第8單元 第2課 《控制系統(tǒng)與人工智能》 課件 【湘科2024版】信息技術(shù) 六年級下冊

第8單元第2課（湘科2024版）六年級下控制系統(tǒng)與人工智能1核心素養(yǎng)目標3活動目標5練習提升7活動日志2新知導入4新知講解6拓展延伸板書設(shè)計801核心素養(yǎng)目標信息意識計算思維數(shù)字化學習與創(chuàng)新信息社會責任在設(shè)計智能分類系統(tǒng)時體會環(huán)保價值，辯證討論AI監(jiān)控的利弊，養(yǎng)成技術(shù)應(yīng)用中保護個人信息的安全意識。運用圖形化編程搭建語音控制垃圾桶模型，通過數(shù)據(jù)增強、遷移學習等案例探索優(yōu)化AI算法的基本思路與方法。理解智能垃圾桶“語音輸入-文字匹配-觸發(fā)動作”的工作邏輯，分析傳感器、算法、執(zhí)行器如何協(xié)同完成自動化分類任務(wù)。認識AI如何模仿人類解決問題（如語音助手、分類垃圾桶），關(guān)注技術(shù)雙刃劍影響（如監(jiān)控預(yù)警與隱私風險）。02新知導入在我看來，計算機計算機依靠傳感器來接收外界的信息。就像我們的眼睛和耳朵一樣，傳感器可以感知光、聲音、溫度、壓力等各種物理量，并將這些信息轉(zhuǎn)化為電信號。例如，攝像頭就是一種圖像傳感器，它可以將外界的圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，讓計算機能夠處理和分析。編碼就像是一個神秘的密碼世界。它雖然看不見摸不著，卻在計算機的世界里起著非常重要的作用。隨著技術(shù)的發(fā)展，人工智能已廣泛地應(yīng)用在控制領(lǐng)域，讓控制變得更方便、更高效和更智能。例如，利用語音可以方便地控制家用電器；智能交通控制系統(tǒng)能大大提高通行效率；無人駕駛技術(shù)已實現(xiàn)部分自動控制駕駛等。02新知導入為什么智能手表能提醒你‘該運動了’？

因為里面有心率傳感器和運動檢測器，AI會分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)久坐就通過震動馬達提醒。02新知導入思考AI總把易拉罐認成水瓶，怎么改進？在我看來，計算機計算機依靠傳感器來接收外界的信息。就像我們的眼睛和耳朵一樣，傳感器可以感知光、聲音、溫度、壓力等各種物理量，并將這些信息轉(zhuǎn)化為電信號。例如，攝像頭就是一種圖像傳感器，它可以將外界的圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，讓計算機能夠處理和分析。編碼就像是一個神秘的密碼世界。它雖然看不見摸不著，卻在計算機的世界里起著非常重要的作用。用數(shù)據(jù)增強旋轉(zhuǎn)易拉罐圖片，或遷移學習金屬物品特征，強化兩者差異識別。02新知導入在我看來，計算機計算機依靠傳感器來接收外界的信息。就像我們的眼睛和耳朵一樣，傳感器可以感知光、聲音、溫度、壓力等各種物理量，并將這些信息轉(zhuǎn)化為電信號。例如，攝像頭就是一種圖像傳感器，它可以將外界的圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，讓計算機能夠處理和分析。編碼就像是一個神秘的密碼世界。它雖然看不見摸不著，卻在計算機的世界里起著非常重要的作用。無人駕駛汽車通過激光雷達掃描道路、攝像頭識別信號燈，再經(jīng)過AI算法綜合判斷何時加速或剎車，整個過程模仿了人類駕駛的觀察與決策。智能監(jiān)控系統(tǒng)能自動識別視頻中的人臉特征，對比數(shù)據(jù)庫后觸發(fā)警報裝置。02新知導入03活動目標初步了解人工智能及其與控制的關(guān)系。體驗在控制過程中運用人工智能技術(shù)。04新知講解一、認識人工智能人工智能利用計算機來模仿人類的思維和行為，解決問題和進行決策，例如，智能掃地機器人可以模擬清潔工的掃地活動，機器翻譯軟件可以模擬人類對語言進行翻譯，智能醫(yī)療設(shè)備可以模擬醫(yī)生對疾病進行診斷，等等。什么是人工智能開動腦筋1.你在生活中使用過哪些人工智能應(yīng)用或設(shè)備？04新知講解小愛同學：我家的智能音箱，可以問它天氣、定鬧鐘，還能講故事。作業(yè)幫APP：拍照搜題，AI會自動檢查數(shù)學題答案對不對。手機語音助手（比如Siri）：說“打電話給媽媽”就能自動撥號。游戲里的AI角色：像《王者榮耀》里人機對戰(zhàn)，電腦控制的對手會自動攻擊。智能手表：測心率和步數(shù)，如果運動太久會提醒我休息。開動腦筋2.這些應(yīng)用或設(shè)備給生活帶來了哪些變化或便利？04新知講解小愛同學幫我查資料、放音樂，不用自己動手搜。作業(yè)幫APP能快速找到不會的題，比翻書快多了。語音助手讓我不用打字，說話就能定鬧鐘或打電話。游戲AI讓我一個人也能練習對戰(zhàn)，不怕隊友嫌我菜。智能手表提醒我坐太久要起來動一動，保護健康。開動腦筋

在某些領(lǐng)域，人工智能不僅能模擬人的思維，還具有超越人類思維的能力。例如，智能醫(yī)學圖像識別系統(tǒng)，對某些疾病的識別能力已超越了專業(yè)醫(yī)生；人工智能下棋軟件已戰(zhàn)勝了人類最頂尖的棋手。04新知講解04新知講解二、人工智能與控制的關(guān)系人工智能技術(shù)能讓輸入多樣化、控制智能化。在傳統(tǒng)控制中，輸入量可以是開關(guān)量或連續(xù)量，在人工智能技術(shù)的幫助下，語言、圖像、視頻等信息都可以作為輸入量。在人工智能算法的幫助下，能夠?qū)崿F(xiàn)更復(fù)雜、更智能的控制。人工智能與控制信息鏈接

在某些領(lǐng)域，人工智能不僅能模擬人的思維，還具有超越人類思維的能力。例如，智能醫(yī)學圖像識別系統(tǒng)，對某些疾病的識別能力已超越了專業(yè)醫(yī)生；人工智能下棋軟件已戰(zhàn)勝了人類最頂尖的棋手。04新知講解04新知講解人工智能技術(shù)能讓控制更加智能化。無人駕駛汽車通過對激光雷達超聲探頭、圖像傳感器等采集到的外部信息，以及汽車內(nèi)部各種速度、溫度和角度傳感器等采集到的信息進行綜合分析，利用人工智能算法輸出加速、減速、轉(zhuǎn)向或剎車等控制信息，實現(xiàn)高效的無人駕駛功能。04新知講解三、設(shè)計智能分類垃圾桶模型垃圾桶是常見的衛(wèi)生設(shè)備。綜合運用控制技術(shù)和人工智能技術(shù)，能實現(xiàn)垃圾桶的自動化和智能化，更好地實現(xiàn)垃圾分類功能。智能分類垃圾桶開動腦筋當人靠近自動感應(yīng)垃圾桶時，它的桶蓋會自動打開，當人離開后，桶蓋會自動關(guān)閉。說一說，應(yīng)該如何實現(xiàn)這個功能。04新知講解裝一個感應(yīng)器：比如紅外線傳感器，像垃圾桶的“眼睛”，當人靠近時能檢測到。連接小馬達：感應(yīng)器發(fā)現(xiàn)有人靠近，就通知馬達轉(zhuǎn)動，把蓋子打開。定時關(guān)閉：人離開后，感應(yīng)器“看不到”人了，過幾秒就讓馬達反轉(zhuǎn)，蓋子自動關(guān)上。用電池供電：整個系統(tǒng)裝個小電池，讓感應(yīng)器和馬達有電工作。探究實踐設(shè)計智能垃圾桶模型實驗?zāi)康模涸O(shè)計語音識別智能垃圾桶控制模型，體驗人工智能在控制中的應(yīng)用。04新知講解探究實踐設(shè)計智能垃圾桶模型實驗設(shè)計：能根據(jù)使用者對垃圾的語音描述，自動打開對應(yīng)的垃圾桶蓋，不需要人工判斷垃圾的類別。04新知講解探究實踐設(shè)計智能垃圾桶模型當使用者說出“塑料瓶”時，系統(tǒng)將語音識別成文字“塑料瓶”，再將“塑料瓶”與垃圾分類表中對應(yīng)的“可回收垃圾”進行匹配，打開對應(yīng)的“可回收垃圾”桶蓋。利用LED燈模擬打開桶蓋的動作。04新知講解探究實踐設(shè)計智能垃圾桶模型04新知講解輸入語音處理輸出塑料瓶識別、匹配為可回收垃圾點亮藍色LED燈蘋果皮識別、匹配為廚余垃圾點亮綠色LED燈電池識別、匹配為有害垃圾點亮紅色LED燈探究實踐設(shè)計智能垃圾桶模型實驗準備：主控板、編程計算機。04新知講解探究實踐設(shè)計智能垃圾桶模型實驗過程：（1）在擴展中加載“語音識別”模塊。04新知講解探究實踐設(shè)計智能垃圾桶模型實驗過程：（2）編寫程序。04新知講解探究實踐設(shè)計智能垃圾桶模型實驗過程：（2）編寫程序。04新知講解探究實踐設(shè)計智能垃圾桶模型實驗過程：（3）調(diào)試運行。04新知講解05練習提升1.描述將人工智能技術(shù)應(yīng)用于過程控制的優(yōu)勢。輸入更靈活：AI能聽懂語音、看懂圖像（如對垃圾桶說“塑料瓶”就能開蓋），傳統(tǒng)控制只能用開關(guān)。處理更智能：AI能自己分析復(fù)雜數(shù)據(jù)（如無人駕駛同時處理雷達、攝像頭信息決定剎車）?？刂聘詣樱翰挥萌藚⑴c判斷（如監(jiān)控系統(tǒng)自動識別人臉并報警）。05練習提升2.設(shè)計自動識別分類垃圾桶實物模型，包括垃圾桶的結(jié)構(gòu)、控制元器件和控制原理。結(jié)構(gòu)：4個不同顏色的分類桶（如可回收藍桶），每個桶帶可自動開合的蓋子。控制元器件：語音識別模塊：接收“塑料瓶”等指令并轉(zhuǎn)成文字；主控板：匹配文字與垃圾分類規(guī)則；馬達：根據(jù)指令打開對應(yīng)桶蓋；紅外傳感器：檢測人靠近后喚醒系統(tǒng)。控制原理：人說出垃圾名稱→語音模塊轉(zhuǎn)文字→主控板判斷類型→觸發(fā)對應(yīng)桶的馬達開蓋，人離開后紅外傳感器檢測到信號→延時3秒自動關(guān)蓋。06拓展延伸垃圾識別算法優(yōu)化數(shù)據(jù)增強魔法師：

通過旋轉(zhuǎn)、裁剪訓練圖片，讓AI認識各種角度的垃圾形態(tài)。遷移學習小助手：

結(jié)合圖像識別與材質(zhì)傳感器，雙重驗證垃圾類別。06拓展延伸垃圾識別算法優(yōu)化模型瘦身計劃：

壓縮算法體積，讓垃圾識別程序能在手機芯片上流暢運行。多模態(tài)偵探：

借用現(xiàn)成物品識別模型，快速學會垃圾分類新技能。06拓展延伸垃圾識別算法優(yōu)化錯誤進化日記：

記錄AI分錯垃圾的案例，針對性強化薄弱項訓練。人類導師反饋環(huán)：

收集用戶手動糾錯數(shù)據(jù)，持續(xù)優(yōu)化識別準確率。07活動日志活動日志班級：XX

姓名：XX活動名稱控制系統(tǒng)與人工智能活動環(huán)節(jié)1口認識人工智能2口人工智能與控制的關(guān)系（在對應(yīng)環(huán)節(jié)畫V）活動完成內(nèi)容設(shè)計智能分類垃圾桶模型活動完成度口口口口口口口口口(100%)活動小結(jié)問題與反思：語法錯誤、編輯錯誤。改進的方法：加強對控制系統(tǒng)與人工智能的理解。08板書設(shè)計控制系統(tǒng)與人工智能1.進行新知引入2.掌握人工智能與控制的關(guān)系3.設(shè)計智能分類垃圾桶模型4.完成課堂練習5.進行知識拓展09課后作業(yè)01根據(jù)本課內(nèi)容，說一說人工智能與控制的關(guān)系。09課后作業(yè)02學完本節(jié)課，嘗試設(shè)計智能分類垃圾桶。09課后作業(yè)1、智能監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)嫌疑人時，首先會觸發(fā)什么操作？（）A.自動撥打110報警B.在數(shù)據(jù)庫中對比人臉特征C.用語音提醒路人注意D.關(guān)閉所有攝像頭2、語音控制的智能垃圾桶識別“塑料瓶”后，蓋子打開的流程是？（）A.攝像頭拍照→AI分類→開蓋B.語音轉(zhuǎn)文字→匹配分類表→觸發(fā)開蓋C.紅外感應(yīng)人靠近→直接開蓋D.用戶手動按鍵→馬達轉(zhuǎn)動3、訓練垃圾分類AI時，若易拉罐總被誤判為水瓶，最佳改進方法是？（）A.增加更多水瓶圖片B.刪除所有易拉罐數(shù)據(jù)C.用數(shù)據(jù)增強處理易拉罐圖片D.關(guān)閉AI的識別功4、無人駕駛汽車判斷是否剎車，主要依賴什么設(shè)備？（）A.智能音箱和麥克風B.激光雷達和圖像傳感器C.溫度傳感器和電池D.LED燈和馬達BBCB09課后作業(yè)6、請描述設(shè)計語音控制智能垃圾桶時需要哪些關(guān)鍵部件