第8單元第2課（湘科2024版）六年級下控制系統與人工智能1核心素養目標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拓展延伸板書設計801核心素養目標信息意識計算思維數字化學習與創新信息社會責任在設計智能分類系統時體會環保價值，辯證討論AI監控的利弊，養成技術應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，通過數據增強、遷移學習等案例探索優化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-觸發動作”的工作邏輯，分析傳感器、算法、執行器如何協同完成自動化分類任務。認識AI如何模仿人類解決問題（如語音助手、分類垃圾桶），關注技術雙刃劍影響（如監控預警與隱私風險）。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化為數字信號，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。隨著技術的發展，人工智能已廣泛地應用在控制領域，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；智能交通控制系統能大大提高通行效率；無人駕駛技術已實現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會分析數據，發現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化為數字信號，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。用數據增強旋轉易拉罐圖片，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化為數字信號，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。智能監控系統能自動識別視頻中的人臉特征，對比數據庫后觸發警報裝置。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系。體驗在控制過程中運用人工智能技術。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，智能醫療設備可以模擬醫生對疾病進行診斷，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用或設備？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。作業幫APP：拍照搜題，AI會自動檢查數學題答案對不對。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，電腦控制的對手會自動攻擊。智能手表：測心率和步數，如果運動太久會提醒我休息。開動腦筋2.這些應用或設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，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，智能醫學圖像識別系統，對某些疾病的識別能力已超越了專業醫生；人工智能下棋軟件已戰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系人工智能技術能讓輸入多樣化、控制智能化。在傳統控制中，輸入量可以是開關量或連續量，在人工智能技術的幫助下，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，能夠實現更復雜、更智能的控制。人工智能與控制信息鏈接

在某些領域，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，智能醫學圖像識別系統，對某些疾病的識別能力已超越了專業醫生；人工智能下棋軟件已戰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、轉向或剎車等控制信息，實現高效的無人駕駛功能。04新知講解三、設計智能分類垃圾桶模型垃圾桶是常見的衛生設備。綜合運用控制技術和人工智能技術，能實現垃圾桶的自動化和智能化，更好地實現垃圾分類功能。智能分類垃圾桶開動腦筋當人靠近自動感應垃圾桶時，它的桶蓋會自動打開，當人離開后，桶蓋會自動關閉。說一說，應該如何實現這個功能。04新知講解裝一個感應器：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：感應器發現有人靠近，就通知馬達轉動，把蓋子打開。定時關閉：人離開后，感應器“看不到”人了，過幾秒就讓馬達反轉，蓋子自動關上。用電池供電：整個系統裝個小電池，讓感應器和馬達有電工作。探究實踐設計智能垃圾桶模型實驗目的：設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用。04新知講解探究實踐設計智能垃圾桶模型實驗設計：能根據使用者對垃圾的語音描述，自動打開對應的垃圾桶蓋，不需要人工判斷垃圾的類別。04新知講解探究實踐設計智能垃圾桶模型當使用者說出“塑料瓶”時，系統將語音識別成文字“塑料瓶”，再將“塑料瓶”與垃圾分類表中對應的“可回收垃圾”進行匹配，打開對應的“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計智能垃圾桶模型實驗過程：（3）調試運行。04新知講解05練習提升1.描述將人工智能技術應用于過程控制的優勢。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），傳統控制只能用開關。處理更智能：AI能自己分析復雜數據（如無人駕駛同時處理雷達、攝像頭信息決定剎車）。控制更自動：不用人參與判斷（如監控系統自動識別人臉并報警）。05練習提升2.設計自動識別分類垃圾桶實物模型，包括垃圾桶的結構、控制元器件和控制原理。結構：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”等指令并轉成文字；主控板：匹配文字與垃圾分類規則；馬達：根據指令打開對應桶蓋；紅外傳感器：檢測人靠近后喚醒系統。控制原理：人說出垃圾名稱→語音模塊轉文字→主控板判斷類型→觸發對應桶的馬達開蓋，人離開后紅外傳感器檢測到信號→延時3秒自動關蓋。06拓展延伸垃圾識別算法優化數據增強魔法師：

通過旋轉、裁剪訓練圖片，讓AI認識各種角度的垃圾形態。遷移學習小助手：

結合圖像識別與材質傳感器，雙重驗證垃圾類別。06拓展延伸垃圾識別算法優化模型瘦身計劃：

壓縮算法體積，讓垃圾識別程序能在手機芯片上流暢運行。多模態偵探：

借用現成物品識別模型，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：

收集用戶手動糾錯數據，持續優化識別準確率。07活動日志活動日志班級：XX

姓名：XX活動名稱控制系統與人工智能活動環節1口認識人工智能2口人工智能與控制的關系（在對應環節畫V）活動完成內容設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：加強對控制系統與人工智能的理解。08板書設計控制系統與人工智能1.進行新知引入2.掌握人工智能與控制的關系3.設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01根據本課內容，說一說人工智能與控制的關系。09課后作業02學完本節課，嘗試設計智能分類垃圾桶。09課后作業1、智能監控系統發現嫌疑人時，首先會觸發什么操作？（）A.自動撥打110報警B.在數據庫中對比人臉特征C.用語音提醒路人注意D.關閉所有攝像頭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.語音轉文字→匹配分類表→觸發開蓋C.紅外感應人靠近→直接開蓋D.用戶手動按鍵→馬達轉動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.刪除所有易拉罐數據C.用數據增強處理易拉罐圖片D.關閉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6、請描述設計語音控制智能垃圾桶時需要哪些關鍵部件