走向21世纪的机器人的教案

授课日期班级授课课时2授课形式讲授授课章节名称《走向21世纪的机器人》使用教具无教学目的一、学习西文条理清晰、语言平实、通俗易懂的写作特点。二、了解机器人智能与人类智能的关系，正确认识机器人技术在21世纪对社会发展的影响。教学重点把握文章运用逻辑顺序说明事物的特点，体会文章平实、准确的特点。教学难点把握机器人智能与人类智能的关系。更新、补充、删节内容课外作业教学后记授课主要内容或板书设计这是一篇介绍有关机器人知识的科技说明文。文章由一个生动的事例引入机器人的昨天和今天机器人智能与人类智能机器人走向21世纪”课堂教学安排教学过程主要教学内容及步骤组织教学复习导入结构与内容维持课堂纪律清点学生人数这是一篇介绍有关机器人知识的科技说明文。文章由一个生动的事例引入，然后用3个小标题清晰地展示了要说明的主要内容。在引言部分，作者由机器人“深蓝”战胜世界冠军卡斯帕罗夫后引起的世界范围内在关机器人大讨论的事例引入，提出几个令人深思的问题：机器人是否真的像人们想象中那样奇特而神秘呢？机器人的大量出现会在我们习惯的生活中掀起掀起些许波澜吗？由此引起读者的阅读兴趣。“机器人的昨天和今天”这一部分，重点介绍了机器人的起源及发展的历史。作者从“机器人（robot）”一词的来源说起，然后追溯它的发展历史，并指出，公元3世纪，“我国西周的工匠偃师就已制造出了会歌舞的偶人，堪称人类记载最早的机器人”。接着举例说明它的发展历史，指出“1950年，美国的乔治.迪弗发明了第一台工业用机器人，从此拉开了机器人快速发展的序幕”。并说明“第一台工业用机器人问世到48年后的今天，机器人技术得到了飞速发展。如今，机器人技术已成为一个学科跨度大、应用领域广的新兴交叉学科”。然后从应用领域、功效作用、数量及销售额、品种类型、使用密度等方面介绍了机器人在今天迅速发展的情况，说明机器人产业正以其迅猛的发展势头在世界工业的自动进程中起到越来越重要的作用。在这里，作者特别重点介绍了我国对机器人技术的研究历史及取得的可喜的发展，说明经过二十多年的努力，我国水下机器人的制造技术已达到国际先进水平，在智能机器人的研究方面也有所发展。“机器人智能与人类智能”这一部分，作者着重介绍了智能机器人的功能特征、机器人智能与人类智能的关系。首先说明的是智能机器人的功能特征：能够部分模拟人脑活动，具有较强的自适应能力能有效地适应环境变化，并且有自学习、自治和容错、纠错功能，然后说明机器人智能与人类智能的区别：无论是什么机器人，都需要人类设计和制造，它的“聪明”与否直接取决于人类赋予它的能力。机器人所具有的“智能”只是一种非生命性的机械模仿，是人通过编程等手段赋予的。因此，在人类对生命力与思维的起源还处在一个非常低的认识水平时，机器人智能的研究领域是不会出现什么令世界为之惊奇的质变的，同时，作者科学解释了“深蓝”战胜卡斯帕罗夫的原因，劝导人们消除诸如机器人将统治人类这样不必要的担忧。另一方面，作者也介绍了在科学界存在的一些不同意见，诸如“机器人与人类之间在智力上的差异可能就不复存在了”，“机器人智能最终有可能达课堂教学安排教学过程主要教学内容及步骤写法与语言小组讨论到人类智能具有的水平”等，以引起人们关注科学的发展。“机器人走向21世纪”这一部分里，作者首先用下定义的方法说明了什么叫机器人技术，然后说明了机器人的发展与科技发展的关系，肯定科技的发展将极大地推动机器人技术的前进，并对21世纪机器人的外形、功能特征、作用等作出了大胆的设想，最后科学地预测：21世纪机器人在工业领域、服务领域、娱乐业领域以及科学和教育领域将发挥巨大作用。并预言：走进21世纪的机器人会悄悄地改变我们的社会结构和生存环境，甚至会改变我们的传统观念和思维方式，有机器人广泛参与的21世纪将是一个充满希望的世纪，机器人将会在这个世纪大显身手。（一）按照机器人发展的时间顺序来说明，条理清晰。文章由机器人“深蓝”战胜世界冠军卡斯帕罗夫这个生动的事例引入，然后用3个小标题清晰地标示出要说明的主要内容。在正文部分，作者从机器人的昨天说到今天，又从今天说到明天，全面概述了有关机器人的知识，条理十分清晰，让人们对机器人技术有了较全面的了解与认识。（二）语言平实，通俗易懂课文善于用人们熟知的事例来介绍抽象的高科技知识，将具体的说明和抽象的事理分析结合在一起，语言平实，读来通俗易懂。如文章第二部分具体而科学地解释了机器人“深蓝”战胜世界冠军卡斯帕罗夫的原因，不仅让读者理解了机器人智能与人类智能的关系，而且消除了读者心中的疑虑。1、由新闻导入：2005年，韩国研发制造的机器人取代教师走进课堂向学生授课。{或者日本的机器人技术，或者世界的}例子：2009年3月据悉日本的机器人现在可以奔跑、跳跃，甚至翩翩起舞。例如，去年底在东京举行的一个国际机器人博览会上，来自索尼公司的4个Qrio机器人在执行一段跳舞程序时，其中的一个居然摔倒了。然而，这一摔反而成了体现机器人灵巧程度的计划外表演：这个小家伙自己站起来继续演出，其身体完好无损。Qrio机器人的演示和其它一些进步凸显了机器人在性能和功能上的稳步发展。日本的政府、科研院所和产业界正投入大量资源开发机器人技术，其目的是把目前这种仍属小型的产业变成强大的经济“发动机”。总体上讲，这些机构看重的不是工业型机器人，而是可以做实用型的类人课堂教学安排教学过程主要教学内容及步骤机器人。日本经济产业省(METI)制造工业局局长ToshiakiKitamura在这个两年一次的机器人博览会上表示：“日本一直是世界头号的工业机器人供应国。现在我们期望机器人技术成为下一个带动日本工业的领导力量，续写汽车和电子技术的成功。”机器人概述篇实际上，机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。它可以说是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。目前在工业、医学、农业甚至军事等领域中均有重要用途。欧美国家认为：机器人应该是由计算机控制的通过编排程序具有可以变更的多功能的自动机械，但是日本不同意这种说法。日本人认为“机器人就是任何高级的自动机械”，这就把那种尚需一个人操纵的机械手包括进去了。因此，很多日本人概念中的机器人，并不是欧美人所定义的。现在，国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般说来，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”机器人能力的评价标准包括：智能，指感觉和感知，包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等；机能，指变通性、通用性或空间占有性等；物理能，指力、速度、连续运行能力、可靠性、联用性、寿命等。因此，可以说机器人是具有生物功能的空间三维坐标机器。机器人发展史1920年捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中，根据Robota(捷克文，原意为“劳役、苦工”)和Robotnik(波兰文，原意为“工人”)，创造出“机器人”这个词。1939年美国纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人Elektro。它由电缆控制，可以行走，会说77个字，甚至可以抽烟，不过离真正干家务活还差得远。但它让人们对家用机器人的憧憬变得更加具体。课堂教学安排教学过程主要教学内容及步骤1942年美国科幻巨匠阿西莫夫提出“机器人三定律”。虽然这只是科幻小说里的创造，但后来成为学术界默认的研发原则。1948年诺伯特·维纳出版《控制论》，阐述了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律，率先提出以计算机为核心的自动化工厂。1954年美国人乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人，并注册了专利。这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作，因此具有通用性和灵活性。1956年在达特茅斯会议上，马文·明斯基提出了他对智能机器的看法：智能机器“能够创建周围环境的抽象模型，如果遇到问题，能够从抽象模型中寻找解决方法”。这个定义影响到以后30年智能机器人的研究方向。1959年德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人。随后，成立了世界上第一家机器人制造工厂——Unimation公司。由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传，他也被称为“工业机器人之父”。1962年美国AMF公司生产出“VERSTRAN”(意思是万能搬运),与Unimation公司生产的Unimate一样成为真正商业化的工业机器人，并出口到世界各国，掀起了全世界对机器人和机器人研究的热潮。1962年-1963年传感器的应用提高了机器人的可操作性。人们试着在机器人上安装各种各样的传感器，包括1961年恩斯特采用的触觉传感器，托莫维奇和博尼1962年在世界上最早的“灵巧手”上用到了压力传感器，而麦卡锡1963年则开始在机器人中加入视觉传感系统，并在1965年，帮助MIT推出了世界上第一个带有视觉传感器，能识别并定位积木的机器人系统。1965年约翰·霍普金斯大学应用物理实验室研制出Beast机器人。Beast已经能通过声纳系统、光电管等装置，根据环境校正自己的位置。20世纪60年代中期开始，美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室。美国兴起研究第二代带传感器、“有感觉”的机器人，并向人工智能进发。1968年美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakey。它带有视觉传感器，能根据人的指令发现并抓取积木,不过控制它的计算机有一个房间那么大。Shakey可以算是世界第一台智能机器人，拉开了第三代机器人研发的序幕。1969年日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人，被誉为“仿人机器人课堂教学安排教学过程主要教学内容及步骤之父”。日本专家一向以研发仿人机器人和娱乐机器人的技术见长，后来更进一步，催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。1973年世界上第一次机器人和小型计算机携手合作，就诞生了美国CincinnatiMilacron公司的机器人T3。1978年美国Unimation公司推出通用工业机器人PUMA，这标志着工业机器人技术已经完全成熟。PUMA至今仍然工作在工厂第一线。1984年英格伯格再推机器人Helpmate，这种机器人能在医院里为病人送饭、送药、送邮件。同年，他还预言：“我要让机器人擦地板，做饭，出去帮我洗车，检查安全”。1998年丹麦乐高公司推出机器人(Mind-storms)套件，让机器人制造变得跟搭积木一样，相对简单又能任意拼装，使机器人开始走入个人世界。1999年日本索尼公司推出犬型机器人爱宝(AIBO)，当即销售一空，从此娱乐机器人成为目前机器人迈进普通家庭的途径之一。2002年美国iRobot公司推出了吸尘器机器人Roomba，它能避开障碍，自动设计行进路线，还能在电量不足时，自动驶向充电座。Roomba是目前世界上销量最大、最商业化的家用机器人。2006年6月，微软公司推出MicrosoftRoboticsStudio，机器人模块化、平台统一化的趋势越来越明显，比尔·盖茨预言，家用机器人很快将席卷全球。北京奥运会曾经使用过的机器人福娃机器人福娃机器人能够感应到一米范围内的游客，与人对话、摄影留念、唱歌舞蹈，还能回答与奥运会相关的问题。二、翻译机器人能够实现在任何时间、场所，对任何人和任何设备的多语言服务。引出讨论话题：在未来，机器人会取代人类吗？1．学生课前搜集机器人资料。2．学生调动生活经验、学习经验围绕话题交流。1、利用文章的有关信息，列表概括机器人发展的历史和趋势。2、文章三大部分内容的顺序能否调换？为什么？小结：不能。文章先回顾机器人发展的历史，再说到“人”、“机”的关系，再谈到未来机器人发展的趋势。这样按照机器人发展的时