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第8单元 第2课
（湘科2024版）六年级
下
控制系统与人工智能
1
核心素养目标
3
活动目标
5
练习提升
7
活动日志
2
新知导入
4
新知讲解
6
拓展延伸
板书设计
8
01
核心素养目标
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
在设计智能分类系统时体会环保价值，辩证讨论AI监控的利弊，养成技术应用中保护个人信息的安全意识。
运用图形化编程搭建语音控制垃圾桶模型，通过数据增强、迁移学习等案例探索优化AI算法的基本思路与方法。
理解智能垃圾桶“语音输入-文字匹配-触发动作”的工作逻辑，分析传感器、算法、执行器如何协同完成自动化分类任务。
认识AI如何模仿人类解决问题（如语音助手、分类垃圾桶），关注技术双刃剑影响（如监控预警与隐私风险）。
02
新知导入
在我看来，计算机计算机依靠传感器来接收外界的信息。就像我们的眼睛和耳朵一样，传感器可以感知光、声音、温度、压力等各种物理量，并将这些信息转化为电信号。例如，摄像头就是一种图像传感器，它可以将外界的图像转化为数字信号，让计算机能够处理和分析。编码就像是一个神秘的密码世界。它虽然看不见摸不着，却在计算机的世界里起着非常重要的作用。
随着技术的发展，人工智能已广泛地应用在控制领域，让控制变得更方便、更高效和更智能。例如，利用语音可以方便地控制家用电器；智能交通控制系统能大大提高通行效率；无人驾驶技术已实现部分自动控制驾驶等。
02
新知导入
为什么智能手表能提醒你‘该运动了’？
因为里面有心率传感器和运动检测器，AI会分析数据，发现久坐就通过震动马达提醒。
02
新知导入
思考
AI总把易拉罐认成水瓶，怎么改进？
在我看来，计算机计算机依靠传感器来接收外界的信息。就像我们的眼睛和耳朵一样，传感器可以感知光、声音、温度、压力等各种物理量，并将这些信息转化为电信号。例如，摄像头就是一种图像传感器，它可以将外界的图像转化为数字信号，让计算机能够处理和分析。编码就像是一个神秘的密码世界。它虽然看不见摸不着，却在计算机的世界里起着非常重要的作用。
用数据增强旋转易拉罐图片，或迁移学习金属物品特征，强化两者差异识别。
02
新知导入
在我看来，计算机计算机依靠传感器来接收外界的信息。就像我们的眼睛和耳朵一样，传感器可以感知光、声音、温度、压力等各种物理量，并将这些信息转化为电信号。例如，摄像头就是一种图像传感器，它可以将外界的图像转化为数字信号，让计算机能够处理和分析。编码就像是一个神秘的密码世界。它虽然看不见摸不着，却在计算机的世界里起着非常重要的作用。
无人驾驶汽车通过激光雷达扫描道路、摄像头识别信号灯，再经过AI算法综合判断何时加速或刹车，整个过程模仿了人类驾驶的观察与决策。
智能监控系统能自动识别视频中的人脸特征，对比数据库后触发警报装置。
02
新知导入
03
活动目标
初步了解人工智能及其与控制的关系。
体验在控制过程中运用人工智能技术。
04
新知讲解
一、认识人工智能
人工智能利用计算机来模仿人类的思维和行为，解决问题和进行决策，例如，智能扫地机器人可以模拟清洁工的扫地活动，机器翻译软件可以模拟人类对语言进行翻译，智能医疗设备可以模拟医生对疾病进行诊断，等等。
什么是人工智能
开动脑筋
1.你在生活中使用过哪些人工智能应用或设备？
04
新知讲解
小爱同学：我家的智能音箱，可以问它天气、定闹钟，还能讲故事。
作业帮APP：拍照搜题，AI会自动检查数学题答案对不对。
手机语音助手（比如Siri）：说“打电话给妈妈”就能自动拨号。
游戏里的AI角色：像《王者荣耀》里人机对战，电脑控制的对手会自动攻击。
智能手表：测心率和步数，如果运动太久会提醒我休息。
开动脑筋
2.这些应用或设备给生活带来了哪些变化或便利？
04
新知讲解
小爱同学帮我查资料、放音乐，不用自己动手搜。
作业帮APP能快速找到不会的题，比翻书快多了。
语音助手让我不用打字，说话就能定闹钟或打电话。
游戏AI让我一个人也能练习对战，不怕队友嫌我菜。
智能手表提醒我坐太久要起来动一动，保护健康。
开动脑筋
在某些领域，人工智能不仅能模拟人的思维，还具有超越人类思维的能力。例如，智能医学图像识别系统，对某些疾病的识别能力已超越了专业医生；人工智能下棋软件已战胜了人类最顶尖的棋手。
04
新知讲解
04
新知讲解
二、人工智能与控制的关系
人工智能技术能让输入多样化、控制智能化。在传统控制中，输入量可以是开关量或连续量，在人工智能技术的帮助下，语言、图像、视频等信息都可以作为输入量。在人工智能算法的帮助下，能够实现更复杂、更智能的控制。
人工智能与控制
信息链接
在某些领域，人工智能不仅能模拟人的思维，还具有超越人类思维的能力。例如，智能医学图像识别系统，对某些疾病的识别能力已超越了专业医生；人工智能下棋软件已战胜了人类最顶尖的棋手。
04
新知讲解
04
新知讲解
人工智能技术能让控制更加智能化。无人驾驶汽车通过对激光雷达超声探头、图像传感器等采集到的外部信息，以及汽车内部各种速度、温度和角度传感器等采集到的信息进行综合分析，利用人工智能算法输出加速、减速、转向或刹车等控制信息，实现高效的无人驾驶功能。
04
新知讲解
三、设计智能分类垃圾桶模型
垃圾桶是常见的卫生设备。综合运用控制技术和人工智能技术，能实现垃圾桶的自动化和智能化，更好地实现垃圾分类功能。
智能分类垃圾桶
开动脑筋
当人靠近自动感应垃圾桶时，它的桶盖会自动打开，当人离开后，桶盖会自动关闭。说一说，应该如何实现这个功能。
04
新知讲解
装一个感应器：比如红外线传感器，像垃圾桶的“眼睛”，当人靠近时能检测到。
连接小马达：感应器发现有人靠近，就通知马达转动，把盖子打开。
定时关闭：人离开后，感应器“看不到”人了，过几秒就让马达反转，盖子自动关上。
用电池供电：整个系统装个小电池，让感应器和马达有电工作。
探究实践
设计智能垃圾桶模型
实验目的：设计语音识别智能垃圾桶控制模型，体验人工智能在控制中的应用。
04
新知讲解
探究实践
设计智能垃圾桶模型
实验设计：能根据使用者对垃圾的语音描述，自动打开对应的垃圾桶盖，不需要人工判断垃圾的类别。
04
新知讲解
探究实践
设计智能垃圾桶模型
当使用者说出“塑料瓶”时，系统将语音识别成文字“塑料瓶”，再将“塑料瓶”与垃圾分类表中对应的“可回收垃圾”进行匹配，打开对应的“可回收垃圾”桶盖。利用LED灯模拟打开桶盖的动作。
04
新知讲解
探究实践
设计智能垃圾桶模型
04
新知讲解
输入语音 处理 输出
塑料瓶 识别、匹配为可回收垃圾 点亮蓝色 LED 灯
苹果皮 识别、匹配为厨余垃圾 点亮绿色 LED 灯
电池 识别、匹配为有害垃圾 点亮红色 LED 灯
探究实践
设计智能垃圾桶模型
实验准备：主控板、编程计算机。
04
新知讲解
探究实践
设计智能垃圾桶模型
实验过程：（1）在扩展中加载“语音识别”模块。
04
新知讲解
探究实践
设计智能垃圾桶模型
实验过程：（2）编写程序。
04
新知讲解
探究实践
设计智能垃圾桶模型
实验过程：（2）编写程序。
04
新知讲解
探究实践
设计智能垃圾桶模型
实验过程：（3）调试运行。
04
新知讲解
05
练习提升
1.描述将人工智能技术应用于过程控制的优势。
输入更灵活：AI能听懂语音、看懂图像（如对垃圾桶说“塑料瓶”就能开盖），传统控制只能用开关。
处理更智能：AI能自己分析复杂数据（如无人驾驶同时处理雷达、摄像头信息决定刹车）。
控制更自动：不用人参与判断（如监控系统自动识别人脸并报警）。
05
练习提升
2.设计自动识别分类垃圾桶实物模型，包括垃圾桶的结构、控制元器件和控制原理。
结构：4个不同颜色的分类桶（如可回收蓝桶），每个桶带可自动开合的盖子。
控制元器件：
语音识别模块：接收“塑料瓶”等指令并转成文字；
主控板：匹配文字与垃圾分类规则；
马达：根据指令打开对应桶盖；
红外传感器：检测人靠近后唤醒系统。
控制原理：人说出垃圾名称→语音模块转文字→主控板判断类型→触发对应桶的马达开盖，人离开后红外传感器检测到信号→延时3秒自动关盖。
06
拓展延伸
垃圾识别算法优化
数据增强魔法师：
通过旋转、裁剪训练图片，让AI认识各种角度的垃圾形态。
迁移学习小助手：
结合图像识别与材质传感器，双重验证垃圾类别。
06
拓展延伸
垃圾识别算法优化
模型瘦身计划：
压缩算法体积，让垃圾识别程序能在手机芯片上流畅运行。
多模态侦探：
借用现成物品识别模型，快速学会垃圾分类新技能。
06
拓展延伸
垃圾识别算法优化
错误进化日记：
记录AI分错垃圾的案例，针对性强化薄弱项训练。
人类导师反馈环：
收集用户手动纠错数据，持续优化识别准确率。
07
活动日志
活动日志 班级：XX 姓名：XX 活动名称 控制系统与人工智能
活动环节 1口认识人工智能 2口人工智能与控制的关系
（在对应环节画V）
活动完成内容 设计智能分类垃圾桶模型
活动完成度 口口口口口口口口口(100%)
活动小结 问题与反思：语法错误、编辑错误。
改进的方法：加强对控制系统与人工智能的理解。
08
板书设计
控制系统与人工智能
1.进行新知引入
2.掌握人工智能与控制的关系
3.设计智能分类垃圾桶模型
4.完成课堂练习
5.进行知识拓展
09
课后作业
01
根据本课内容，说一说人工智能与控制的关系。
09
课后作业
02
学完本节课，尝试设计智能分类垃圾桶。
09
课后作业
1、智能监控系统发现嫌疑人时，首先会触发什么操作？（ ）
A. 自动拨打110报警 B. 在数据库中对比人脸特征 C. 用语音提醒路人注意 D. 关闭所有摄像头
2、语音控制的智能垃圾桶识别“塑料瓶”后，盖子打开的流程是？（ ）
A. 摄像头拍照→AI分类→开盖 B. 语音转文字→匹配分类表→触发开盖 C. 红外感应人靠近→直接开盖
D. 用户手动按键→马达转动
3、训练垃圾分类AI时，若易拉罐总被误判为水瓶，最佳改进方法是？（ ）
A. 增加更多水瓶图片 B. 删除所有易拉罐数据 C. 用数据增强处理易拉罐图片 D. 关闭AI的识别功
4、无人驾驶汽车判断是否刹车，主要依赖什么设备？（ ）
A. 智能音箱和麦克风 B. 激光雷达和图像传感器 C. 温度传感器和电池 D. LED灯和马达
B
B
C
B
09
课后作业
6、请描述设计语音控制智能垃圾桶时需要哪些关键部件，并说明它们的作用。
7、智能手表检测心率后提醒休息，说明它内置了传感器和AI算法。（ ）
8、迁移学习是指压缩算法体积，让AI在手机芯片上运行。（ ）
9、智能垃圾桶的盖子通过红外传感器检测人是否靠近。（ ）
语音识别模块：将用户说的垃圾名称（如“塑料瓶”）转化为文字；
主控板：接收文字信息，匹配垃圾分类表并判断对应垃圾桶类型；
LED灯/马达：模拟执行开盖动作（如点亮可回收垃圾桶的LED）；
电源：为整个系统提供电力。
对
错
对
