資源簡介

第一課 《走進機器人世界——科幻與現實》 教案
教學時間 教學班級 五年級
課程名稱 走進機器人世界——科幻與現實 課時 1課時
教學目標 一、知識與技能 1.了解機器人的基本特征及其發展。 2.理解開源機器人的概念。 二、過程與方法 1.通過小組合作的方式，讓學生了解機器人的相關知識。 三、情感態度與價值觀 1.通過本節課學習，使學生認識到機器人的重要性。
重點 1.了解機器人的基本特征及其發展。
難點 1.理解開源機器人的基本特征。
教具 WPS軟件。
教學方法 教學展示、小組討論、興趣驅動。
教學過程 教師 學生
一、導入（5分鐘） 同學們，歡迎大家來到知識大講堂。 （提問）在上課之前，老師請問同學們，提起機器人，你們首先想到的是什么？跟大家分享一下你們知道的關于機器人的知識吧！ 很好，同學們回答得非常棒！老師看得出來，同學們對于機器人，都有著一些自己的認識和想法。 機器人一詞，如今已是家喻戶曉，無論是在影視作品中，還是在現實生活中，多多少少都會看到機器人的身影。究竟什么才算是機器人？機器人一般具備哪些能力？有哪些我們普通人也能參與的機器人項目？這節課我們就一起來了解一下機器人的相關知識。 學生思考并回答問題
知識講解（20—30分鐘） （一）想象世界中的機器人 （提問）請同學們回憶一下自己看過的科幻電影或者動畫片中，有哪些機器人，他們有什么能力？ 看來大家都非常喜歡看科幻作品。現在我們經常說的“機器人”即“robot”，最早出現在 1921 年捷克劇作家卡雷爾·恰佩克發表的一部科幻戲劇《羅素姆萬能機器人》中，后來科幻作家艾薩克·阿西莫夫在一篇短篇小說中進一步普及了機器人一詞，并提出了著名的機器人三定律。 機器人科幻作品并不只是供人們娛樂，還激發了對機器人研究的發展，幫助人們思考機器人可能帶來的社會影響和倫理影響。 （小組討論）接下來，請同學們小組討論，你們有沒有幻想過某種機器人呢？它長什么樣子？它具有什么能力？ 非常不錯，看來大家想象力非常豐富，希望大家努力學習，以后有機會將它變為現實。 （二）現實世界中的機器 （提問）想象是無限的，科幻作品中的機器人或者同學們想象出來的機器人可能有著遠超人類的強大能力，但是制造一個這樣的機器人卻困難重重。雖然部分科幻作品中的場景已經成為現實，但是目前生活中的機器人還遠沒有像科幻作品中那樣無所不能。請同學們回憶現實生活中接觸或了解到的，有哪些機器人，他們有什么能力？ 對，有掃地機器人，可以幫助我們做家務；有天貓精靈，可以和我們互動，是我們的智能家庭隨身助手。還有很多很多。 （小組討論）請同學們進行小組討論，想一想什么是機器人，有什么基本特征？ 機器人通常是有一定智能的、實體化的機器，具有感知環境、做出決策、執行動作等基本特征，具備在一定程度上自主執行任務的能力。機器人的外形不一定是人形，可以是各種各樣的形態，有些計算機程序也可以叫作機器人。 （提問）現在我們已經了解了機器人的基本特征，那冰箱、發條玩具、遙控玩具車、機械臂等是不是機器人，你的看法是什么？并說一說你的理由。 大家各抒己見，討論的非常激烈。 （提問）我們是通過機器人的基本特征來判斷的？那這些特征又是怎么發展的呢？ 首先是機器人感知能力的發展，隨著傳感器技術的發展，機器人擁有了感知能力，像人一樣具有視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、溫度覺等，還具備一些其他感知能力，比如感知物體的接近、感知自身所處的位置和方向等能力。這種機器人能夠對環境的狀況與變化做出判斷和決策，并做出相應改變，在外界環境變化的情況下仍能很好地完成作業，具備一定的自主能力。 智能機器人除了具備感知能力，還具有一定的決策能力。它們不僅具有任務理解、路徑規劃、推理、分析、決策等能力，有些還具備學習能力，能夠從對周圍世界的觀察及過往經驗中，尋找規律或模式，從而不斷提高自身能力。 目前機器人的運動系統還比較笨重 , 沒有任何驅動系統能與人的肌肉和骨骼相媲美。波士頓動力公司已經制造出擁有高度行走能力的機器人 Atlas，它可以走動、蹦跳甚至是跳舞，但和真正的人類運動相比，仍有不小差距。 （小組討論）以小組為單位上網搜索，目前有哪些類型的機器人，并說說他們的應用場景。 （三）開源機器人 平時見到的很多機器人是商業產品化的機器人，它們的設計原理通常是不對外公開的，盡管我們可以體驗它們展現的多種功能，卻很難知道它們具體的工作原理，對用戶和學習者來說就像一個黑箱子，無法對其進行改造與優化。 而開源機器人開放了所有軟硬件材料，包括電路設計圖、零件清單、結構設計圖、程序源代碼等，使得用戶和學習者可以揭開這個“黑箱子”，對機器人進行全面地探索，從底層上了解它的工作原理和運行機制。我們對它的認識越深刻，就越有能力對其進行改造和優化升級。 小組合作探究
三、課堂總結（5分鐘） （提問）最后，請一位同學總結一下，我們今天這節課，都學習到了哪些知識點呢？ 不錯，大家都學習得很認真，掌握了今天這節課的知識。 這堂課中，我們首先了解了影視作品中的機器人，然后，還了解了現實中的機器人，投的基本特征及發展。最后，還了解了開源機器人的概念。 今天這節課就到這里了，同學們再見！ 老師加以引導學生，自行總結
教學 反思

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