第二单元 智能机器人程序设计共14课时.docx
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第二单元智能机器人程序设计共14课时
活动2.1设计巡视四周的机器人警察
一、教学目标
知识与技能:
1、学生学会制作按正N边形路线进行巡逻的机器人。
2、了解顺序、循环两种基本程序结构。
过程与方法:
通过观察、思考、自主、探索的学习,提高学生自主探究能力以及创新能力。
情感态度与价值观:
通过学习,激发学生动手设计机器人的乐趣,并乐于与同学沟通交流。
二、重点、难点
教学重点:
学会制作按正N边形路线进行巡逻的机器人。
教学难点:
画正N边形时,转向角度的理解与计算。
三、课时2
四、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
说明
情境导入,激发兴趣
同学们,此刻,当我们安静地坐在教室里上课时,你可曾想过,在祖国的边疆,有一群可爱的战士,他们正在条件艰苦的环境中执行着巡逻任务,当我们学习了一天,枕着美妙的梦入睡时,值班的警察正风雨无阻地进行着巡逻任务。
请大家观看视频:
昆仑山巡逻兵
(提问)大家来说说看后感受。
是啊,巡逻兵为了保障人民和财产的安全,非常辛苦,今天这节课,我们一起来设计机器人巡逻兵,让他来替代人类在各种场所完成巡逻任务。
观察,回答问题。
引起学生的学习兴趣。
任务分层,环环深入
(一)第一站:
上海博物馆
1、观察流程图
观察某巡逻兵的流程图,这个巡逻兵的巡逻路线是一个什么样的图形?
2、用顺序语句制作“海洋之星”展柜巡逻机器人
通过观察思考,引出第一站:
上海博物馆。
博物馆来了一件价值连城的展物:
“海洋之星”,请同学们设计一个机器人沿着展柜四周(正方形)进行巡逻一周。
观察流程图,要做出这个机器人,需要哪些模块?
如何在诺宝RC中找到这些模块。
模块又该如何设置?
请同学们以小组为单位,按照流程图完成按正方形路线的巡逻机器人。
让学生尝试按照流程图制作,教师巡视,收集问题。
教师巡视学生完成情况,决定要不要讲解,如大部分会做了,请小组长帮忙辅导一下个别学生。
如一半不会,可以让优秀学生演示一遍。
演示完后,再让学生自行制作。
学生仿真,调试程序。
仿真时,告诉学生,为了更直观地看到机器人的巡逻路线,我们可以在程序开始时添加一个画笔。
引导学生思考,画笔该如何添加?
添加在什么位置,如何设置属性?
3、引导学生用多次循环修改程序:
程序中,哪些地方是重复的?
重复了几次?
如何简化程序?
4、引导学生对比顺序结构、多次循环、永久循环语句的使用。
(二)第二站:
英国伦敦
同学们由于我们在上海设计的机器人,设计的非常好,英国奥组委会给我们发来了邀请函,请同学们为英国奥组会伦敦金牌展厅设计一个巡逻一周的机器人。
引导学生观察,这是个什么图形呢?
在上海设计正方形的时候是转外角90度,那我们现在设计正三角行的时候,外角是多少度呢?
怎么算出来的?
请各小组在刚设计的正方形基础上修改程序,需要修改那几个地方,来设计一个正三角形。
学生完成后,广播教学,请学生上来演示,边讲边操作。
(三)第三站:
美国华盛顿
同学们,我们在伦敦的设计做得太棒了,接下来,让我们直飞美国华盛顿,大家知道这是什么地方吗?
接下来,我们将为五角大楼设计一个永久巡逻的机器人。
大家观察下,这是个什么图形?
对了正五边形。
要画正五边形,需要修改哪些地方?
转的角度是多少?
五边形的外角度数如何计算?
正多边形得角度是多边形的外角计算公式为360/N。
请各小组在刚设计的正三角形基础上修改程序,需要修改那几个地方,来设计一个正五边形。
学生完成后,广播教学,调出学生电脑,广播演示给学生看。
(四)第四站:
实验学校中学部
同学们经过了前三次的世界之旅,现在让我们回到我们的母校初中部正在建设中。
右图,是学校正在建设的露天科技展台,里面将放置学校的科技成果,给人们观看,为了防止他人破坏,所有校长委托我们,来设计一个围绕他巡逻一周的机器人。
引导学生观察、分析图形,画一个正三角形的程序是怎么的?
画完后,如何画另一个?
如何将整个程序进行循环?
循环几次?
1、观察流程图。
2、尝试根据流程图在诺宝RC软件中制作展柜机器人。
3、自行掌握画笔的添加方法。
4、思考如何用循环语句修改程序。
根据学生特点及兴趣激发点,将课堂任务细分,一环扣一环,环环深入,完成课堂的重点,突破难点。
“海洋之星”是近期热播的《铁达尼号》中的宝物,任务中用它来布局,更利用激发学生的创作热情。
英国伦敦是今年奥运会的举办地,选这个地方布置任务,对于激发学生的创作水平起到一定促进作用。
多边形的外角计算公式,有些班级教过,有的班级没有,教师用正方形和正三角形来过渡一下,有利于学生的掌握,至于公式的推导,由于时间关系,就不在电脑课上讲解。
学后感想、总结课堂
同学们,这两节课,我们设计了制作机器人巡逻兵来替代人们执行任务,同学们的思维很活跃,善于开动脑筋,发现问题,设计的巡逻兵都很棒,想不想看看,科学家们制作的最新机器人巡逻兵呢?
说说你的感想?
是啊,这个巡逻兵可比我们做的功能强大多了,同学们,我们的课堂只是揭开了机器人设计的一角,希望同学们今后能在机器人领域继续探索。
下节课,我们将像刚才视频中看到的机器人一样,学习给机器人装上“眼睛”,让他能帮助盲人行走。
观察,回答问题。
拓宽学生视野,为下节课做铺垫。
活动2.2设计能躲避障碍的机器人
一、教学目标
1.知识与能力:
(1)继续熟悉诺宝机器人编程软件的界面,探索如何运用图形化编程环境和仿真环境完成简单的程序设计;
(2)了解红外避障传感器的原理、构成和工作方法;
(3)认识选择和永久循环程序结构,能够区分它们各自的使用场合;
(4)通过调节程序参数,能使避障机器人较好地完成任务。
2.过程与方法:
(1)在学习制作机器人的过程中,学会具体分析问题,在顺序、选择、循环结构中选出合适的程序结构解决实际问题;
(2)以具体的任务为驱动,通过学生的交流讨论、实践操作完成对知识的掌握,提升学生信息技术的综合能力;
3.情感态度与价值观:
(1)通过机器人程序的调试,能认识到认真观察、仔细思考、不畏困难等意志对成功制作机器人的重要性;
(2)通过小组合作学习,学习分工配合、分享智慧,感受集体力量的强大。
二、教学重难点
教学重点:
能把避障的实际问题转化成机器人信息处理的过程,通过调节程序参数,能使避障机器人较好地完成任务;
教学难点:
引导学生思考与归纳出三种程序结构的使用场合,探索如何选取适当的程序结构解决实际问题。
三、课前准备
课件、避障机器人的视频、搭建好的诺宝机器人实物
四、教学过程
教学环节
教学流程
学生活动
设计意图
游
戏
导
入,
揭
示
课
题
游戏导入:
模拟盲人走路。
邀请两位同学上台玩一个体验式游戏“感同身受”。
游戏规则其中一位同学带上眼罩,两个人同时走到讲台的另一边,引导其他同学注意观察两位同学在游戏过程中的反应。
教师进行点评:
蒙上眼睛的同学撞到了桌子,而没有蒙上眼睛的同学则轻易地到达目的地。
引出盲人在生活中经常会因为碰到障碍物而受伤,从而揭示本节课学习的内容:
设计简易的能避障机器人。
通过观看盲道图片以及学生的亲身体验失明的感觉,思考如何制作避障机器人,并进一步思考哪些传感器可以“看”东西。
通过游戏和视频,激发学生创作的欲望。
并开始尝试把实际问题转化为机器人能做的事情。
任
务
驱
动,
讲
授
新
知
(一)播放视频:
聪明的机器人
1.引导学生边看完视频后,完成两个小任务,任务一:
小组讨论机器人的聪明表现在何处。
结合小组代表的回答,教师将总结出三点,机器人在没有障碍物的时候,按原方向行走;有障碍物的时候,会避开;并且不断地在重复动作。
2.讲授完毕后,紧接着提出任务二:
以小组为单位,讨论后尝试画出避障的机器人的流程图,比赛看看哪个小组完成得又快越又准确。
(教师巡堂进行指导,发现完成得较好的小组,请他们上台画出自己小组的流程图,师生共同评讲该小组的流程图,重在让学生自己去发现其中的问题,解决问题。
)
(二)引出红外避障传感器
教师将告诉学生人类在避开障碍物的时候,靠我们的眼睛去看,做出动作的。
引导学生做进一步的思考,为什么机器人可以“看”东西?
由此引出传感器,利用课件边演示边介绍诺宝机器人的其中一种眼睛:
红外避障传感器的构成。
并请同学们综合播放的视频,揣测红外避障传感器的功能是什么,并回答问题。
课件展示:
认识红外避障传感器的构成。
(三)任务三:
在诺宝RC中,设计能避障机器人
在了解了红外避障传感器的功能以及画过流程图的基础上,提出本节课的重点任务:
看看哪个小组的全部组员能快速且准确地在诺宝RC中,设计避障机器人的程序,并进行仿真。
(教师将会提醒先完成的同学要帮助小组内的其他同学。
在学生进行任务的同时,采用巡堂的方式进行指导,适时与学生交流讨论,及时去发现学生们在整个设计的过程中遇到的问题以及疑惑。
)
边观看视频边认真思考,完成任务一和任务二
思考机器人如何“看”东西?
大胆揣测红外避障传感器的功能是什么。
完成任务三
引导学生自己阅读,学会自学。
引导学生合作、探究、思考,解决问题。
完成红外避障的新知识的构建,为后面学习编程做做准备。
展
示
程
序,
分
享
成
果
请学生代表上台演示并讲解他们的程序,在他们讲解的基础上,教师对知识进行补充,比如学生会不明白,红外避障变量1==1表示什么?
在讲解完毕后,教师再次提出两个疑问,为什么程序中使用的是高速电机而不是直行,假如不用永久循环该程序是否可行?
请学生思考后回答。
教师进行总结,再给学生一定的时间完善自己的程序。
请成功的小组展示他们的程序,教师展示该避障机器人的程序。
学生根据自己设计的程序进行更改。
学生代表上台操作,其他学生在自己电脑上操作。
以学生教学生的方式,从心理上消除对编程的距离感,使学生更易于接受新知识。
归
纳
总
结,
梳
理
知
识
在学生完成程序的设计,教师再次提出问题,请学生区分多次循环、永久循环和选择结构,并在学过的机器人中举例以加深学生对本两节课学习知识的印象。
提出本节课的提高型任务:
一、设计一个跟踪机器人,要求为当机器人接触到有物体的时候,能够跟着物体走;没有物体时,则静止不动。
二、设计简易的拔河机器人要求:
当机器人听到一声哨响,就向后拉。
鼓励学生要发散思维,小组内的学生要彼此分享自己完成的程序,并能做一定的解释。
最后,师生共同设计出跟踪机器人及拔河机器人的程序。
学生学会区分多次循环、永久循环和选择结构
尝试完成提高型任务
加深学生对本两节课学习知识的印象,巩固提高学习内容
活动3.1设计制作楼道自动感应灯
一、教学目标
1.知识与能力:
(1)初步掌握声音传感器、光感传感器的使用以及程序模块的设备
(2)尝试使用“与”关系逻辑关系来进行编程。
2.过程与方法:
(1)通过小组探究活动,认识声音传感器、光感传感器及其使用。
(2)采用任务驱动的方法,在教师引导下,理解自动感应灯的算法和流程。
(3)采用自主学习和互助学习的方法
3.情感态度与价值观:
(1)能积极参与学习活动,善于动手和创新。
(2)在探究活动中,积极探索,善于思考和分析,并能归纳总结,体验成功。
(3)通过小组合作学习,培养合作精神和团队精神。
二、教学重难点
教学重点:
声音传感器、光感传感器及程序的设置
教学难点:
逻辑表达式的使用
三、课前准备
课件、搭建好的诺宝机器人实物
四、教学过程
教学环节
教学流程
学生活动
设计意图
导入
1、观看图片:
师生经过昏暗楼道。
今天我们来给楼道设计制作一个楼道自动感应灯。
2、老师带来了一个机器人的模型,下面先请同学们观察一下它的运动效果
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