机器人教学设计

《自动感应小风扇》教学设计   胡玉珍 章节名称 自动感应小风扇 计划学时 1 学习内容分析 这节课是机器人设计的综合课，在此之前，学生已经学习了机器人硬件组成及编程的基本知识。本节课将在此基础上引导学生如何制作调试自动感应小风扇。 学习者分析 本课教学内容适合小学高年级学生。处于这一阶段的学生，其思维已经具备了明显的逻辑性，动手能力相对较强，对新鲜事物充满热情和浓厚的兴趣。在课堂上通过程序设计的指引、学生自己动手操作等，引导他们一步步达成教学目标。 教学目标 知识与技能： 1、能正确组装自动感应风扇机器人； 2、能用电脑正确地编写和调度控制机器人自动感应风扇的程序。 过程与方法： 1、经历探索自动感应风扇机器人的设计过程； 2、体会机器人设计的意义及同伴合作的乐趣。 情感态度与价值观： 乐于观察，展开想象的翅膀，愿意把身边事物与智能化相联系，培养学生勤动脑勤动手的好习惯。 教学重点、难点及解决 教学重点、难点：学生组装及编写自动感应风扇机器人的过程。 解决措施：从诺宝创新机器人视频入手，逐步引导学生对问题的思考，并逐步掌握设计机器人的关键。 教学设计思路 本课的教学设计内容主要分为五部分： 1、从自制的视频入手，激发学生的学习兴趣，让学生明确本节课的设计操作任务。 2、分析、确定设计。以小组为单位，讨论怎样设计制作小风扇，然后提出设计目标，分析设计要求，学习制定设计方案。 3、编写程序。小组根据自己设计目标，确定自动感应小风扇的工作流程图，用诺宝RC7.2图形化语言编写机器人的程序并在仿真平台上反复测试直至目标实现为止。 4、组装小风扇机器人。以小组为单位，准备所需的机械部件及传感器等，并分工进行搭建组装。 5、下载程序，并调试程序及机器人硬件部件，直至功能实现为止。 教 学 过 程 教学环节 教学内容 设计意图 一、导入新课 （5分钟） 教师：（打开教学课件）请同学们看一段录像。（课前教师把自制的自动感应风扇摄制成影片，时间略1分钟） 学生：认真观看。 （录像结束） 教师：请用自己的话把录像中的情景描述出来。 学生：讨论，代表陈述。（大致为：夏天，闷热难忍。当我们回家走近风扇，它就会自动打开；而当我们离开，它又会自动停止工作。） 教师：小风扇除了给我带来方便，还有没有其他的优点？ 学生：思考，观察，讨论，表述。在教师的引导下最终发现小风扇的突出优点除了方便，还有就是节能。 教师：同学们有没有兴趣亲自动手，来设计这样的一个小风扇呢？ 学生：回答肯定 教师：这就是我们今天要一起学习的内容——自动感应小风扇。（课件展示课题） 明确本课时的学习任务，并感知小风扇的智能化功能。 二、分析确定 设计方案 （10分钟）     教师：小风扇判断是否有人走近，从而自动开关，这就是我们要求它能够实现的功能。那么，我们现在一起来确定制作这样的机器人需要哪些步骤。 出示课件（确定设计方案） 学生：阅读教材（人工智能与机器人）P112，整理设计步骤及方案。对重要的内容用笔画上横线以作标注。 教师：（课件）检查同学们的阅读情况，请根据要求回答下列问题：（1）设计自动感应小风扇，首先（    ），然后（    ），还要（      ），再（    ），最后（    ）。（2）具体实施规划：I、选哪一种传感器？II、组装机器人可能用到的配件？III、程序设计中会使用到哪些模块？ 学生：与同桌合作，再次浏览教材，找出正确的。 确定设计目标，掌握机器人设计的方法和流程，培养独立阅读、理解、整理材料的能力。 教 学 过 程（接上） 教学环节 教学内容 设计意图 三、编写程序 （10分钟） 师生：启动诺宝编程软件。 教师：我们设计的小风扇通过传感器感测到外界的信号，那么测到信号以后，就需要判断是否有人在旁边。请同学们想想在程序中需要用到什么模块？ 学生：通过思考、操作得出“必须运用到条件判断模”。 教师：进一步引导。小风扇要不断地自动开关，还应使用什么模块？ 学生：还应用到“永久循环语句”模块。 教师：同学们，经过思考分析，我们得出小风扇的示工作流程图。（课件展示） 现在请同学们根据流程图编写机器人的程序。注意程序是否正确，可以先在仿真平台上测试。 学生：投入到编程中，可以相互讨论指导。 教师：检查学生的编写情况，帮助学生解决编写过程中遇到的问题。 （学生完成之后） 学生：演示程序设计中每个模块的参数设值，并描述程序设计思路，演示仿真模拟。 教师：（投影）出示参考程序，师生对照流程中传感器或每一模块值的设定，分析程序执行的过程，并在仿真平台中测试。 引导学生分析编写程序需要的模块，了解工作流程图的绘制 教 学 过 程（接上） 教学环节 教学内容 设计意图 四、组装小风扇机器人 （10分钟） 教师：程序设计成功，现在我们来组装小风扇机器人。 下面我们来比一比，看看哪组同学组装速度快，既稳固又美观。 学生：各小组成员分工合作，首先把红把需要的部件找出来，并把部件整理成清单记录下来，如： 主控部分——微电脑 感知部分——红外避障传感器 机械部分——夹板、大板等 其他配件：扇叶等 然后动手组装。（教师提醒学生安装顺序）先固定微电脑和避障传感器，再搭建小扇叶的支架，用线夹固定在大板上，装上小风扇，保持小风扇和传感器同一方向。最后结合程序设计要求，把微电脑与传感器、小风扇连接起来。注意输入输出端口的编号与程序设计保持一致。 五、下载程序调试机器人 （5分钟） 教师：演示下载方法 学生：把机器人和电脑用数据线连接起来，注意电脑检查数据设备是否正常，设备是否可用。然后点击编译下载，传输入程序到机器人的大脑。拔掉数据线，打开机器人电源开关，测试机器人。当人靠近时风扇转动，当离开时自动停止。如果达到这一目标说明机器人设计成功。相反，再调试程序，再下载。 教 学 过 程（接上） 教学环节 教学内容 设计意图 教学反思 课堂效果：本节课主要依赖于学生自主动手动脑，组装设计机器人，最终成功地实现了风扇自动感应功能。在这一活动中，学生的思维能力、动手能力、合作能力都得到了相应的锻炼和提高。 存在问题：由于时间等因素，学生在搭建机器人时的一些细节注意不够，没有养成良好的组装习惯。而且在机器人的机械部分创意不够，所有学生基本按照课本提示搭建同一类造型。教师在课堂的启法过程中，技巧性不足，课堂气氛相对沉静。