川教版信息技术九下第1课《机器人简介》word教案[wwwedudownnet].doc

第一课机器人简介教案设计一、 教案背景1，课时：12，学生课前准备：一、 预习本节机器人简介知识，并利用互联网上“百度”搜索引擎收集关于“机器人”知识信息。二、 认真完成老师布置的课后作业及预习任务。二、 教学课题通过学习，使学生充分认识到“机器人”技术是人类最伟大的发明之一，它将随着人类科学技术的进步，以飞快的速度向实用化、智能化迈进。通过本课学习达到如下教学目标：1 科学知识目标：（1）能够描述机器人的三大特点。（2）通过了解机器人的发展历史，能让学生发挥想象预测未来机器人发展。2科学探究目标：（1）能够通过【百度搜索】搜集和整理有关机器人的信息资料。（2）能够通过逐步深入学习最终按照生活、学习需要设计自己的机器人。3情感态度、价值目标：培养学生对机器人的兴趣；培养学生关心科技、热爱科技、勇于探索的精神；重视学生获取知识的能力、想象力、动手能力。三、 教材分析本课是根据吉林省教育出版社的初中必修课教材初中信息技术八年级下册第六单元第一节机器人简介的教学目标制定的教学设计。其本节教学内容主要分三部分：第一部分认识机器人；第二部分机器人分类；第三部分机器人的发展历史。虽然教学内容多，但通过学习能够让学生认识、了解机器人，顺利完成本节教学任务。【教学重点与难点】 教学重点：机器人的概念、特点；学生的自学能力、探索精神的培养。 教学难点：机器人的概念、特点；学生的想象能力的培养。 【教师授课前准备】教师在授课前用百度在网上搜索“机器人”的相关教学材料，找了很多教学素材，当教师确定课堂教学形式和方法及过程后，利用百度搜索上搜索到的关于机器人视频及图片进行新课的引入；百度搜索上搜索到的图片引入机器人的分类教学；百度搜索上搜索到的关于机器人发展资料及图片引入机器人的发展历史教学。将其做成课件并在课堂上应用，会增强课堂气氛和教学效果。同时，利用百度搜索到的资源，利于教师突出教学重点、突破教学难点。四、 教学方法思考探究分析法、解疑综合归纳法、自主搜索讨论法。五、 教学过程（一） 引入新课：教师引言：同学们，我们今天老师将带领同学们探讨神秘而有趣的机器人世界，相信提到机器人同学们不会陌生吧？我们在电视和电影上看过机器人像变形金刚、星球大战我们一切欣赏一下。媒体展示【百度视频】变形金刚 片段【百度视频】星球大战 片段教师引言：课前，同学们通过网络、电视、等多种途径，搜集了好多有关机器人的资料和图片，下面同学们给老师展示一下。学生活动：通过网络共享展示事前在【百度搜索】中整理的资料图片。（二） 知识传授认识机器人教师活动：同学们，从【百度搜索】中得到的机器人图片和视频非常好！可以看出我们学生热爱科学的热情非常搞，信息能力非常好。今天，老师也为大家带来了一些机器人图片，让我们一起畅游吧。展示机器人图片，并简答介绍，下表为部分图片。媒体展示学生活动：欣赏教师的图片，思考你对机器人的理解是什么？教师活动：欣赏完教师的图片，同学们，到底什么是机器人呢？是不是只有在高科技实验室、科幻电影里面具有与人类相似的形态的才叫机器人呢？学生活动：开始讨论，自由发言教师活动：总结机器人是一种自动化的机器，具备一些与人或动物相似的智能能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。教师活动：现在，我们来概况一下，机器人有哪些特点？同学们自由发言。学生活动：相互交流（有胳膊、大脑；听话、会思考；跟人一样，听人指挥等等）教师活动：同学们，说的都非常好！把教材翻开113页，我们看机器人具有：有人类的功能；根据人的编程能自动工作；具有一定的机器人智能三个特点。（三） 知识传授机器人发展历史设计意图学到这里，学生已对机器人产生了兴趣，教师可以在学习兴趣高涨时介绍机器人的历史，可以增加学生对机器人、对信息技术的学习兴趣。教师活动机器人的出现，使人类摆脱了繁重危险的体力劳动，标准着人类社会的进步。 媒体展示播放课件教师活动教师详细介绍机器人发展个阶段的特征，重点介绍智能机器人的知识，激发学生的兴趣，为下面的进一步学习打下基础。（四） 巩固拓展知识教师活动现在，请同学们以小组合作的方式，通过互联网中的 【百度搜索】 查找，学习在不同领域上还有哪些机器人？现在最新技术的机器人有什么特征？未来机器人是什么样的？学生活动自由操作、讨论、联想。（五） 布置任务任务内容观察现实生活中的机器人，尽可能的多发现，然后看看他们有什么功能特点，并总结出来。另外，通过网络中【百度搜索】了解美国、日本等国外机器人发展和我国机器人事业发展。（六） 板书设计机器人简介什么是机器人机器人的特点机器人的发展历史六、 教学反思首先，课堂的导入是学生主体地位的依托，也是教师主导作用的体现。教师要格外重视课堂导入设计，要创造良好的氛围，调整学生的情绪。更何况现代教学论认为：教学效果在很大程度上取决于学生内在心理状态（即情感心理状态）。信息技术课主导应用任务驱动法展开教学。这样机械地应用任务教学法，学生不免对信息技术课产生一丝厌倦。如何在课堂导入环节下功夫，自然而然地引入到课堂所要完成的任务上来，是一堂课良好开端的关键。在本课中开始我向学生展示了在【百度图片】和【百度视频】中整理的关于机器人的图片和有意思的视频，效果不错，学生的注意力一直围绕着本节课，使教学活动能够顺利开展，学生对知识的掌握程度较高。在传授新课中大胆放手让学生去尝试，从中了解学生的操作水平面，适时调整教学策略。在教学中按照新课程的教学理念，教师要求学生分组学习，独立完成信息采集任务，锻炼学生的自主探索精神。在自评与互评环节，由于评价项目较多，有的学生没有充分理解教师的要求，导致评价环节开展的不顺利，这就要求教师在学生自我评价前引导学生理解各项评价的要求。任务完成后教师从学生中寻找优秀作业（作品），通过对优秀作业（作品）的讲解来突破教学环节，既解决了问题，又给优秀学生以展示的机会，对这些学生在信息技术的探索中无疑注入了强劲的推动剂。 第三课 制作能爬行的机器人一、  教学目标：    1、知识目标：学习使用 ROBOLAB软件编制程序，会搭建具体的机器人     2、能力目标：通过实践培养学生的观察能力、动手能力、创造能力，具体要达到：     、能够使用乐高编程软件；练习用电脑控制机器人，启动机器人；     、学会简单的搭建技术    3、情感目标：培养学生对待知识的科学态度和辩证唯物主义观点。培养学生探索机器人的兴趣和科学精神。培养良好的生活习惯、与人的沟通与合作、对他人的尊重、面对困难的毅志力与自信心的树立及时间的合理分配和利用。 二、  教学重点、难点：     重点：编程软件的使用。 难点：编写程序的逻辑思想。     三、  教学方法： 以学生直接体验为主，并辅以教师启发、引导。     四、  教学准备： 乐高机器人套装、电脑、网络教室。     五、  教学过程：     1、 引入：通过前面的学习，我们已经知道了怎样跟机器人交流。今天，我们具体搭建一个机器人，让它按我们的要求工作。    2、新课：首先我们还是要再次熟悉一下今天我们要使用的翻译家“乐高编程软件”。     步骤一      介绍基本图标功能     从电脑桌面双击其快捷方式，即可进入robolab 的编程主界面。（图一）      主界面上有三个菜单项：管理员、编程者级别和 研究者级别，以及三个按钮：帮助、退出和说明。点击编程者级别菜单项进入其界面（图二），它的界面菜单分为导航者与发明家两大级别，每一级下有三个小项：水平、主题和程序。    一般编程分为三个步骤：     1、根据模型从功能板上选择所需的图标        2、在编程窗口里合理布置图标，并进行连线      3、 程序的下载      a、当功能和工具模块不在编程窗口显示时，可通过点击菜单栏里的Windows,分别选取show tools palette（显示工具面板）和show functions palette（显示功能面板）来使它们出现     b、工具模块中主要用到的几个说明：  1-操纵工具（operating tool）:    2-定位工具（postioning tool）:可选取、移动物件    3-标示工具（labeling tool）:编辑注解或文字输入    4-连线工具（wiring tool）:连接图示区内各结点   5-弹出工具（object popup）   6-滚动工具（scrolling tool）   7断点工具（set/clear breakpoint）   8探针工具（probe data）   9颜色工具（get color）   10-着色工具（set color）  注：图标的选取一般选用定位工具；连线使用连线工具       c、 图标的抓取及连线说明: 把光标移到功能模块上,选取所需的图标点击一下，然后把鼠标移到适合的位置再点击一下鼠标，则完成了图标的抓取过程；把鼠标移到工具模块上，在连线图标点一下，便可进行连线。当把鼠标移到将要进行连线的图标上，图标会不停的闪烁并出现黄色的端口提示，在所要进行连线的端口点一下，然后移到另一端口再点下，即可完成连线过程，连线正确为一条粉红色的粗线，不正确为黑色的细虚线。     步骤二：  搭建一个任务机器人     现在我们以一个简单的例子来说明：目的：制作一辆直线竞速车，要跑得顺、跑得好， 车子不能一跑就散了。   1我们用两个马达控制车轮      2. 左图中使用了一个L型的积木，它的作用是什么？    3、小车轱辘擦边如何解决？      4想想图中各部分结构的作用？      步骤三、   演示图标对机器人的控制     下面我们给机器人编写一个往返跑的程序     注意观察两个程序有什么不同？    答：刚才我们说过连线正确为一条粉红色的粗线，不正确为黑色的细虚线。因此，只有第二个程序能够正确执行。    3、课堂体验：让他们从具体的搭建过程中感受力学知识；从控制马达的转动中体验电学知识；从电脑控制机器人运作 体验信息技术知识。并在动手做的过程中观察、体验、思考：我学会了什么？我怎样才能做得更好？这与我们的生活有什么联系？     六、  布置课后探索思考：     （1） 我们能为这个机器人设计更多、更好的动作吗？     （2）今天学的机器人同我们自己家的电器有什么关系？  本课旨在通过一个实例，让学生了解机器人制作的基本过程。  正如教材中所叙述的那样：“机器人的制作是一个循序渐进的过程，首先我们需要确立目标，思考和讨论我们需要设计制作一个什么样的机器人；第二步，需要设计和搭建机器人的“身驱”；第三步，在计算机上为机器人编写程序，再通过通讯下载线，将程序下载到机器人内存中；最后就是让机器人独立运行，测试机器人是否能按我们的意愿完成任务；然后再回到第一步，改进机器人。”“机器人的制作过程是一个有趣的，富有挑战性的过程，同时也是培养和检验综合能力的过程，需要我们发挥自己的创作才能，综合利用各种知识，充分发挥团队合作精神，才能很好地完成制作。”一般说来，制作一个机器人需要经过三个步骤：整体构思、机械搭建、编程调试。在这其中，整体构思是十分必要的，机械搭建是十分重要的，编程调试是十分困难的。  在本案中，作者将教学目标确定为：“学习使用 ROBOLAB软件编制程序，会搭建具体的机器人”、“通过实践培养学生的观察能力、动手能力、创造能力，具体要达到：、能够使用乐高编程软件；练习用电脑控制机器人，启动机器人；、学会简单的搭建技术”是基本正确的。  在教学过程中，作者以“乐高编程软件”的基本图标功能为线索，以制作一辆“制作一辆 跑得顺、跑得好，车子不能一跑就散了的直线竞速车，为实例，介绍了“整体构思、机械搭建、编程调试”这三个基本步骤，教学目的基本达到。第9课 在仿真环境中走迷宫 教案 教材分析：1 教材概况仿真系统以优化机器人硬件和软件设计、缩短研发周期、节约成本为特色，解决机器人设计过程中的不足。本节是全新的一节，主要以纳英特的仿真系统来介绍，通过其NSTRSS软件的介绍，掌握如何搭建场地，如何在仿真状态下设计一个机器人，在仿真环境下测试机器人三个大部分。 教学目标知识与技能： 认识仿真下的虚拟机器人； 能用NSTRSS设计场地、构建机器人并利用仿真环境进行组队测试。情感态度与价值观：自由无限，创意无限，只有想不到，没有做不到。2 教学重难点 重点：用NSTRSS仿真系统设计迷宫场地；搭建走迷宫的机器人；利用仿真环境进行组队测试。 难点： 设计场地；搭建机器人。学生分析： 通过上节学习我们了解了传感器，并使用它们进行走迷宫的实践练习，对走迷宫的机器人从设计到算法分析、程序设计都有一个了解，那么如何更加高效的设计我们自己的机器人并调试出来，我们可以使用虚拟仿真软件来完成任务，有了本节内容他们会更加有兴趣投入到机器人的创新、创造活动中来 。教法与学法：1 教法：示例讲解 任务驱动 辅导答疑2 学法：仔细观察，多动手实践，讨论交流 教学设施 多媒体网络教室，NSTRSS仿真系统，仿真专题论坛系统教学过程：引入 在前面的课程中我们学习了有关机器人相关知识，并自己去动手设计、搭建、调试了相关任务的机器人。今天我来学习虚拟机器人，进入仿真系统的走迷宫机器的仿真演示。一 、关于仿真系统什么是仿真系统？仿真系统是机器人的设计、实现，完全在虚拟的环境中，以虚拟的形式出现，它以优化机器人硬件和软件设计、缩短研发周期、节约成本为特色，解决机器人设计过程中的不足。二，初识NSTRSS软件NSTRSS是NST科技新近推出的一款以.NET平台为基础，使用Microsoft DirectX9.0技术的3D机器人仿真软件。用户通过构建虚拟机器人、虚拟环境，编写虚拟机器人的驱动程序，模拟现实情况下机器人在特定环境中的运行情况。NSTRSS与市面上的同类产品相比，它具有如下的特点：1 全3D场景。用户可自由控制视角的位置，角度，甚至以第一人称方式进行场景漫游。2 逼真的仿真效果。采用虚拟现实技术，高度接近实际环境下的机器人运动状态，大大简化实际机器人调试过程。3 实时运行调试。运行时，依据实际运行情况，调整机器人参数，帮助用户快速实现理想中的效果。4 自由灵活的机器人搭建与场地搭建。用户可自由选择机器人及其配件，进行机器人搭建，可自行编辑3D训练比赛场地，所想即所得。5 单人或多人的对抗过程。用户可添加多个机器人，自由组队进行队伍间对抗。6 与NSTRobot无缝连接。NSTRobot生成的控制程序代码可有NSTRSS直接调用，大大节省编程时间。NSTRSS带您进入全新的3D仿真世界，自由无限，创意无限。7，系统配置要求操作系统:win98,win2000全系列,winXp,win2003 server运行环境:.Net Framework v1.1,DirectX 9.0c最低硬件配置：600MHz以上主频的CPU,128M内存,8M显存以上的3D显卡.支持1024×768分辨率,16bit颜色的监视器，声卡。推荐配置：1G以上主频的CPU,256M内存,64M显存的3D显卡，支持1024×768分辨率,16bit颜色，75Hz刷新率的监视器，声卡。 3，打开C：PROGRAMFILENSTRSSNSTRSS.EXE 启动系统。其C：PROGRAMFILENSTRSS下MAP目录存放场地背景图，而ROBOT目录下存放仿真机器人。4，先睹为快。进入仿真系统，选择“快速启动”运行“机器人走迷宫”，感受一下三维立体空间中的机器人仿真运动。如下图所示：三、搭建仿真场地任务要求：画场地底图；导入场地图到仿真系统中；搭建场地实物1， 画场地底图底图是搭建场地的依据，比赛中一般对场地的大小、颜色等均作一定要求，一定要按要求的大小（实际尺寸）作图。如一个2.5M*1.5M的场地，文件的尺寸应为250*150像素。2， 实例画一个迷宫底图，并保存到MAP文件夹里，文件格式为JPG，文件名为“我设计的迷宫图地图”。（师）实例化： 3，导入场地图（师演示）步骤：1，打开仿真系统的主菜单的“场地编辑”进入场地搭建窗口。 2，在表示场地的“绿地”上单击右键，选择“设置属性”，这时窗口的左边会弹出场地属性设置对话框；3，在“场地纹理”中选择巳保存的场地图文件，如“我设计的迷宫图地图”；4，按住左键移动，改变视角，和观察视角，其效果图如图9-6所示； 5，确定。4，场地实例搭建 搭建场地的墙壁，墙壁由“方体”代替。方法步骤：1，在“现有部件类型列表”中选择“方体”，此时屏幕左上角有一个“方体”预览；2，单击“添加部件”，方体被加在场地中；3，右键选取“方体”，选择“设置属性”； 4，设置其颜色、重量、长、宽、高和位置。注意：可以采用复制、粘贴加快搭建。部件的位置和方向不能用鼠标拖动，只能用属性设置面板中箭头按钮移动位置，用“”旋转方向。其旁边的移动倍数，如*10,*5等可调整其移动速度。5，动手做一做（学生活动） 将场地底图发到每一个机器的MAP目录下，要求学生搭建其它墙壁并安放圆柱形的家具。 教师辅导、答疑。四、搭建机器人该模块利用系统提供的各种机器人配件完成机器人从零件到整机的搭建。系统采用装配点的思想，快速、准确的实现配件的装配过程。机器人搭建环境：在主菜单中选择“机器人搭建”，进入搭建窗口。窗口右边的搭建面板介绍：选择要搭建的机器人类型：选择新建，则从机器人最原始状态开始搭建；选择其他项目，则对已搭建完成的机器人进行编辑；巳完成的机器人有祼机、走黑线机器人、迷宫机器人、灭火机器人、指南针机器人。：选择需要搭建的部件种类，用以快速查找部件。主要类型有：传感器，轮子，马达。：当前机器人组件类型所包含的具体配件。：用右键选中3D中的部件，点击可从参数设置从设置部件的位置、方向等各个参数。：选中现有部件类型列表中的部件，点击可添加此部件到“工作桌面”。：用右键选中3D中的部件，点击可删除此部件。演示：安装马达和轮子步骤方法：1， 初始化机器人；l 选择“新建”，右键选中“机器人主机”，这时机器人主机被一个白色的立体框框住，表明处于选中状态；l 参数设置，选中机器人进行三维空间的调整，以X，Y，Z三个方向的坐标来调整；l 前后左右位置的调整：选择如“XZ平面（俯视）”，用前、后、左、右四个按钮来分别进行调整；l 上下位置的调整：坐标平选择“XY平面（正视）”，以上、下按钮来调整；l 旋转时，点击“”来旋转，分别绕“X，Y，Z轴”旋转。2， 安装马达通过“添加部件”按钮将选中的配件添加到屏幕（即“工作桌面”）后，鼠标左键选择当前添加的配件的装配点，再选择装配目的装配点，即可完成操作，具体下所示：l 选择当前添加的配件，如：Z马达，按下鼠标左键拖动，翻转目标，选取其中一个合适的装配点。l 按下鼠标左键拖动，翻转目标，选择一个合适的停靠点，如下图所示：即可完成装配。装配结果如下图： l 安装角度的旋转：选中旋转目标配件，右键打开“属性设置”，通过按钮，即可实现配件的旋转，注意：一旦配件已被安装，则只能以装配点为旋转中心进行角度的调整。如下图：l 拆卸零配件：选中拆卸目标，右键打开“属性设置“，通过“上”、“下”、“左”、“右”按钮可进行拆卸操作。l 设置马达“端口号”参数，左马达的端口号为0，右马达的端口号为1；l 点确定。3， 动手做一做安上万向轮 （学生活动）同学们自己动手做一下，给机器人安上万向轮。教师指导。注意，装配点的选择，让机器人平衡。 4，动手做一做安装传感器 （学生活动） 分别在机器人的前方、左前方45度处和左侧为机器人安装红外传感器。将其端口分别设为9、10、11。 方法：l 选择传感器类组件中的“红外避障传感器”，单击“添加部件”；l 调整其位置到机器人的正前方；l 右键选择它，单击“参数设置”；l 设定其端口号为9；l 拖动“感应区夹角”和“半径”的滑块，设置其探测范围，这时设定为30。也可根据实际情况，调整其范围；l 单击“确定”；同上，安装第二、第三两个红外传感器，设定好后点“完成”，以“我的迷宫机器人”为名保存。五、在仿真环境中测试机器人 单击主菜单的“进入仿真”，在这里进行：机器人组队设置；机器人与场地的合成；仿真运行；1， 组队设置就是对仿真比赛的规则、场地、分组情况以及机器人和其控制程序进行设置。如下图所示：其中左侧面板为设置面板，右边面板为内容预览面板。规则选择：选择比赛规则，如要编辑规则，可使用规则编辑器。场地选择：选择与项目相适应的比赛场地。分 组：选择比赛队伍名称，将各个队伍加以区别。名 称：编辑机器人名称，作为仿真中的机器人代号，接受中英文、数字。程序代码：选择程序，作为机器人的控制程序，这里选走迷宫。该列表内包含“浏览”，“新建”两个固定项目，其中“浏览”可打开应用程序安装目录以外的用户程序，执行完该操作，该文件则被被加入到当前程序列表中。“新建”则调用程序编辑器，新建一个机器人控制程序。机 器 人：选择已搭建完成的机器人“我的迷宫机器人”。加 载：打开保存的历史仿真项目。下 一 步：设置完成，进入下一步（机器人场地合成），如果有信息未设置完成，将无法进入下一步，并且会有相应的提示。2， 机器人场地合成该步骤完成机器人在场地中的初始位置设定，并且可以保存当前的仿真项目，供以后快速启动之用。进入该界面以后，窗口的左上角将会列出当前所有可用的机器人，点击机器人之后，按照提示，单击鼠标左键确定机器人在场地中的放置位置。图示如下：（注：如果场地中已经包含了起始点，则系统将自动设置机器人到起始点位置。）返 回：返回到上一步（机器人组队设置）保 存：保存当前仿真项目，供快速启动使用。进入仿真：进入仿真运行界面。3， 仿真运行教师示范机器人按照预定的设置，在控制程序的控制下完成预定的功能，系统将依据场地、机器人的搭建情况等因素进行较为真实的过程模拟。图示如下：1 各控制按钮的说明加载控制程序：在机器人选中的情况下，可变更当前的控制程序。注：如果机器人正在运行中，系统将会有提示用户首先暂停机器人的运行。开始：默认情况下，当前场景中所有的机器人将开始运行。如果某个机器人被选中，则只会运行选中的机器人，而其他的继续处于停止状态。同时，计时器开始计时。停止：默认情况下，当前场景中所有的机器人将停止运行。如果某个机器人被选中，则只会停止选中的机器人，而其他的继续处于运行状态。同时，计时器停止计时。复位：默认情况下，当前场景中所有的机器人的位置，程序等将被重置回初始状态。如果某个机器人被选中，则只会复位选中的机器人，而其他的继续处于运行状态。此时，计时器处于停止状态。俯视：从顶部向下观察整个场景。正视：从场景正前方观察整个场景。侧视：从场景的正左方观察整个场景。选择机器人或其零部件或者场地时，将显示选中物的状态，示例如右图：代码显示：显示当前选中机器人的控制代码以及当前执行的具体语句。机器人停止运行的状态下,双击代码显示列表可打开程序编辑器。显示部件本地坐标系：控制各个物体（部件）本地坐标系是否显示。（注：所谓的本地坐标系是以各物体（部件）的中心点为坐标原点的坐标系统。）返回主菜单：返回到系统主菜单。4， 保存项目文件将设计的项目保存起来，以便“快速启动”中观看运行状况。如图9-18所示。六、探索活动（学生活动）每一个同学按步骤完成仿真走迷宫机器人。教师辅导、答疑。七、我形我秀（学生活动）秀出自己的仿真迷宫机器人。八、后记第10课 轨迹机器人 教案教材分析：3 教材概况 本节课是知识缧旋性上升中的综合性知识的一部分，在前的几节课中我们学习了关于机器人主机、传感器，并用实验完成了机器人走迷宫的项目任务，在此基础为了加快学习步伐我们介绍了在仿真环境中如何构建一个机器人来完成我们自设的任务，有了这些知识，我们巳对机器人的相关知识有了深入的了解和掌握，在此基础上我们学习本节的沿着某一特定路线运动的轨迹机器人，让我们的知识进一步深化；在学生的创造、创新、综合素质方面可以进一步的体现。 教学目标知识与技能： 学习乐高的光电传感器；搭建一个轨迹机器人，在图形编程方式下完成走轨迹；学习图形编程语言（ROBLAB）的条件分支、循环、容量的使用；过程与方法：举例拓展视野，情景导入； 作品分析，主题研究，巩固知识，提高应用所学知识解决实际问题的能力 自主探究，并发现问题；总结方法，解答疑问。 树立模范，利用活动组，形成比干追，对表现突出的给予一定的奖励。情感态度与价值观：人人争做优秀4 教学重难点 重点： 乐高光电传感器的使用；轨迹任务的分析、流程图、编程，搭建一个轨迹机器人；ROBOLAB编程工具的补充介绍，并介绍其中的条件分支、容器、循环的使用。 难点： 写流程图，编走轨迹程序；分支、循环、容器的使用。学生分析： 学生对此课非常感兴趣，但课堂中合作要加强，课后设备的整理、规范应形成习惯 。教学过程：一、关于轨迹机器人 通常我们把沿着一定路线运动的机器人，叫做轨迹机器人。近年国际、国内各地组织的各级青少年机器人竞赛活动中，每一次竞赛活动轨迹机器人的活动项目是最多的。如，机器人滑雪，沿固定路线运动，机器人穿越障碍，机器人灭火等项目。轨迹机器人的共性是：它是搭建、控制机器人沿着一定路线运动，识别场地中特定颜色标识，利用机械结构、应用传感器、编程控制的一项基础又具挑战性的机器人研究活动。现在请大家观看一些关于机器走轨迹的视频：机器人营救，机器人灭火，单光感走黑线，小学滑雪，城市交通，打保龄球示例图示1：目标通过视频让学生对轨迹机器有一个了解，为下面教学起到引领作用。二、乐高机器人的光电传感器 通过上面的视频和学习，我们了解到了什么是轨迹机器人，轨迹机器人是挑战性很强的研究活动，各种活动都少不了用到一种让机器人来识别场地，辨识颜色标识的光电传感器，现在我就以乐高的光电传感器来给大家介绍一下。在前边的课程中我了解到光电传感器传感器相当于机器人的眼睛，那么再来学习一下光电传感器的知识：接收光发红光 乐高光电传感器原理和功能：光电传感器机器人的眼睛，它是主要无件是一个发光二极管，有两个灯，工作时，一个灯发红光，一个灯不发光只接收反射回来的光线。在将其接在RCX的输入端口上，打开电源按下VIEW按钮，可以在RCX的LCD上读出当前的值，如书上图10-2所示，其值范围为（0100），光线越亮，值越大，反之越小。动手小实验：1，把光电传感器接RCX的输入端口1，打开RCX，按下VIEW按钮，读出其LCD上的值。2，同一，用光电测出不同颜色的光值：黑色反光值：（<41），白色反光值：>50，蓝色反光值应：(40 , 43)，红色反光值与白色接近，因其反光值是一样的。三、单光感走黑线 1，任务描述 搭建一个单光感机器人，沿着一个封闭的黑色轨迹线运动，线宽2CM。 2，算法分析，画出流程图当光电位于黑线上，C马达停，A马达前进，车右转直到光电检测到白色，即脱离黑线；当光电位于白色区，A马达停，C马达前进，直到光电检测到黑色，如此重复利用一个光电传感器走S型黑线。具体流程图见书P10-4所示。（重要的是教师演示，学生自己推导一次）3，搭建机器人如右图所示：测出黑线的光值为404，根据分析在ROBLAB中写出单光感走黑线的程序，如下图：提示：先介绍ROBLAB及其编程环境，了解图形编程的方便、快捷、直观、高效。程序注释：1， 光感条件分支语句：根据与给定的光感值条件比较大小，由比较出的不同结果作出相应的动作，如马达转或停。默认的是1号输入端口（没有指明端口时）。 2，分支合并，凡是用到分支语句都需要用合并图标，否则就要出错。3，着陆图标：，跳转图标：；它们表示无条件循环，根据不同条件从跳转地跳回到着陆区后又开始执行，它们必须是同一颜色的跳转，可以从不同地方返回到唯一的开始区（着陆图标的位置）。 补充：ROBLAB提供5种颜色的跳转，当要使用多出5种时，使用白色着陆和跳转图标，下面用相应的常数数值表示，如图所示，但一定要用同序号跳转图标。5，下载、调试机器人 每一组同学下载程序到RCX中进行调试，看一看有何问题？能否走黑线？成功率高吗？6，程序的优化通过调试我们发现当前测的光感值40时能够大多完成任务，但随着时间和地点不一样，光值为发生变化，这样就不能走黑线了；那么我们有没有解决的办法，让机器人自己自动取得光值呢？要想解决这个问题，我们必须引入一个容器概念，如下面几个图所示介绍一下容器的使用：表示读出1号输入端口上的光电值，并把它赋值到红色容器中，相对于给变量赋值。表示给红色容器的值加上4后再赋给红色容器。表示光感分支图标的1端口的值与红红容器的值做比较，根据比较不同做出相应的动作。有了以上的知识新那么现在我们就来优化我们的程序吧。程序见书上P69图10-7所示，下载并重新调试，观察成功率是否高了。四、用双光感走轨迹1，问题展现，引出新课 通过前面的实验和学习我们了解到单光感走一个闭合（没有交叉点）环路是非常成功的，现在我们在如书图10-10所示的轨迹线运行，起点可以任地方，看能否成功？实验3次。通过大家动手做，我们请几个组来介绍一下他们组的情况。我们发现几个组都有同样的问题，单走黑线没有交叉点时很成功，但一遇到交叉点和拐弯时，机器人就不知道走哪边了，机器人就乱走了，3次成功走完一次的都没有，请问是前面的程序不对吗？不是。是环境光影响吗？不是，可以走黑线。那是不是我们的机器人结构有问题呢，我们用什么方法来解决呢？（同学讨论，提出看法、想法）2，解决问题的办法 通过大家讨论和实践，我们需要重新分析任务、要求，改进不足。 我们发现此任务中心仍是走黑线，只是有转弯和交叉点，这就是问题的所在。要解决它们，我们需要把光感位置改在车头的两边，用两只光电来判断黑线，也称为骑黑线法，方法是：两个光电分别位于黑线两侧，当1，3号光电在白区或黑线上时，机器人前进；当1号光电在白色区，3号在黑线上，机器人右转；当1号在黑线上，3号在白区，左转；机器人的动作与光电的位置关系如图10-12所示：流程图为：YYNNY程序结束程序开始循环开始A，C前进1号光电>红色容器值？循环结束3号光电>红色容器值？A前进，C停3号光电>红色容器值？A停，C前进A，C前进N2，编程。程序如图10-13所示：3，下载调试程序。4，比一比，看谁的机器人又快又好。五、探索活动 扩展用3光感走黑线 总结双光感仍然存在稳定性问题，没办法走太多方格格子的场地