進(jìn)化。　　
第30課　學(xué)習(xí)活動
　　二、體驗(yàn)生命游戲進(jìn)化規(guī)則
　　圖中的橙色和藍(lán)色用來臨時(shí)表示進(jìn)化的過程，橙色方格表示該位置即將由點(diǎn)亮變?yōu)橄纾{(lán)色表示該位置即將由熄滅變成點(diǎn)亮。
　　例如，左上角的構(gòu)型有三個點(diǎn)亮的燈泡，作用規(guī)則1后，一個繼續(xù)點(diǎn)亮、兩個變成熄滅狀態(tài)。作用規(guī)則2后，中間一個被點(diǎn)亮。
活動步驟
下圖是對4個初始構(gòu)型分別作用一輪進(jìn)化規(guī)則后的狀態(tài)。
第30課　學(xué)習(xí)活動
　　二、體驗(yàn)生命游戲進(jìn)化規(guī)則
活動步驟
　　　
第30課　學(xué)習(xí)活動
　　第2步：把第一代進(jìn)化的結(jié)果作為初始構(gòu)型，繼續(xù)作用進(jìn)化規(guī)則，就會得到第二代、第三代，也會產(chǎn)生一些更有趣的現(xiàn)象。
　　例如，對第一代進(jìn)化后右下角的構(gòu)型繼續(xù)作用規(guī)則，得到第二代、第三代的進(jìn)化結(jié)果，如下圖所示。從第三代開始，這個構(gòu)型就會保持不變，穩(wěn)定下來。
　　二、體驗(yàn)生命游戲進(jìn)化規(guī)則
第30課　學(xué)習(xí)活動
　　二、體驗(yàn)生命游戲進(jìn)化規(guī)則
第3步：繼續(xù)用其他幾個構(gòu)型嘗試，觀察發(fā)生的變化。
活動步驟
　　　
觀察體驗(yàn)
　　運(yùn)行“生命游戲”程序，觀察變化
　　1．打開配套資源中名為“生命游戲”的Python程序。
　　2．運(yùn)行這個程序，試著玩一玩。
　　3．觀察、體會游戲中的算法及其進(jìn)化規(guī)則。
三、運(yùn)行生命游戲的程序
第30課　學(xué)習(xí)活動
第30課　學(xué)習(xí)活動
觀察體驗(yàn)
三、運(yùn)行生命游戲的程序
1．生命游戲是一種簡單的生成式算法，即算法通過一定的規(guī)則作用到輸入，從而生成新的事物，即輸出。
2．生命游戲中的算法是模擬生命演化的一般過程。
3．對生命游戲的解釋還有很多適用的場境。例如，將一個較大網(wǎng)格視為熊貓樂園，各個方格中生活著一些熊貓。當(dāng)一個方格點(diǎn)亮?xí)r表示這個方格中的熊貓?zhí)幱诨钴S狀態(tài)，熄滅則表示處于安靜狀態(tài)。
第30課　課堂總結(jié)
第30課　拓展與提升
　　1．利用更大的網(wǎng)格設(shè)置更多的構(gòu)型，繼續(xù)嘗試探究生命游戲的規(guī)則，加深對算法進(jìn)化規(guī)則的理解。
2．使用生成式人工智能工具，輸入下面的語句，閱讀獲得的內(nèi)容，進(jìn)一步了解生命游戲的規(guī)則。
為我解釋生命游戲，要有簡單的說明性實(shí)例，適合青少年閱讀。
下課啦！

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