資源簡介

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信息技術 第十六課 綜合活動:機器博弈
課題 綜合活動:機器博弈 單元 第二單元 學科 信息技術 年級 九年級
教材分析 該教材旨在培養學生的信息技術素養，包括信息獲取、信息處理和信息應用等方面的知識和能力。內容涵蓋了數據的介紹以及大數據相關算法的介紹等方面，教材注重實踐操作，通過案例和實踐項目來鍛煉學生的實際操作能力。這有助于學生將所學的知識應用到實際情境中，并提升他們的問題解決能力，粵教版《信息技術》九年級教材內容全面，并結合實踐操作和案例分析，旨在培養學生的信息技術素養和實際應用能力，為他們建立堅實的信息技術基礎打下良好的基礎。
教學目標 1、信息意識：能夠辨別不同類型的智能機器人及其功能，以及與其他信息技術的交叉關系。 2、計算思維：能夠將復雜問題分解為可計算的步驟，并理解編程對于控制智能機器人的重要性。 3、數字化學習與創新：能夠運用所學知識，提出并實施改進建議，促進智能機器人技術的創新和發展。 4、信息社會責任：能夠討論智能機器人對就業、隱私和環境等方面的社會責任，并提出負責任的解決方案。
重點 一、弈棋智能機器人的基本結構二、機器博弈的應用
難點 1、機器博弈的應用
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 五子棋容易上手、老少皆宜，深受大眾喜愛。五子棋是一種兩人對弈的純策略性棋類游戲，下棋的規則是雙方分別使用黑白兩色的棋子，下在棋盤直線與橫線的交叉點上，先形成五子連線者獲勝。五子棋游戲不僅能增強思維能力，提高智力，而且富含哲理，有助于修身養性。 通過老師講解視頻的觀看以及學生之間的相互討論生活中的機器博弈。 幫助學生理解機器博弈概念，打開課堂。
講授新課 03 體驗弈棋智能機器人與計算機下五子棋，就是人機雙方各自選擇黑色或白色棋子，按照下棋規則進行對弈，先形成五子連線者獲勝。如圖16-1所示。自主探究以“五子棋”為關鍵字，上網搜索一款五子棋游戲，選定黑子或白子開始五子棋對弈游戲。和同學進行討論，并把討論結果記錄在表16-1上。04弈棋智能機器人的基本結構弈棋智能機器人由硬件系統和軟件系統兩部分組成。硬件系統結構由機械臂、棋盤和攝像頭組成。機械臂包含機械臂支架、機械爪、舵機、可旋轉底座等;棋盤由橫縱各 9 條線組成，共 81 個落子點，棋盤采用白色底色，棋子為黑色與白色;攝像頭安裝在攝像頭支架上，如圖16-2所示。軟件系統共由三個部分組成:圖像處理模塊、落子計算模塊和控制模塊。圖像處理模塊實現棋盤圖像采集和棋子數據處理功能，落子計算模塊實現棋盤評估預測和落子計算功能，控制模塊實現對機械臂的控制。弈棋智能機器人工作流程如圖16-3所示。05 機器博弈的應用博弈是在一定條件下，遵守一定的規則，一個或幾個擁有絕對理性思維的人或團隊，從各自允許選擇的行為或策略進行選擇并加以實施，從中各自取得相應結果或收益的過程。運用了信息技術的機器博弈在經濟學管理學、社會學、政治學、軍事科學等決策領域具有廣泛的應用。在軍事科學中，兵棋推演是機器博弈的典型應用之一。兵棋推演是運用地圖、推演棋子和一套規則，通過回合制進行一場真實或虛擬戰爭的模擬。推演者可充分運用統計學、概率論、博弈論等科學方法，對戰爭全過程進行仿真、模擬與推演，并按照兵棋規則研究和掌控戰爭局勢，其創新與發展歷來為古今兵家所重視。在經濟領域中，借助機器博弈工具，在信息對稱的前提下，強化企業之間的合作，使企業獲得雙贏局面。例如，房地產與銀行信貸之間正是企業與企業之間，一種相互合作及非合作性不斷進行正負博弈的結果，在維護雙贏局面中，努力實現自身最佳利益。機器博弈在處理價格戰、激勵悖論等經濟領域問題中發揮著重要作用。小組討論以“機器博弈”為關鍵字，上網搜索機器博弈的應用案例。然后與同學開展交流討論，填寫表16-2。反思評價學而不思則罔，思而不學則殆。對自己在本課中的學習進行評價，對照表16-3，在相應的O里畫“V”，在“其他收獲”欄里留言。06 單元扼要回顧 單元扼要回顧 07 單元學習評價 一、學習評價 請根據本單元各環節的學習情況，填寫單元學習評價表，從知識與技能、過程與方法以及情感態度與價值觀等方面，綜合評價自己是否達到了本單元的學習目標。二、學習體會 請從以下幾方面談談自己在本單元學習過程中的成長體會。 09 知識拓展 1、代碼五子棋樣演示。2、人工智能介紹。3、人工智能在生活中有哪些應用？4、如何學好人工智能？ 學生之間互相討論在我們日常生活中有哪些是智能機器人能夠解決的問題。 學生通過觀看課件和聽老師講解，了解弈棋智能機器人的基本結構。通過老師講解課件的觀看以及學生之間的相互討論有哪些機器博弈的應用。學生通過觀看思維導圖以及老師講解回顧本單元所學的內容。 學生小組內部互相討論以及自我方式，完成表格內容。學生通過觀看視頻和自我思考我們生活中如何人工智能。 幫助學生積極融入課堂，提高學生學習積極性。學生通過邊看邊聽的形式了解弈棋智能機器人的基本結構，幫助學生理解弈棋智能機器人。 幫助學生理解生活中的機器博弈的應用。幫助學生回顧本單元知識點。 幫助學生了解自身在本單元的學習成果。讓學生通過視頻思考，進一步加深對課堂所學內容的理解。
布置作業 1、上網了解什么是智能機器人2、上網了解智能機器人在生活中的應用3、上網了解智能機器人對生活的影響 完成作業 培養學生查閱資料的能力，分析解決問題的能力
課堂小結 通過綜合活動:機器博弈課程，我們探討了許多有關智能機器人的概念和技術，深入了解了智能機器人是如何感知周圍環境并做出相應決策的，這包括傳感器技術、環境建模以及路徑規劃等內容，更好地理解了智能機器人的本質及其在當今社會中的重要性。 分組總結歸納 鍛煉學生的總結能力，邏輯思維、語言表達能力。
板書 一、體驗弈棋智能機器人二、弈棋智能機器人的基本結構三、機器博弈的應用四、單元扼要回顧五、單元學習評價 學習、記憶及勾畫知識點 明確教學內容及重點和難點
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《第十六課 綜合活動：機器博弈》
粵教版 信息技術
九年級
內容總覽
目錄
05
機器博弈的應用
07
單元學習評價
單元扼要回顧
06
弈棋智能機器人的基本結構
04
體驗弈棋智能機器人
03
教學目標
01
新知導入
02
拓展延伸
08
09
課堂總結
板書設計
10
教學目標
1、信息意識：能夠辨別不同類型的智能機器人及其功能，以及與其他信息技術的交叉關系。
2、計算思維：能夠將復雜問題分解為可計算的步驟，并理解編程對于控制智能機器人的重要性。
3、數字化學習與創新：能夠運用所學知識，提出并實施改進建議，促進智能機器人技術的創新和發展。
4、信息社會責任：能夠討論智能機器人對就業、隱私和環境等方面的社會責任，并提出負責任的解決方案。
新知導入
五子棋容易上手、老少皆宜，深受大眾喜愛。五子棋是一種兩人對弈的純策略性棋類游戲，下棋的規則是雙方分別使用黑白兩色的棋子，下在棋盤直線與橫線的交叉點上，先形成五子連線者獲勝。五子棋游戲不僅能增強思維能力，提高智力，而且富含哲理，有助于修身養性。
03、體驗弈棋智能機器人
新知講解
與計算機下五子棋，就是人機雙方各自選擇黑色或白色棋子，按照下棋規則進行對弈，先形成五子連線者獲勝。如圖16-1所示。
自主探究
以“五子棋”為關鍵字，上網搜索一款五子棋游戲，選定黑子或白子開始五子棋對弈游戲。和同學進行討論，并把討論結果記錄在表16-1上。
序號 討論內容 討論結果
1 與計算機下五子棋贏了幾局 每一局下了幾手
2 計算機如何像人一樣思考，并能根據當前棋盤布局獲得最佳棋子的走法
答：下了三局，贏了一局，
平均每一局下20手。
建立神經網絡：創建一個神經網絡來評估當前棋盤狀態，并生成可能的下一步行動。通常會使用卷積神經網絡（CNN）或者深度強化學習模型。
04、弈棋智能機器人的基本結構
新知講解
弈棋智能機器人由硬件系統和軟件系統兩部分組成。硬件系統結構由機械臂、棋盤和攝像頭組成。機械臂包含機械臂支架、機械爪、舵機、可旋轉底座等;棋盤由橫縱各 9 條線組成，共 81 個落子點，棋盤采用白色底色，棋子為黑色與白色;攝像頭安裝在攝像頭支架上，如圖16-2所示。
新知講解
軟件系統共由三個部分組成:圖像處理模塊、落子計算模塊和控制模塊。圖像處理模塊實現棋盤圖像采集和棋子數據處理功能，落子計算模塊實現棋盤評估預測和落子計算功能，控制模塊實現對機械臂的控制。弈棋智能機器人工作流程如圖16-3所示。
05、機器博弈的應用
新知講解
博弈是在一定條件下，遵守一定的規則，一個或幾個擁有絕對理性思維的人或團隊，從各自允許選擇的行為或策略進行選擇并加以實施，從中各自取得相應結果或收益的過程。運用了信息技術的機器博弈在經濟學管理學、社會學、政治學、軍事科學等決策領域具有廣泛的應用。
新知講解
在軍事科學中，兵棋推演是機器博弈的典型應用之一。兵棋推演是運用地圖、推演棋子和一套規則，通過回合制進行一場真實或虛擬戰爭的模擬。推演者可充分運用統計學、概率論、博弈論等科學方法，對戰爭全過程進行仿真、模擬與推演，并按照兵棋規則研究和掌控戰爭局勢，其創新與發展歷來為古今兵家所重視。
新知講解
在經濟領域中，借助機器博弈工具，在信息對稱的前提下，強化企業之間的合作，使企業獲得雙贏局面。例如，房地產與銀行信貸之間正是企業與企業之間，一種相互合作及非合作性不斷進行正負博弈的結果，在維護雙贏局面中，努力實現自身最佳利益。機器博弈在處理價格戰、激勵悖論等經濟領域問題中發揮著重要作用。
小組討論
以“機器博弈”為關鍵字，上網搜索機器博弈的應用案例。然后與同學開展交流討論，填寫表16-2。
序號 應用場景 特點
1 弈棋智能機器人應該具有哪些基本結構 狀態表示：將棋盤狀態轉換為計算機可以理解的格式。這可能涉及將棋盤狀態編碼成數字或向量。
優化算法：為了加速搜索過程，可以使用一些優化算法，如置換表、啟發式搜索等。
2 機器博弈有哪些應用 智能對戰游戲：機器博弈被廣泛應用于電子游戲中，如棋類游戲（國際象棋、圍棋）、撲克游戲（德州撲克等）以及電子競技游戲，以提供具有挑戰性的智能對手。
反思評價
學而不思則罔，思而不學則殆。對自己在本課中的學習進行評價，對照表16-3，在相應的O里畫“V”，在“其他收獲”欄里留言。
序號 學習內容 能否掌握
1 了解五子機弈棋智能機器人 能 √ 不能O
2 知道弈棋智能機器人的基本結構 能 √ 不能 O
3 知道機器博弈的基本應用 能 √ 不能 O
其他收獲: 通過機器博弈的學習，了解了機器博弈能夠模擬復雜的決策環境并提供智能決策支持。
06、單元扼要回顧
單元扼要
回顧
單元扼要回顧
07、單元學習評價
單元學習
評價
一、學習評價
請根據本單元各環節的學習情況，填寫單元學習評價表，從知識與技能、過程與方法以及情感態度與價值觀等方面，綜合評價自己是否達到了本單元的學習目標。
學習目標 是否達到目標
是 否
知識與技能 認識大數據 √
了解大數撼的特征 √
了解大數據處理的基本步驟 √
知道大數據處理的基本方法 √
了解大數據在各領域的應用 √
知道機器學習的概念 √
了解機器學習的基本思路 √
知道K-Means算法的概念 √
知道K-Means算法的概念 √
知道決策樹的就念 √
了解決策樹學習的應用 √
知道人工神經網絡的基本原理 √
了解人工神經網絡的應用 √
知道弈棋智能機器人的基本結構 √
單元學習
評價
學習目標 是否達到目標
是 否
過程與 方法 知道機器博弈的基本應用 √
在學習過程中，能根據本單元的實踐、觀察、練習等環節自主學習、動手操作，開動腦筋積極思考 √
能與同學交流，勇于嘗試不同的操作方法，總結歸納不同操作方法的特點，從而構建自己的知識體系 √
情感態度與價值觀 在本單元的探究、討論環節能積極主動地參與小組合作學習，勇于表達自己的想法 √
當其他同學碰到學習困難時，能主動幫助他們，在分組探究的過程中，形成小紐合作意識 √
單元學習
評價
二、學習體會
請從以下幾方面談談自己在本單元學習過程中的成長體會。
本單元對我啟發最大的是:
我不太理解的學習內容有:
我還學會了:
我還想學習:
智能決策支持：機器博弈展示了人工智能如何能夠提供智能決策支持，幫助人類做出更明智和有效的決策，無論是在棋類游戲、金融交易還是其他領域。
倫理和法律問題：某些情況下，機器學習可能會引發倫理和法律問題，例如在金融交易中，高頻交易所帶來的系統風險，或者在軍事應用中，智能系統決策所涉及的道德和法律責任。
人工智能影響決策：更好地理解復雜環境以及提高效率和安全性等方面具有潛在的重大影響，這些經驗可以指導我們更好地應用人工智能技術。
生物啟發式學習：受生物學的啟發，機器學習領域可能會借鑒更多的生物啟發式方法，如神經形態計算等。
08、知識拓展
知識拓展
1、代碼五子棋樣演示
知識拓展
2、人工智能介紹。
知識拓展
3、人工智能在生活中有哪些應用？
（1）智能助理：智能手機和其他設備上的語音助手（如Siri、Alexa、Google Assistant）利用自然語言處理和語音識別技術幫助用戶進行日常任務。
（2）醫療保健：影像識別技術可以幫助醫生診斷疾病，智能監護系統可以監測患者的健康狀況。
（3）智能家居：智能恒溫器、智能燈光系統和智能安全系統利用人工智能技術來提高家居舒適度和安全性。
知識拓展
4、如何學好人工智能？
（1）掌握數學和統計學：人工智能的基礎是數學和統計學。深入了解線性代數、概率論、統計學和微積分等領域對于理解機器學習算法至關重要。
（2）深入了解機器學習和深度學習：學習經典的機器學習算法（如邏輯回歸、決策樹、支持向量機）以及深度學習技術（如神經網絡、卷積神經網絡、循環神經網絡）。
09、課堂總結
課堂總結
通過綜合活動:機器博弈課程，我們探討了許多有關智能機器人的概念和技術，深入了解了智能機器人是如何感知周圍環境并做出相應決策的，這包括傳感器技術、環境建模以及路徑規劃等內容，更好地理解了智能機器人的本質及其在當今社會中的重要性。
板書設計
綜合活動:機器博弈
一、體驗弈棋智能機器人
二、弈棋智能機器人的基本結構
三、機器博弈的應用
四、單元扼要回顧
五、單元學習評價
課后作業
1、上網了解什么是智能機器人
2、上網了解智能機器人在生活中的應用
3、上網了解智能機器人對生活的影響
謝謝
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