机器人.docx

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机器人

1.《初识新伙伴》教学设计

【教学目标】

1．知道什么是机器人。

2．了解机器人的分类及主要功用。

3．通过展示图片、视频素材和玩具机器人，使学生对机器人产生感性认识。

4．以生活实例让学生体会机器人的特征和功能。

5．初步培养学习机器人的兴趣。

6．激发学生树立理想、探索科学的情感。

【教学重点】

机器人的分类及主要功用。

【教学难点】

机器人的定义及特征。

【教学过程】

一、创设情境、引导预习。

1．导言：

同学们，欢迎来到精彩的机器人世界！

大家想象中的机器人是什么样子的？

是不是像铁臂阿童木、机器猫、变形金刚那样神通广大？

是不是机器人必须是像“人”的样子：

有鼻子有眼睛、有手有脚呢？

同学们可能认为机器人很“神秘”，事实上是这样的吗？

目前世界上机器人技术发展到了一个什么样的水平？

现实中的机器人又是什么样子呢？

在机器人时代即将到来的同时，带上这些问题，让我们一起去机器人的世界里探索翱翔吧！

2．板书课题《1、初识新伙伴》

3．展示图片、视频素材和玩具机器人。

4．出示预习提纲，学生自读教材。

（1）什么是机器人？

（2）机器人分为哪几类？

（3）机器人的主要用途有哪些？

（4）你所构想的未来机器人是什么样子？

都能做些什么？

5．小组成员讨论、交流。

二、探究新知、大胆展示。

1．教师设问：

初识了上面的机器人伙伴，那么机器人到底是什么样的呢？

它们具有什么特征呢？

2．学生回想前面看到的机器人资料，总结机器人的共同特点。

3．教师讲述机器人的定义，提问：

机器人一定是人形吗？

4．教师讲解：

国际上没有统一的分类标准。

我国的机器人专家从机器人的应用环境出发，把机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。

5．学生听讲并思考。

6．机器人可以说是千奇百怪、各式各样，它不一定像人，也不一定很神秘，只要仔细观察，就会发现身边就有很多这样的好伙伴，它们在默默无闻、勤勤恳恳的为人类服务。

7．学生继续观察家庭机器人、表演机器人到专职机器人图片，认识机器人的功能。

8．启发学生小组讨论：

人类可以在什么情况下，应用机器人做些什么？

教师特别强调一些不适宜人类从事的劳动，在高温、高压、有毒、有害的恶劣环境中，机器人发挥了巨大的功用。

9．小组讨论、汇报交流。

三、检测反馈，畅想拓展。

1．教师引导：

在人类的研究探索下，明天的高级智能机器人将比今天的机器人具有更丰富的功能和更为广泛的应用。

那么你认为，未来的机器人还可能有什么功用呢？

2．将学生分成小组，让学生畅想在人类的研究探索下，明天的高级智能机器人将比今天的机器人具有哪些更丰富的功能和广泛的应用。

3．发挥想象，自由发言。

4．学生讨论后回答课后“动脑筋”的问题，教师给予适度评价。

5．由学生总结本节课内容。

6．鼓励学生：

只要同学们大胆的畅想，从现在开始努力学习，就能让未来机器人伙伴帮助我们人类完成更多的工作。

【板书设计】

第一课、初识新伙伴

1、机器人的定义

2、机器人的分类

3、机器人的用途

        4、对未来机器人的畅想

教学反思：

学生对机器人的内容非常感兴趣，表现出极大的学习热情，小组讨论的过程中，小组成员各抒己见，讨论很热烈。

但由于教学资源受限，实体机器人的展示环节还是无法进行得很到位，这也是本节课学生普遍认为比较遗憾的一方面。

                        2.《新伙伴的自我介绍》教学设计

【教学目标】

1．知道机器人构成的基本要素。

2．初步掌握教育机器人的组成部件及其功能。

3．了解机器人快车软件平台。

【教学重点】

教育机器人的构成要素及认识相关部件。

【教学难点】

教育机器人主要部件的功能。

【教学过程】

一、兴趣导入、引导预习。

1．导言：

上节课，我们已经认识了机器人这个新伙伴，那机器人到底都是由哪些部分组成的呢？

2．板书课题《2、新伙伴的自我介绍》

3．出示预习提纲：

（1）机器人构成的基本元素有哪些？

（2）教育机器人的组成部件有哪些？

都有什么功能？

（3）认识“机器人快车”软件

4．小组成员讨论、交流。

二、探究新知、大胆展示。

1．以文字、图片和实物相结合的方式，由学生分类讲述，教师给予总结补充。

以人类为比照，列举机器人构成的基本要素：

机器人的身体——机械动作执行部件

机器人的感官——电子感应部件

机器人的大脑——控制中心

机器人的思想——计算机程序

2．机器人的大脑：

机器人控制器。

机器人的感官：

环境光传感器、灰度传感器、火焰传感器、烟雾传感器、红外发射传感器、红外接收传感器、触碰传感器、音量传感器、温度传感器、光闸传感器。

机器人的身体：

骨骼、马达、发光模块、风扇模块。

3．为了让学生加深认识，可以小组为单位分别观察实物部件，以游戏的形式进行问答和抢答，让学生在愉悦的氛围中学习，避免枯燥的记忆。

4．知识传授后，让学生知道：

机器人的各个部件都很重要，它们中的任何一个环节出现问题，都可能会造成机器人不能正常工作；相反，如果这些要素中的任何一个得到改进或提高，则整个机器人的效率也会随之得到提高。

三、检测反馈，巩固延伸。

1．学生自学完成“机器人快车”软件的运行，了解软件的基本操作过程。

2．学生总结本课收获。

【板书设计】

第二课、新伙伴的自我介绍

1、机器人构成的基本要素

（1）机器人的身体——机械动作执行部件

（2）机器人的器官——电子感应部件

（3）机器人的大脑——控制中心

（4）机器人的思想——计算机程序

2、教育机器人的组成部件

（1）机器人的大脑

（2）机器人的器官——环境光传感器、灰度传感器、火焰传感器、烟雾传感器、红外发射传感器、红外接收传感器、触碰传感器、音量传感器、温度传感器、光闸传感器

（3）机器人的身体——骨骼、马达、发光模块、风扇模块

3、“机器人快车”软件

教学反思：

    通过第一课的学习，学生对机器人已经有了一个感性的认识，本课是在此基础上，将机器人的组成要素具体化。

学生整体对本课内容兴趣较大，能够积极讨论、认真思考，认识了机器人的构成要素和组成部件，教学效果比较好。

3.《千变万化的积木件》教学设计

【教学目标】

1．认识各种类型的积木结构件。

2．理解不同积木件的功能和搭建特点。

3．掌握折叠椅的搭建方法。

【教学重点】

各种类型的积木结构件及主要结构特点。

【教学难点】

能够合理用件，搭建出美观的折叠椅。

【教学过程】

一、兴趣导入、引导预习。

1．教师引导：

机器人套装包含的积木结构件多种多样，可以用来构建创意丰富的机器人。

当然，也可以搭建千变万化的积木模型，如图所示的折叠椅就是其中一个。

2．板书课题《3、千变万化的积木件》

3．在课前准备好各类积木结构件图片和实物，并准备一把用积木结构件搭建好的折叠椅。

4．观察搭建好的折叠椅，提出本课学习内容，激发学生的学习兴趣。

5．出示预习提纲：

（1）阅读教材，认识都有哪些类型的积木结构件？

（2）不同的积木件有哪些功能？

（3）不同积木件有哪些搭建特点？

（4）如何搭建折叠椅？

6．小组成员讨论、交流。

二、探究新知、大胆展示。

1．以示意图片和实物构件相结合，学生依次讲解每一类积木构件，教师做纠错补充。

（1）梁类结构件：

直梁和特殊梁。

（2）十字轴类结构件：

转轴、棍子和特殊轴。

（3）十字孔类结构件：

一般和十字轴类结构件配合使用。

（4）板类结构件：

可以相互的任意叠加，也可与十字轴类结构件配合使用。

（5）垫圈类结构件：

用来锁螺丝。

（6）齿轮类结构件：

传动部件之一，既可以传递动力，也可以改变转数和回转方向。

2．提示学生注意构件的形状和连接特点，明确每一类构件的应用范围。

在这个过程中，可以让学生尝试用小零部件制作小模型，在尝试、探索过程中发挥学生的能动性，让学生勇于质疑。

三、检测反馈，巩固延伸。

1．制作有主题的模型案例——折叠椅。

2．学生根据教材的材料清单和搭建方法自主完成搭建任务。

3．展示学生作品，评选出优秀作品。

4．对于操作能力较强的学生，可以完成教材“动脑筋”部分的题目。

利用本课学习的各种积木构件，你能组装出其他模型吗？

想一想，试一试。

5．学生自主实践

6．学生总结本课收获。

【板书设计】

第三课、千变万化的积木件

     1、梁类结构件：

直梁、特殊梁

     2、十字轴类结构件：

转轴、棍子、特殊轴

     3、十字孔类结构件

     4、板类结构件

     5、垫圈类结构件

     6、齿轮类结构件

教学反思：

    本节课的教学内容是理论和实践相结合，首先让学生认识各种类型的积木结构件，观察不同积木件的功能和搭建特点，再用折叠椅的具体搭建过程巩固前面的理论知识，培养了学生的动手实践能力和创新思维能力。

4.《综合实践——机器人伙伴的诞生》教学设计

【教学目标】

1．巩固学习机器人的构成要素。

2．应用积木模块搭建一个会走路的机器人。

3．培养动手实践能力。

【教学重点】

用积木结构件搭建完整的会走路的机器人。

【教学难点】

机器人组成要素和搭建的活学活用。

【教学过程】

一、兴趣导入、引导预习。

1．机器人的外形千奇百怪，它的外形和功能取决于人类的创意和设计。

展示课前制作好的一个会走路的机器人，让学生观察模仿。

2．板书课题《4、机器人伙伴的诞生》

3．出示预习提纲：

如何应用积木模块搭建一个会走路的机器人。

4．小组成员讨论、交流。

二、探究新知、大胆展示。

1．让学生观察搭建好的机器人，并分析该机器人的组成要素及主要部件，为接下来的制作奠定基础。

2．准备部件：

一个控制器、两个马达、两个轮子、一个万向轮和若干连接结构件。

三、检测反馈，巩固延伸。

1．学生以小组为单位，依据教材思考、讨论，初步制定搭建机器人的方案，并做好任务分工。

学生在教师的指导下按如下步骤搭建：

（1）搭建马达模块和控制器。

（2）安装万向轮。

（3）连接马达模块与控制器端口的连线。

2．学生自主实践。

3．先展开小组内自评，对不足的部分加以修正。

4．在教师的组织下进行小组间互评，分别从功能完整性、性能稳定性、结构牢固性、外观美观性、富有创意性几方面加以评价，并有针对性地进行改进。

5．制作快的小组可以在制作方案完善的过程中加入自己的创意，争取富有创意性得分。

6．教师选取优秀作品在全班展示，创造学生互学互助的学习氛围，培养学生善于实践、勇于创新的乐学精神。

7．教师总结

【板书设计】

第四课、机器人伙伴的诞生

                             搭建一个会走路的机器人

（1）马达模块和控制器的搭建

（2）万向轮的安装

                            （3）马达模块与控制器端口的连接

 教学反思：

   本节课是一节综合实践课，是对本单元前三节课知识的总结和巩固。

教师只做简单点拨，学生大胆实践，通过重点操作部分、评价部分、谈收获部分，让学生对本单元知识做到全面掌握，融会贯通。

5.《能行走的小伙伴》教学设计

【教学目标】

1．掌握新建、保存和下载程序的方法。

2．学会应用马达模块编写机器人行走程序。

3．通过观察法理解马达在机器人中的应用。

4．以小组竞赛的方式作为评价反馈，使学生熟练掌握程序的调试技巧。

5．初步培养学生学习程序设计的兴趣。

【教学重点】

应用马达模块编写机器人行走程序。

【教学难点】

马达模块的应用。

【教学过程】

一、创设情境、引导预习。

1．导言：

人类从蹒跚学步到周游世界，都离不开自己的双脚。

和人类相似，机器人伙伴也需要拥有腿脚，机器人的腿脚通常由马达和轮胎构成。

今天老师给大家带来一位新伙伴，一位能行走的小机器人。

2．板书课题《5、能行走的小伙伴》

3．教师在讲桌或教师空地上展示机器人前进的状态。

4．学生观看机器人的前进。

5．出示预习提纲：

（1）如何新建、保存和下载程序。

（2）如何应用马达模块编写机器人行走程序。

（3）尝试编写一段程序。

6．小组成员讨论、交流。

二、探究新知、大胆展示。

1．请学生观察L形马达的实物，教师介绍马达模块可以用在行走机器人中，作为机器人的腿脚，并提示学生注意观察四芯控制线的端口和RCU的接插。

2．老师下面带大家走进机器人的大脑，学习行走机器人的程序编写。

由学生演示讲解程序新建、保存、编译、下载的过程。

（1）新建应用程序。

（2）从“执行模块”库中将马达模块图标拖到图形编程区，定义硬件信息并选择恰当的硬件接口，设置马达模块属性。

左右马达设置好后，连线完成程序。

（3）保存、编译并下载程序。

3．测试机器人是否按要求工作。

如果出现问题，重新修改程序或检测端口，知道正确为止。

三、检测反馈，巩固延伸。

1．教师指导学生在编写好的程序中修改属性参数，观察机器人的不同状态。

2．学生分组练习修改属性参数，有能力的学生也可以自己练习编写不太的程序。

3．教师巡视指导。

4．多数小组完成练习任务后，指导学生将程序下载到机器人中，组织学生举行机器人行走比赛。

5．第一轮失败的小组可以有一次调试的机会，调试后重新参赛，也可以向其他小组求助。

6．组织学生总结比赛中成功的经验和失败的教训。

7．教师总结本节课内容，再次强调应用马达模块编写程序的方法。

【板书设计】

第五课、能行走的小伙伴

               1、新建应用程序

               2、编写程序

               3、保存程序

               4、编译下载程序

               5、运行程序

教学反思：

   新建、保存程序的操作雷同于之前学过的软件，所以这部分操作大多数同学都能轻松掌握。

学生们对编写程序的内容比较感兴趣，也基本都能够顺利的完成应用马达模块编写程序的操作。

6.《会唱歌的小伙伴》教学设计

【教学目标】

1．知道音名模块的功能和设置。

2．学会编写唱歌机器人的程序。

【教学重点】

机器人发音程序的编写。

【教学难点】

“内置模块”库中音名模块和延时模块的合理应用。

【教学过程】

一、兴趣导入、引导预习。

1．紧张的学习后听听悦耳的音乐可以让身心得到放松，而我们每个人都会有一些时常挂在嘴边的歌曲，轻轻地哼着。

没有音乐的世界，生活将变得枯燥乏味，那怎么能让机器人会唱歌呢？

本节课，老师就带领大家共同制作一个充满个性的会唱歌的机器人小伙伴！

2．板书课题《6、会唱歌的小伙伴》

3．下面就让机器人给同学们唱一首动听的歌曲“生日歌”。

4．出示预习提纲：

（1）认识音名模块的功能和设置。

（2）如何编写唱歌机器人程序？

5．小组成员讨论、交流。

二、探究新知、大胆展示。

1．教师演示，让学生观察主控制器上的发声装置，教师介绍由于机器人主控制器内置了发生器，所以只需要一个主控制器就可以实现机器人唱歌的功能，而不需要额外搭建其他配件。

2．教师在机器人快车平台上讲解音名模块图标名称和对应的发音，让学生理解程序流程图。

“机器人快车”软件的“内置模块”库中的音名模块包含了以五声音阶的四分音符为基本的音名，它从低到高分别标记为：

音C、音D、音E、音F、音G、音A、音B。

3．由学生演示编写唱歌程序的过程，教师特别强调音名模块和延时模块的合理搭配，只有搭配恰当，机器人才能唱出和谐动听的歌。

三、检测反馈，巩固延伸。

1．请同学们自己动手，尝试调整音名图标，听听机器人歌声会有什么变化；再改变延时模块的属性，即修改延时时间，再感受机器人歌声的变化。

2．有能力的小组或学生可尝试拓展创新，编写其他完整的歌曲，让机器人唱出不同的美妙歌曲。

3．教师总结本节课的内容。

【板书设计】

第六课、会唱歌的小伙伴

               1、认识音名模块的功能和设置

               2、学会编写唱歌机器人程序

教学反思：

   通过上节课的学习，学生基本能够独立完成新建应用程序的操作。

对于音名模块的调用及设置，学生们在学习时表现出极大的学习热情，尤其是在练习阶段要求学生尝试调整音名图标听听机器人歌声的变化。

本课内容和下节课的教学内容是承上启下的关系，这节课良好的教学效果也为下节课开了个好头。

7.《能歌善舞的小伙伴》教学设计

【教学目标】

1．学会制作会活动、能发声的机器人。

2．理解伺服马达模块的设置和应用。

3．巩固模块应用技巧，提高创新实践能力。

【教学重点】

应用伺服马达模块和音名模块编写程序。

【教学难点】

合理的综合应用多模块并能够加以创新。

【教学过程】

一、兴趣导入、引导预习。

1．导语：

机器人在人类的指挥下，多才多艺，能歌善舞。

按照教程29页“看一看”所示，制作一个新的小伙伴，下载程序后，伴随着动听的歌声，它还会点头跳舞呢！

2．课前准备好一个下载完程序的会唱歌会跳舞的机器人，展示机器人。

3．板书课题《7、能歌善舞的小伙伴》

4．出示预习提纲：

（1）如何制作能活动、会发声的机器人？

（2）伺服马达模块如何设置？

怎样应用？

5．小组成员讨论、交流。

二、探究新知、大胆展示。

1．合作搭建机器人

以小组为单位由学生自己搭建机器人，因为学生具备了一定的机器人搭建基础，所以学生参照教材，在教师指导下，可以很快完成任务，这样也更有助于学生巩固过去所学的知识，提高动手能力。

2．讲解伺服马达的应用

以教师讲解为主学习伺服马达的应用，教师启发学生对比马达模块硬件设置的方法，理解伺服马达模块的硬件设置方法，重点讲述伺服马达模块属性框中角度的设置对应伺服电机状态的变化。

3．编写机器人点头唱歌程序

教师讲述主要程序流程，在学生理解思路后，开始在机器人快车平台上编写程序。

本步骤要有条不紊，让学生温故知新。

三、检测反馈，巩固延伸。

1．请同学们自己动手，编译下载程序，检验成果，对不满意的地方加以修改。

2．学生动手练习，完成任务后互相评价，并改进其不足。

有能力的学生可以继续制作泡茶机器人或其他创新项目。

3．教师总结本节课的内容。

【板书设计】

第七课、能歌善舞的小伙伴

          1、制作能活动、会发声的机器人

          2、伺服马达模块的设置和应用

教学反思：

   本节课内容是一节综合实践课，所以利用小组合作的方式完成了实体机器人的搭建，既巩固了学生过去所学的知识，又提高了学生的动手能力。

马达模块和音名模块的应用和设置都是之前接触过的内容，学生在学习过程中没有什么难度。

8.《耳听八方的小精灵》教学设计

【教学目标】

1．掌握音量测量模块的设置方法。

2．学习条件分支模块和条件循环模块在程序中的作用。

3．初步认识程序中变量的应用。

【教学重点】

利用条件分支模块和条件循环模块编写音量测量程序。

【教学难点】

程序中变量的应用。

【教学过程】

一、兴趣导入、引导预习。

1．导语：

有一种精灵，它能耳听八方，循声而动。

我们拍拍手掌，它就向前走一段；不拍手掌，它就停止不动。

老师今天给大家带来的机器人也有一双灵敏的耳朵，是个能耳听八方的小精灵，这节课我们就来看看这可爱的机器人小精灵吧！

2．启动机器人，给学生演示机器人听拍手掌声音后向前运动的过程。

3．板书课题《8、耳听八方的小精灵》

4．出示预习提纲：

（1）如何设置音量测量模块？

（2）条件分支模块和条件循环模块在程序中有什么作用？

（3）程序中的变量怎样应用？

5．小组成员讨论、交流。

二、探究新知、大胆展示。

1．导语：

同学们都有一双灵敏的耳朵，可以听见上课的铃声、教师的讲课声、同学的招呼声、优美的音乐声……人们都是靠耳朵去聆听周围的声音，耳朵在我们的学习和生活中起到非常重要的作用。

当人的耳朵听到声音时，就会将有关声音的信息，如声音的强弱、方向、距离等，输入大脑，然后由大脑对声音做出判断。

耳朵扮演了非常重要的角色，它负责获取外界的声音信息，机器人判别声音也是基于这样的原理。

2．学生自学之后，指名由学生回答音量传感器的定义。

（在机器人中类似人类耳朵的部件是音量传感器，它又叫做麦克风，它的主要功能是测量外界声音的强弱。

）

3．教师提问：

音量传感器在生活中都有哪些应用？

4．学生回答：

我们平时唱歌用的麦克风就是音量传感器的一种应用。

5．机器人快车软件里，音量传感器对应的控制模块是音量测量模块，启发学生绘制程序流程图。

6．教师讲解：

模仿马达模块的硬件设置方法，设置音量测量模块的硬件信息。

添加声音返回变量，让学生理解，音量传感器测量到的声音大小量化后的值就存在这个变量里，音量越大，变量返回值的数值也越大。

7．教师讲解：

条件分支模块对应的是if-else语句，是测试一个特定的条件，如果该条件为真（即条件成立），执行if所指向的某一条或一组指令；否则，将执行else语句指向的某一条或一组指令。

8．教师着重强调：

教材中条件表达式的40是预先假想设置的，设置时可以根据实际情况加以修改。

9．为使机器人时刻检测外界声音，程序中所有的语句要不断循环，最后在程序中设置了条件循环模块，“while

（1）”指任何条件下都执行循环体内容。

三、检测反馈，巩固延伸。

1．试编写一个声控自动门程序。

2．制作一个噪声监测机器人：

当机器人听见噪声时，发出3段声音提示。

3．教师总结本节课的内容。

【板书设计】

第八课、耳听八方的小精灵

1、新建应用程序

2、设置音量测量模块

3、编写分支程序

4、加一个条件循环，使所有的动作不断地循环执行

5、保存并编译文件

教学反思：

   本课是进入第三单元的第一课，学生第一次接触传感器，显然兴趣很大，但在条件分支程序的应用方面还应当加强。

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