机器人教案.docx

机器人教案第一课认识机器人 一、设计思想 本课的教学设计重点在于纠正学生对机器人概念认识的偏差，往往有学生会认为机器人就是像人形的，其实机器人的外形是千变万化的，但判断的标准只有一个，所以着手于机器人的判断标准来设计本课。 本课经过了两次试教在第一次试教时以教师讲解为主，一些概念都通过教师灌输给学生，学生没有真正意义上的实际操作.第二次试教时让学生自己来搜索相关的资料，渗透搜索的技巧，从而体现信息技术课堂的特殊性，使本课教学更具有学科特性。 本课出发点是站在机器人外部和历史的视角来认识机器人。主要任务是让学生获得对机器人的初步认识和了解。由“机器人的由来”、“机器人的种类”、“机器人的特征”和“机器人的发展”4部分内容组成。通过“机器人的由来”让学生了解机器人产生的时代背景、英文名字的来历及第一台机器人的知识，从历史角度对机器人有一个初步感受。“机器人的种类”主要是让学生了解一些具体的机器人，获得对机器人的特征的初步体会，并了解从应用领域来看，工业生产是最早也是目前最广泛的应用领域，其他的领域都是后面发展和拓展出来 的。“机器人的特征”是建立在学生对大量具体机器人材料的感知基础上，对机器人特点进行概括，建构一个初步的机器人特征的概念。“机器人的发展”主要让学生了解机器人研究和发展的趋势。 学情分析 对学生而言听到机器人这样的词汇比较新鲜，兴趣也比较浓厚，在浓厚兴趣中去研究、探索就更加有意义。我们在日常生活中往往对机器人有着这样的概念:机器人就是长得像人、可以自己运动的机器。学生这样认为，老师们也会这样认为。学生平时了解机器人有着不同的途径:电视里看到的，听人家说的，科幻书中看到的等等。让学生利用本身所掌握的网络搜索技巧从网络中获取相关知识，了解掌握有关机器人的基础知识，对机器人的特征、结构、判别标准有一定的认识。 六年级的学生还存在着较为浓厚的竞争心理，总是要做最好的、最强的，同时他们对生活中的信息技术也比较感兴趣，在这样的前提下学习研究更加有意义，效率也会更高。 教学目标 1.认识机器人的真正含义，纠正学生对机器人认识的错误概念。 2.通过搜索了解机器人的发展历史，感受科技的飞速发展。 3.了解机器人的特点，收集有关机器人的资料，能进行编辑、分类整理。 4.利用电脑绘画，综合学生技能，培养学生研究机器人的兴趣。 教学重点、难点 教学重点:机器人的发展历史。 教学难点:机器人的特点，能较快地、有针对性地收集有关机器人的资料。 教学策略与手段 从学生熟悉的电视剧导入课堂，在真实的情境中体会机器人与我们的密切关系，引导学生从生活中去寻找相关的例子来说明机器人无处不在，体会机器人的强大功能，对机器人产生浓厚的兴趣。 以任务搜索为主线，让学生在搜索中不断认识重组机器人的概念，同时利用机器人的判断标准能准确地判断出什么是机器人。 采用问题发现式教学，整堂课围绕着“什么是机器人”这样一个中心问题展开研究讨论，利用网络资源，学生自主探究。 课前准备 机器人实物，多媒体课件、绘画软件。 案例描述 第一个环节:谈话导入、激发兴趣。 同学们，你们看过快乐星球这部电视剧吗?让你印象最深的是哪个人物? 埃克，最能耐的就是发明东西，而且都是为人类做好事的。我们今天也来看看这些小玩意儿。 第二个环节:了解标准，落实概念。 你们认识它吗?机器狗、机器甲虫 你认识它吗?机器人。 你为什么说它是机器人呢? 哦，你是这样判断的，那到底什么是机器人呢? 请你利用“google”或者“百度”来搜索一下，并且跟同伴交流你搜索到的结果。 简而言之，机器人是一种自动化的机器，有感觉系统、控制系统、执行系统。 为什么一下子就能找到?有没有什么技巧? 第三个环节:兴趣正浓时，引入发展史。 原来机器人的外形是可以五花八门的，只要符合机器人的判断标准都可以成为机器人。那么最早的机器人是在什么时候出现的呢?由谁发明的?后来又是怎样发展的呢? 请你利用“google”或者“百度”来搜索一下。 我们怎样搜索比较合理、准确?找到之后认真阅读并且归纳，然后用Word简单记录关键性的词语。 交流机器人的发展历史，小结:其实机器人的发展史，大致经历了三个成长阶段。第一 代为简单个体机器人，第二代为群体劳动机器人，第三代为类似人类的智能机器人。 第四个环节:以机器人的分类，引出机器人的应用领域。 科技飞速发展，机器人也越来越多了，根据机器人不同的分类标准，可以将机器人分成 许多类别。那到底机器人是怎样分类的呢? 请你利用“google”或者“百度”来搜索一下:机器人的分类。找到之后，先用Word简单记录关键性的词语。 交流机器人的分类，小结:按应用领域分类:工用机器人，农用机器人，军用机器人 说得非常好，找到资料后你是怎样归纳的?有什么技巧? 第五个环节:同伴鼓舞，提升兴趣，总结畅想，科幻绘画。 1.看看同学们做的机器人。 2.说说生活中见到过的机器人。 3.在你的心目中机器人是怎样的?能做哪些事情?请用“画图”程序画出你心目中的机器人。 4.交流绘画:你的机器人能做哪些事情? 第二课 走近机器人 教学目标： 知识目标: 1.了解机器人各部分的功能和组成。 2.知道什么是程序，熟悉机器人编程的环境。 技能目标:学习操作和控制机器人的一般过程。 情感目标:培养学生的想象能力和学习机器人的兴趣。 教学重点：理解机器人的3个组成部分。 教学难点：理解程序的概念。 教学过程： 本课主要有两大部分内容:进一步深入了解和学习机器人基本的硬件特征和软件组成;掌握操作教学机器人的一般步骤。学生对机器人的硬件结构已经有了比较多的了解和学习，教师可以适当做一些演示和讲解，同时要引导学生认识到，光有硬件结构的机器人还是不能正常工作的，还需要有机器人能读懂的程序。展开介绍机器人配套软件的重要性、界面、图标等方面内容，再过渡到课堂教学机器人的一般操作过程和方法，这样综合起来，完成一个范例程序的下载、调试和运行。 根据不同的教学机器人和学生的信息技术水平情况，本节内容可以进行重新编写和整合。可以先在机房对机器人编程软件界面进行单独介绍和学习，尝试编写一段小程序，再进行机器人实践操作。也可以先讲解机器人的硬件结构，让学生有针对性地找一找，认一认 “机器人的控制器、传感器、执行器”等，学习机器人的编程软件。 本课要重点介绍教学机器人的操作步骤和方法，特别是在机器人软硬件的结合方面，应根据学生的信息技术能力基础，由简到难，逐步推进。一般可以让学生下载一段范例程序并尝试运行，观察学生的学习效果，有针对性地加以指导。 第三课 机器人邮递员 教学目标： 知识目标：1.通过机器人的组装，让学生进一步了解机器人。 2.初步学会顺序结构的程序设计方法。 技能目标：初步学会控制机器人，能让机器人走直线。 情感目标：通过动手操作机器人，感受操作机器人的乐趣。 教学重点：进一步掌握机器人编程步骤，学会顺序结构的编程方法。 教学难点：准确调试出“送信”的时间。 教学过程： 本课的主要知识点是让学生掌握机器人直行一段直线距离，学习机器人编程中最简单的“顺序式”结构。重点是要指导学生如何把理论设想转化为实际可操作的方法，并在实践中不断积累经验。 “走线段”任务对刚接触机器人没多久的学生来说，是有很大的难度和挑战性，主要是由于学生不知道该从哪里入手，没有直接可以借鉴的学习经验。因此，教师在选择教学模式时也应该充分尊重学生的学习特点，顺应学生的年龄和心理特点，从儿童化、趣味化着手，投其所好，让学生沉浸到机器人学习任务的愉快氛围中，接受困难的挑战，从而学到新的知识，掌握新的技能。因此，教师在教学时，可以采用任务驱动方式，通过课内竞赛等方法来实施。 第一次主题任务活动，还要教给学生如何进行分工合作，互学互助，提高效率。 实际教学时可参考以下过程: 教师通过谈话引入，提出一个学生比较感兴趣，又有一定挑战性的任务，准备让学生尝试。分析该项任务的主要活动内容，教师和学生一起讨论，根据机器人邮递员的任务要求，可以归纳出:让机器人走一段距离。接下去让学生思考:如何才能让机器人走一段距离呢? 机器人硬件需要怎么组装设计?如何来编程呢?怎么控制机器人走的远近呢有针对性地来解决这些问题。教师可以重点讲解如何来编写程序:分析任务，画出流程图，编写程序，下载运行，修改调试等。让学生有一个明确的操作概念和步骤。 由于本次任务具有一定的难度和挑战性，可以小组为单位，开展组内合作、组间竞争，通过一些课内比赛，激发学生的学习热情和合作精神。 第四课 机器人导游 教学目标： 知识目标：1.理解机器人产生转弯的原理。 2.知道如何让机器人转弯和如何控制机器人转弯的方向。 3.知道通过设置机器人转弯延时来控制转弯角度。 技能目标：学会编写机器人转弯的程序，能根据机器人运行情况，调试出转弯的准确时间。 情感目标：感受到用“模块化”解决问题的优点，体会将一个复杂的问题分解成几个问题分别来解决的思想方法。 教学重点: 将复合任务分解成简单任务来实现。 教学难点：机器人转弯的原理。 教学过程： 本课的意图是让学生控制机器人完成一个比较复杂的动作走折线。学生已经有了控制机器人走线段的经验，所以本课的目标首先是让学生体会如何把这个比较复杂的“走折线”问题分解成3个小问题:让机器人“走线段”“转弯”“走线段”。“转弯”是新的任务，因此，本课的重点和难点就是让学生理解机器人转弯的原理，会控制机器人转弯的方向和角度。 机器人旅行场地 教师可以先进行机器人演示，让学生观察机器人导游的实际效果，感受到机器人导游的过程，引导学生对过程进行分析，分解成几个可以实际操作的小任务，并把问题聚焦在机器人转弯上。对转弯的原理的理解是学生能否有效完成本任务的关键，教师可以通过引导生活中的一些具体的事例，帮助学生理解和体会机器人转弯时轮子的状态，知道通过控制轮子转动的方向和持续的时间可以实现机器人转弯特定的角度。 第五课 机器人卫士 教学目标： 知识目标：1.了解循环的基本原理。 2.了解哪些情况下需要用循环。 技能目标：初步学会使用循环的方法解决实际问题，完成机器人巡逻一周和不停巡逻的任务。 情感目标：体会到循环结构程序的优点，激发学生进一步学习程序的兴趣。 教学重点：用循环方法编写程序。 教学难点：理解什么是循环。 教学过程： 本课实际上是要求控制机器人走正方形路线，教科书这样设计有两个意图。首先，机器人走正方形路线，学生可以实践“模块化”的方法，对任务进行分解。机器人沿大楼巡逻一周，实际上可以分解成8个动作:4个“前进”和4个“转弯90°”的交替过程，如果把“前进和转弯90°”看成一个小任务，那么巡逻一周就是执行4次小任务。这样分析以后，学生运用已有的知识就可以完成巡逻一周的任务了。其次，任务的要求是“不停地巡逻”，如果学生运用原有的方法和经验，也就是运用顺序结构编写程序，这样的程序势必会很长，会使学生充分感受到顺序结构程序的局限性，从机器人周而复始走正方形的具体事件来引出循环，方便学生理解循环，并从这个具体案例中体会和学习运用循环编写程序的方法。 循环对学生来说是一个比较生僻的概念。采用讲解的方法，学生很难理解它的概念。教师可以先让学生采用已有的知识先完成机器人巡逻的任务，成功以后，再顺势提出新问题: 巡逻10周、100周怎么办?学生顺着这个思路想下去，就会发现，要写很长很长的程序。当学生对顺序方法设计程序质疑的时候，再提出循环的方法，这样能更好地帮助学生理解和体会循环的作用、好处。 初步理解循环以后，让学生找一找在从生活中有哪些循环的情况，教师可以简单地介绍循环的几种不同情况:不会停止的循环、规定次数的循环、不确定次数的循环等。 第六课 机器人避障 教学目标： 知识目标：认识机器人的传感器，初步了解机器人的传感器是如何工作的。 初步学会分支结构的程序设计方法。 技能目标：能把避障的实际问题转化成一个机器人信息处理的过程，能编写一个简单的程序来实现这个任务。 情感目标：体会到机器人的智能性，进一步培养对机器人学习的兴趣。 教学重点：编写含有条件判断的程序。 教学难点：传感器的工作原理。 教学过程： 本课主要通过让机器人完成“避障”来学习有关传感器的基本知识，进一步感受机器人的“智能”特点。重点是让学生通过对传感器的认识，了解机器人中的传感器是如何发挥作用的，从而对机器人的智能处理过程有一个初步的感受。 本课通过机器人避障的任务，强调障碍物出现的地方是“不可预知”的。正因为不可预知，所以不能事先设定好固定的时间来躲避障碍，必须要机器人自己来发现障碍物，这样引出传感器，让学生对传感器的作用有一个感受。 通过介绍一些常用的传感器，让学生了解机器人的“感觉器官”也是多种多样的，有像人眼睛一样的“红外传感器”，有像皮肤一样的“触觉传感器”，有像耳朵一样的“声音传感器” 有了这些传感器，机器人就更“聪明”了。 由于使用了传感器，编写的就不再是顺序结构的机器人程序，这里可以让学生初步感受分支结构的机器人程序设计。 本课第一课时可以通过创设情境，引出主题任务，通过围绕机器人避障问题的探讨，体会到传感器的应用需求，从而引出传感器的知识。通过介绍多种具有传感器的机器人，让学生充分感受到传感器的作用。还可以让学生课后去收集有关传感器的知识，进行交流。 第二课时主要围绕运用红外传感器来解决避障问题。先让学生了解红外传感器的工作原理，教师可以通过演示的方法展示传感器的效果。运用传感器后，有些机器人编写程序需要运用分支结构，如纳英特机器人，这里需要给学生讲解清楚如何把检测传感器的过程用分支模块来编写程序。对于乐高机器人，由于对传感器功能进行了封装，每个传感器图标的实际意义是“保持前面的动作直到传感器的值匹配设定值”，如果直接使用传感器图标编写程序，使用方法和等待图标是类似的，不需要设置分支结构。当然，也可以使用分支图标来实现。