機器人課程介紹

1、第 1 課 機器人簡介目的意義概述 ：本課以科普的形式介紹機器人的發(fā)展及應(yīng)用，并在此基礎(chǔ) 上初步給出機器人的定義； 機器人的分類和機器人的基本組成； 最后向?qū)W生介紹 了款教學(xué)機器人。1 1 什么是機器人？ 本節(jié)以科普的形式機器人的誕生及其廣泛應(yīng)用，并簡單地給出了“機器人 的定義”。教學(xué)中讓學(xué)生在自學(xué)的基礎(chǔ)上， 通過上網(wǎng)了解更多的機器人誕生的背 景，目前的應(yīng)用范圍以及科學(xué)家目前的努力方向。 關(guān)于機器人的定義目前國際上 還沒有準(zhǔn)確的定義， 因此讓學(xué)生理解什么是機器人， 機器人與普通機器人的主要 區(qū)別是什么就可以了。1 2 機器人的分類 與計算機的分類一樣，機器人按照不同的分類方式有著多種不同類別的

2、機 器人，教材中介紹了多種分類機器人。 同樣建議在教學(xué)中采用自學(xué)和上網(wǎng)探究的 學(xué)習(xí)方式， 主要是了解各種不同類型的機器人的應(yīng)用情況， 以及在我國現(xiàn)階段機 器人工業(yè)機器人、服務(wù)機器人以及仿人型機器人主要有哪些方面的應(yīng)用。1 3 常見教學(xué)機器人簡介教材在介紹各種教學(xué)機器人的基礎(chǔ)上， 主要介紹了樂高機器人和納英特機器人的 特點。有條件的情況下，一定要向?qū)W生展示和演示教學(xué)機器人完成任務(wù)的過程， 以提高學(xué)生的感性認(rèn)識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。14 機器人的基本組成 本節(jié)教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生明白， 機器人系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)一樣， 包括硬件和軟件兩部 份。機器人硬件包括思維器官、 動作器官和感應(yīng)器官， 而軟件系統(tǒng)包括操

3、作系統(tǒng) 和高級計算機語言編程系統(tǒng)。同時應(yīng)讓學(xué)生明白機器人學(xué)習(xí)中， 主要是學(xué)習(xí)科學(xué)家是如何分析問題， 并針對問 題設(shè)計和搭建機器人來解決問題的。重點應(yīng)落實到分析問題和解決問題的方法 上。上學(xué)生樹立信心： 隨著機器人的技術(shù)的不斷提高， 設(shè)計和制作自己的機器人 是完全可行的。第 2 課 機器人的編程系統(tǒng)目的意義概述 ：本課通過實際操作納英特機器人和樂高機器人了解和學(xué)習(xí) 機器人的編程系統(tǒng)。 教學(xué)時可根據(jù)學(xué)校的實際， 選用一種類型的教學(xué)機器人實施 教學(xué)，教師應(yīng)盡可能的創(chuàng)造條件讓學(xué)生有機會親自操作，至少應(yīng)能給同學(xué)演示。 本課的重點是機器人與機器人的連接方法、 為機器人下載操作系統(tǒng)。 學(xué)生的興奮 點在如何讓

4、“機器人前進”的任務(wù)上。概述：首先讓同學(xué)明確，機器人的微處理器實際是一臺微型計算機，它只 懂得機器語言， 不同類型的機器人一般都有自己專門的操作系統(tǒng)。 另外，由于機 器人的微處理器體積小， 功能簡單， 一般不提供直接編程。 因為大多數(shù)情況下人 們都需要在計算機上為機器人編寫程序， 再通用下載線將程序下載到機器人內(nèi)存 中，以便控制機器人的行為。21 納英特機器人編程系統(tǒng)本節(jié)重點介紹納英特機器人編程環(huán)境，納英特機器人與計算機的連接方式以及如 何為納英特機器人下載操作系統(tǒng)和程序，最后通過一個簡單的實例一一讓機器人 前進，讓同學(xué)們感受和體驗人們是怎么為機器人下達命令并讓機器人運動起來 的。教學(xué)中，教師

5、應(yīng)盡可能讓學(xué)生有動手機會，至少要能觀看教師的演示操作。2. 1. 1納英特機器人編程系統(tǒng)簡介打開納英特機器人編程軟件窗口，指出納英特機器人編程系統(tǒng)支持 C、 LOGO BASIC等多種計算機高級語言以及流程圖方式編程。為了學(xué)習(xí)計算機編程 語言和思維方法，本書我們采用 BASIC為納英特機器人編寫程序。2. 1. 2機器人與計算機的連接讓學(xué)生明確機器人通訊下載線是計算機與機器人連接的橋梁，教師可通過 實物投影儀向?qū)W生清楚地演示計算機與機器人的連接方法。2. 1. 3機器人操作系統(tǒng)的下載對初中同學(xué)來講，他們很清楚計算機正常工作需要有正確的操作系統(tǒng)。教 師應(yīng)充分利用這一有利條件，實現(xiàn)學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的正

6、遷移，使學(xué)生明白機器人的“大腦”是一臺微電腦，它也需要有自己的操作系統(tǒng)。教師演示或分組操作，學(xué)習(xí)如何為納英特機器人下載操作系統(tǒng)。2. 1. 4應(yīng)用舉例一一讓機器人前進有了操作系統(tǒng)的機器人就能執(zhí)行人們的程序指令了，為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí) 興趣，作為第一個機器人行為任務(wù)，我們選用了最簡單的任務(wù)，機器人直線前進。 任務(wù)雖然簡單，但它包含了以下四個基本過程：A、為機器人編寫程序B下載程序C、試運行機器人D觀察調(diào)試本環(huán)節(jié)的重點是讓學(xué)生明確要機器人完成任何一個任務(wù)，都需要上述四個基 本過程。難點在理解圖2-6所示的程序。2. 2樂高機器人編程系統(tǒng)（ROBOLAB2. 2. 1樂高機器人編程系統(tǒng)簡介讓學(xué)生明白，

7、樂高機器人編程軟件很多，最常用的是 “ ROBOLAB它是一款 集RCX管理、機器人編程和數(shù)據(jù)采集、顯示、分析于一身的圖形化編程系統(tǒng)軟件。教師可向?qū)W生簡單演示ROBOLA的圖形化編程特點。2. 2. 2機器人與計算機的連接樂高機器人采用紅外發(fā)射器與計算機連接，連接方法很簡單。教學(xué)時應(yīng)讓 學(xué)生知道這是紅外線無線連接，需要將紅外射器的發(fā)射端與機器人紅外接收接對 接。2. 2. 3選擇紅外線發(fā)射器的端口我們可以通過ROBOLA管理員來管理樂高機器人，為了正確實現(xiàn)機器人與 計算機的通訊，當(dāng)然需要選報正確的紅外發(fā)射器的安裝端口。 這是學(xué)生很容易理 解的。如果在本課教學(xué)中只選擇了樂高機器人，教師在教學(xué)過程

8、可適當(dāng)拓展介紹 ROBOLA管理中的其他功能。2. 2. 4下載 RCX固件RCX固件可以理解RCX勺操作系統(tǒng)。下載固件的方法比較簡單，教學(xué)時應(yīng) 講清楚圖2-13RCX顯示器代表的意義。第3課制作能行走的機器人目的意義概述：本課主要想通用制作一個能行走的機器人，讓學(xué)習(xí)親身體 驗機器人制作的基本步驟。通過活動鍛煉同學(xué)們的動手動腦能力。本課的重點是 體驗機器人制作過程，難點是 ROBOLAB編程環(huán)境及編程方法。教學(xué)建議：將本兩分為2課時完成，第一課時完成機器人的搭建及 ROBRLAB 編程環(huán)境的認(rèn)識；第2課時，完成為機器人編寫程序和調(diào)試機器人。3 . 1機器人制作的基本步驟在中小學(xué)機器人活動中，機

9、器人的外型常常被做成車的外型，為了打破這一固有 思維，教師可通過視頻展示各種外型、不同功能的機器人。在展示的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生理解設(shè)計制作機器人的四個基本步驟：1、確立目標(biāo)2、搭建機器人3、編寫程序4、調(diào)試機器人3 . 2搭建機器人的“身軀”本環(huán)節(jié)的目的是讓同學(xué)們認(rèn)識搭建機器人所用到的各種積木件。有條件的學(xué)校應(yīng)該同學(xué)親自動手摸一摸、試一試。3 . 3制作能行走的機器人3 . 3 . 1搭建“身軀”樂高機器人的精華之一是它具體豐富的積木塊和靈活多樣的搭建方式。 能行走的 機器人，巧妙地應(yīng)用了齒輪傳動和活賽桿。教學(xué)時中應(yīng)讓學(xué)生理解傳動原理，不 限制學(xué)生的思維，弓I導(dǎo)他們自行設(shè)計更好的機器人。3 . 3

10、 . 2進入ROIBOLAB 編程環(huán)境初看ROBOLAB編程環(huán)境會有眼花繚亂的感覺，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生分類認(rèn)識 ROBOLAB的功能面板和工具面板。教師應(yīng)演示如何拖拉功能圖標(biāo)，編寫程序。3.3 . 3為機器人編寫程序教師在上面講清了編程方法后，這里可分組讓學(xué)生自己完成任務(wù)。 因為，這個任 務(wù)十分簡單，教材也說得很清楚。3.3 . 4下載程序本環(huán)節(jié)的重點是講清楚程序的選擇。3.3 . 5程序的執(zhí)行和測試這個環(huán)節(jié)同樣可分組讓學(xué)生自己完成，教師的任務(wù)是幫助學(xué)生解決他們解 決不了的問題。第4課讓機器人送餐目的意義概述：本課的目的是通過兩個具體任務(wù)為教學(xué)載體，培養(yǎng)學(xué)生分 析問題和解決問題的思維方法。兩個任務(wù)

11、從編寫程序的角度來講，都是解決機器 人轉(zhuǎn)彎的問題，這是本節(jié)的重點。4 . 1教機器人走正方形本任務(wù)我們用納英特機器人完成，其目的是把同學(xué)的注意力集中在編程的算法 上。如何走正方形，對學(xué)生來講不是難點，難點在于如何控制機器人轉(zhuǎn)彎。 這里有兩 個問題：一是實際機器人馬達電源的接口與程序控制的馬達端口的對應(yīng)關(guān)系是怎 樣的？二是，如何實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎運動。教師應(yīng)講清楚：一般從左到右，0號馬達，1號馬達；轉(zhuǎn)彎運動的幾種方法可讓 學(xué)生討論，差速轉(zhuǎn)動和反轉(zhuǎn)都能實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，實際應(yīng)用時應(yīng)看你是要轉(zhuǎn)大彎還是小 彎而定。本節(jié)的第二個難點是圖4-2中的程序，要求學(xué)生能理解就行了。4 . 2讓機器人送餐本任務(wù)用樂高機器人完成，其

12、目的是皆顧兩種機器人器材的選取。送餐機器人的搭建比較難，需要在老師的指導(dǎo)下完成。建議教學(xué)時分組完成，由 一部分同學(xué)負(fù)責(zé)搭建，一部分同學(xué)負(fù)責(zé)編程。關(guān)于任務(wù)描述：有條件的學(xué)校可以搭一個場地，條件一般的學(xué)校，可以畫一個場 地，用一個方塊代替餐桌。4. 2 . 1解決方案一一時間控制本環(huán)節(jié)分為機器人的搭建和編程，可分組進行。程序的編寫難點在圖標(biāo)的修飾量的設(shè)置，對此，需要教師演示，掃清障礙。 4. 2 . 2解決方案二一一角度傳感器控制角度傳感器是學(xué)生接觸的第一個傳感器， 教學(xué)時應(yīng)讓學(xué)生理解，角度傳感器其實 就是一個記數(shù)器，它記錄轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。圖4-8的程序比較復(fù)雜，教師除了講清各圖標(biāo)的意義外，還應(yīng)

13、說明圖標(biāo)在功能 面板中的位置。第5課 計算機程序與QBASIC語言目的意義概述：本冊的編寫意圖之一是通過智能機器人活動為教學(xué)載體， 學(xué)習(xí)計算機程序編寫的基本思想和方法。 本節(jié)主要學(xué)習(xí)什么是計算機程序、 計算 機語言等基本概念，并在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí) QBASIC語言。本節(jié)的重點是：QBASIC程序的組成及格式以及 QBASIC語言中的常量和變量， 變量的數(shù)據(jù)類型。本節(jié)的技能目標(biāo)要求，同學(xué)們在理解例程的基礎(chǔ)上，能應(yīng)用常數(shù)、變量以及函數(shù) 編寫簡單的程序。5 . 1算機的程序與語言5.1 . 1計算機程序本小點通過兩個具體的機器人控制程序， 讓同學(xué)理解什么是程序。即:把解決問 題的方法、步驟，用計算機語言

14、編寫成一條條指揮計算機動作的指令集， 就叫計 算機程序。5.1 . 2計算機語言既然程序是由計算機語言編寫而成的， 那么，什么是計算機語言它與人們使用的 自然語言有什么相同和區(qū)別呢？從邏輯的順序首先應(yīng)讓同學(xué)明白，計算機還“聽”不懂人類的自然語言，它只懂 得二進制的“機器指令”。開始人們用機器語言為計算機編程，后來改用“匯編 語言”，一種米用符號代表機器人指令的語言。不管是機器語言還是匯編語言， 它們都依賴于具體的計算機。再后來，人們開發(fā)出了“計算機高級語言”，一種接近人們自然語言和數(shù)學(xué)語言 的計算機語言，它們與具體的計算機無關(guān)，但計算機執(zhí)行這樣的語言編寫的程序 之前，必須由解釋程序和編譯程序翻

15、譯成具體的計算機指令。教學(xué)時，應(yīng)理清什么是機器人語言、匯編語言和計算機高級語言，以及它們的發(fā) 展歷程，但不具體深究。5. 1 . 3程序的結(jié)構(gòu)程序的好壞與程序的結(jié)構(gòu)直接相關(guān)， 計算機語言中提供的循環(huán)程序結(jié)構(gòu)、 條件分 支結(jié)構(gòu)是解決實際問題的突破口。 在此，可簡單提示同學(xué)，程序的執(zhí)行并非從第 一條指令順序招待到最后一條指令。5 . 2 QBASIC 語言簡介5 . 2 . 1QBASIC程序的組成QBASIC程序的組成是QBASIC語言編程的約定，也是程序編寫時必須遵守的 法規(guī)。對此，教師應(yīng)對比具體的例程說明，避免空洞地說教，否則說了學(xué)生也記 不住。5 . 2 . 2常量和變量常量和變量是計算機

16、語言中的基本概念，教學(xué)時同樣應(yīng)通過具體的例子說明，以 幫助理解。5.2 . 3變量的數(shù)據(jù)類型變量的數(shù)據(jù)類型是計算機語言所特有的（一般在數(shù)學(xué)中不區(qū)別變量的類型），原 因是不同的數(shù)據(jù)類型，計算機的存儲空間和方式不同。 所以，在編寫程序使用變 量之前，須說明變量的數(shù)據(jù)類型。對此，學(xué)生是能夠理解的。5 . 2 . 4QBASIC語句的格式基本格式：語句定義符 語句體這里建議：以例程2講解語句的格式，同進說明各語句的功能。程序都是一些 簡單的鞏單詞，學(xué)生在理解上應(yīng)該沒有障礙。5 . 2 . 5QBASIC 的函數(shù)計算機語言中的函數(shù)相當(dāng)于數(shù)學(xué)中的公式。用 QBASIC語言控制機器人的動作 使用得最多的函數(shù)

17、是 MOTOR和SLEEP，應(yīng)該說這兩個函數(shù)都不難理解。我們 可通過延長機器人運動的時間或提高機器人的運動速度等具體問題，幫助學(xué)生理解它們。第6課程序設(shè)計流程圖目的意義概述：學(xué)習(xí)了計算機語言，接下來就可以用計算機語言編寫程序， 解決具體問題了。本課的目標(biāo)是了解程序設(shè)計的一般步驟及流程圖， 學(xué)會用流程 圖表示問題的解決過程。本課首先通過讓機器人走正方形這一任務(wù)， 說明程序設(shè)計的一般步驟，再在此基 礎(chǔ)上引入程序流程圖的概念及表示方法。最后通過“前方有障礙，STOP ”這個具體實例的應(yīng)用，讓學(xué)生親歷，問題分析、機器人的搭建，程序設(shè)計和編寫、調(diào) 試的過程，從而構(gòu)建分析問題、解決問題的思路和方法。流程圖

18、是本節(jié)的重點。 建議用兩課時完成。6 . 1程序設(shè)計的一般步驟本小點學(xué)生不難理解，可略講。值得注意的是應(yīng)讓學(xué)生理解“算法”這一 概念。6 . 2程序流程圖程序流程圖是本課的重點，首先可通過圖 6-1說明，像這樣用圖框描述解決問 題或執(zhí)行任務(wù)的方法、思路或算法的圖叫程序流程圖；然后再引導(dǎo)學(xué)生觀察，不 同的操作用不同形狀的框表示，箭頭表示了計算機處理或執(zhí)行的邏輯順序。建議第一課時到此為止，剩下的時間可讓學(xué)生畫出送餐機器人程序的流程圖，通過實物展臺或視頻展示的方法，講評學(xué)生作業(yè)，以檢查學(xué)生的掌握情況。最后總結(jié)流程圖的優(yōu)點。6 . 3應(yīng)用舉例：前言有障礙，STOP !本小節(jié)是前部分知識的具體應(yīng)用，對學(xué)

19、生來說問題是全新的。教材提示的問題簡 單，目的是把學(xué)生的注意力和思維放在問題的解決方法和過程上來， 而不是自怎 樣求解這個問題。6. 3 . 1任務(wù)描述任務(wù)描述也是任務(wù)解決需達成的目標(biāo)， 可以說在機器人活動中，能準(zhǔn)備描述出任 務(wù)目標(biāo)，任務(wù)已經(jīng)解決一半了。建議通過動畫或視頻演示說明任務(wù)達成目標(biāo)。6. 3 . 2任務(wù)分析在機器人活動中，任務(wù)分析常常要從兩方面去思考， 一是機器人的硬件搭建，二 是程序?qū)崿F(xiàn)的可行性。這兩者常常又是相輔相成的，也就是說，不同的搭建需要 不同的程序。有的老師可能會認(rèn)為機器人的搭建不是信息技術(shù)的內(nèi)容，而我們認(rèn)為，機器人的搭建不僅是信息技術(shù)的內(nèi)容，而且是重要內(nèi)容。試想，機器人

20、感受 其周圍環(huán)境，不正是感測技術(shù)嗎？本節(jié)的任務(wù)分析，建議讓學(xué)生討論。首先作為機器人來說，它怎么感受到有無障 礙物，自然同學(xué)們會想到，需要有一個檢測是否有障礙物的元件；第二，機器人 的行為動作是怎樣的？無障礙物怎么辦？有障礙物怎么辦？6.3 . 3機器人的搭建這里機器人的搭建很簡單，教師可先搭好，讓學(xué)生觀察，認(rèn)識紅外避障傳感器。 教師應(yīng)可通過實物投影儀講解紅外避障傳感器的結(jié)構(gòu)。6.3 . 4設(shè)定檢測距離紅外避障傳感器是感測技術(shù)的常用傳感器， 對此學(xué)生也很容易理解。教學(xué)時，應(yīng) 注意講清楚檢測距離的調(diào)整方法。有條件的學(xué)?？煞纸M實驗。6.3 . 5程序流程圖這個程序流程圖比較簡單，可讓學(xué)生討論完成。6

21、 . 3 . 6QBASIC 程序程序的實現(xiàn)方法很多，可能成為難點的是紅外避障傳感器檢測到有無障礙在程序 中的表達式是怎樣的?？捎孟旅娴谋砀癖硎荆杭t外避障傳感器檢Digital(IO)測（其中10是連接端口號）有障礙Digital(10)=1無障礙Digital(10)=0建議：如果學(xué)生能力強的，可引導(dǎo)學(xué)生討論程序的編寫；對于能力一般的，只要 求能理解程序就行了。最后，下載程序，運行，調(diào)試，根據(jù)機器人停止點距障礙物的距離，教師可適當(dāng) 調(diào)整距離，讓學(xué)生體會檢測距離的作用。探索活動：機器人前方遇障礙，右轉(zhuǎn)90度后繼續(xù)直線前進。 這個任務(wù)是應(yīng)用舉例的延續(xù)，可引導(dǎo)學(xué)生在前一任務(wù)的基礎(chǔ)上修改。第7課機器

22、人的“感覺器官”目的意義概述：通過前一課的學(xué)習(xí)，我們知道機器人可以通過紅外線傳感 器感知障礙。本課類比人的感覺器官，認(rèn)識機器人的傳感器，了解幾種常見傳感 器的原理和作用。教材安排了三個探究性實驗，建議用二課時，第一課時完成 7.1-7.3，第二課時完成7.4-7.5 和探究活動。教學(xué)時始終應(yīng)讓學(xué)生明白一個道理，那就是，機器人與機器最顯著的區(qū)別在于， 機器人對外界環(huán)境具有邏輯判斷和思維的能力。那么，機器人是如何感覺環(huán)境變化的呢？它是靠各種傳感器。傳感器實質(zhì)上是一些特殊的電子元件或裝置， 它能 感受或響應(yīng)特定的被測量的物理量或化學(xué)量，并將其轉(zhuǎn)化為電信號。7 . 1機器人的“嘴巴”和“耳朵”明確機器

23、人的“嘴巴”和“耳朵”其實就是機器人的發(fā)聲和聽覺裝。教學(xué)時讓學(xué) 生了解，目前人們還只能讓機器人感知聲音的有無或強弱，還不能識別音色。要讓機器人認(rèn)識人的聲音，還有待科學(xué)家的努力。簡單的聲控傳感器很容易實現(xiàn)，教材介紹了納英特機器人的聲控傳感器。 教學(xué)建議：1、認(rèn)識納英特聲控傳感器；2、明確納英特聲控傳感器是模擬傳感器，檢測環(huán)境聲音的相對強度；3、會正確連接納英特聲控傳感器；4、將“實驗一：檢測環(huán)境聲強的相對值”作為探究性實驗。7 . 2機器人的“眼睛”視覺傳感器是機器人身上至關(guān)重要的傳感器。由于目前還找不到能代替人眼這樣 精密的視覺傳感器（既能分辨顏色，又能判斷距離）。人們只好根據(jù)不同的用途 制作

24、出不同的視覺傳感器，如有檢測距離的紅外傳感器或超聲波傳感器； 有能分 辨顏色的光電傳感器或灰度傳感器。教學(xué)建議：教材對紅外傳感器和灰度傳感器的原理敘述十分清楚， 學(xué)生易于理解， 可指導(dǎo)學(xué)生閱讀?；顒又攸c應(yīng)放在“實驗二：檢測迷宮場地地面和白線的灰度值” 上。當(dāng)然，也可檢測不同物體表面顏色的灰度值。如果是使用樂高光電傳感器，也可以檢測不同顏色的物體的光值。7 . 3機器人的“鼻子”機器人的鼻子其實就是一個煙霧傳感器。建議教學(xué)時簡單介紹。7 . 4機器人的“觸覺”機器人的觸覺傳感器很多，教材中只介紹了觸碰傳感器和溫度傳感器。 教學(xué)建議：由于有前面的基礎(chǔ)，本節(jié)的實驗三，可以讓學(xué)生自主探究完 成。7 .

25、 5機器人的能源機器人的能源一般來源于電池的化學(xué)能。探索活動：本課的探究活動效果明顯，趣味性強。建議創(chuàng)造條件讓學(xué)生動手去做。第8課機器人走迷宮目的意義概述：前面學(xué)習(xí)了機器人的傳感器和程序的編寫。作為應(yīng)用，教 材選用了機器人走迷宮，目的是通過機器人走迷宮問題的分析和求解， 培養(yǎng)和提 高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。本課1-3小節(jié)重在問題的分析和機器人的搭建；4-6小節(jié)為程序的編寫、 保存和調(diào)試。建議：本課用兩課時，1-3小節(jié)為一課，4-6小節(jié)為第二課時；機器人硬 件條件不夠的學(xué)校可將本課與下一課重組，在仿真環(huán)境下學(xué)習(xí)和練習(xí)。8 . 1任務(wù)描述本節(jié)主要是讓學(xué)生明確機器人走迷宮所需完成的任務(wù)，教學(xué)時

26、可用納英特仿真軟件“快速啟動項目”仿真演示。8 . 2任務(wù)分析及算法可組織同學(xué)討論，如果是我們?nèi)藖硗瓿勺呙詫m，你會怎么走？在此基礎(chǔ)上引入迷 宮定則。確定左手或右手定則后，再進一走討論，在迷宮里行走過程中可能遇到的幾種情 況：下面是左手定則的三種情況：(1) 前方有障礙(2) 前方無障礙 左方有障礙(3) 前方無障礙 左方無障礙進一步討論，在上述三種情況中，機器人應(yīng)做出怎樣的反應(yīng)？8 . 3走迷宮機器人的搭建機器人的搭建，涉及到兩個問題，選用什么樣的傳感器來判斷障礙物？傳感器如 何安裝？這實質(zhì)上就是上一課傳感器學(xué)習(xí)后的應(yīng)用問題?？山M織學(xué)習(xí)討論解決方案。8 . 4機器人走迷宮程序流程圖有了前面的分

27、析，畫出程序流程圖不是難事。8 . 5機器人走迷宮的QBASIC 程序根據(jù)流程圖寫程序，難點在于 QBASIC語言的表達。已經(jīng)寫出的程序?qū)W生要讀 懂不難，難在自己寫程序。再有就是程序中馬達參數(shù)的調(diào)整， 實際上馬達參數(shù)的 調(diào)整與場地有關(guān)，必須認(rèn)真觀察機器人的運動后，才能得到正確的參數(shù)。建議：對程度一般的學(xué)生，只要求能讀懂程序就可以了。 有條件的學(xué)校，應(yīng)安排時間調(diào)試程序。8 . 6程序的保存新版的納英特編程軟件保存操作簡單多了。探索活動：活動1 :建議改為：假定機器人前方紅外傳感器接 10號數(shù)字傳感器端口，要求機器人前 方有障礙特，左轉(zhuǎn)90度，否則直行。本目題實質(zhì)上是在理解前面程序的基礎(chǔ)上的改寫，

28、也是條件判斷語句的練習(xí)。If digital（10）=1 the nMotor （0,-70）Motor （1,70）ElseMotor （0,100）Motor （1,100）End答案不唯一，教師慶鼓勵學(xué)生寫出不同的程序段。活動2 :這是一個簡單的機器人活動，對場地要求不高。在機房就可完成。第9課 在仿真環(huán)境中走迷宮目的意義概述：教材安排本課的目的，一方面是學(xué)習(xí)如何在仿真軟件中搭 建場地和機器人，另一方面是利用仿真軟件開展機器人活動，彌補硬件條件不足。 實際新版的納英特仿真軟件，較教材中介紹的軟件操作更簡單。本課可完成兩課時，第一課時，認(rèn)識軟件，搭建場地；第二課時，搭建機器人， 仿真運行。

29、9 . 1認(rèn)識機器人仿真系統(tǒng)初三的學(xué)生使用納英特仿真軟件，很容易上手。這一節(jié)主要應(yīng)通過“快速啟動” 感受三維立體仿真系統(tǒng)，同時會變換不同視角，觀察機器人的運動情況。9 . 2在仿真系統(tǒng)中搭建場地場地的搭建包括（1 ）畫場地底圖（2）導(dǎo)入場地圖（3）搭建場地實物 本小節(jié)的難點在搭建場地實物。教學(xué)建議：教師可安排具體而簡單的操作任務(wù)，讓學(xué)生練習(xí)。9 . 3在仿真環(huán)境下搭建機器人機器人的搭建包括馬達、輪子和傳感器的安裝。這部分內(nèi)容教材寫得很詳細(xì)，新版的軟件也比較好用。教師只要安排足夠的時間讓同學(xué)們上機實踐就可以了。9 . 4在仿真環(huán)境中測試機器人仿真運動包括：（1 ）機器人組隊設(shè)置（2）機器人與場地

30、的合成（3 ）仿真運行 對同學(xué)來說，按提示操作，問題不大。第10課軌跡機器人目的意義概述：軌跡機器人是機器人活動應(yīng)用的又一個典范，本課教材以 軌跡機器人活動任務(wù)為載體，學(xué)習(xí)樂高光電傳感器的工作原理、 使用方法；以及 ROBOLAB的編程技巧，主要學(xué)習(xí)條件分支和跳轉(zhuǎn)圖標(biāo)的使用。從思維訓(xùn)練的 角度上講，本課分別就單光感和雙光感機器人走軌跡進行了任務(wù)描術(shù)和算法分 析，對開拓同學(xué)的創(chuàng)新思維具體一定的幫助和借鑒。建議：本課用二課時，第一課時完成 1、2小節(jié)，單光感走軌跡；第二課時完成 第3小節(jié)雙光感走軌跡。10 .1光電傳感器是怎樣工作的本節(jié)主要介紹了光電傳感器的工作原理，樂高光電傳感器的使用方法。就原

31、理部 分，學(xué)生很容易理解。教學(xué)中應(yīng)著重介紹樂高光電傳感器的使用方法， 特別是如 何檢測物體的光值。教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真完成P65的試一試。10 . 2單光電傳感器實現(xiàn)走軌跡單光感走軌跡只能是單線軌跡，為此，教師應(yīng)準(zhǔn)備一個簡單的場地。本任務(wù)涉及到機器人的搭建、算法分析、程序的編寫、下載運行和調(diào)試， 四方面的問題，對同學(xué)來講都是全新的，下面就這四方面提出建議：1、機器人的搭建，不是我們教學(xué)的重點，加之這樣的機器人的搭 建也不是很復(fù)雜，教師可先搭建好，與學(xué)生一起分析為什么這 樣搭就行了。2、算法分析，是思維的高級訓(xùn)練，教師可制作一個簡單的動畫演 示，幫助學(xué)生理解。流程圖能直觀、清晰的表示算法分析。3、

32、程序設(shè)計：作為例程，教師可先介紹程序，讓學(xué)生理解程序。 再演示程序的編寫。在ROLBLAB中，常用跳轉(zhuǎn)圖標(biāo)實現(xiàn)無限循環(huán)。分支圖標(biāo)可實現(xiàn)各種條件分支，本例中的光感分支圖標(biāo)實現(xiàn)了，根 據(jù)光電傳感器不同的反饋值，讓機器人做出不同的動作反應(yīng)。4、程序的保存、下載、運行和調(diào)試 樂高機器人程序的保存、下載都很簡單。關(guān)于程序的優(yōu)化，可引導(dǎo)學(xué)生討論，圖10-5所示的程序有什么不足？ 為什么？從而進一步思考，怎么制作一個全自動機器人。另外，作為思 維訓(xùn)練，應(yīng)讓學(xué)生明白，傳感器自主采集數(shù)據(jù)是信息技術(shù)應(yīng)用的重要組 成部分。10 .3用雙光感實現(xiàn)走軌跡從任務(wù)描述看，本任務(wù)比前一個任務(wù)多了一個“十字”路口，教師應(yīng)引導(dǎo)

33、學(xué)生分別出圖10-12所示的幾種情況，并讀懂圖10-13所示的程序。 建議：本課時的重點應(yīng)放在機器人的調(diào)試上。第11課可監(jiān)控事件的機器人目的意義概述：事件控制技術(shù)是信息技術(shù)中傳感技術(shù)、自動控制技術(shù)的重 要內(nèi)容。同時事件控制也是解決多任務(wù)并發(fā)問題的一種有效途徑。教材安排本課既是學(xué)習(xí)多任務(wù)（事件）監(jiān)控處理的方法，同時又有利于提高同學(xué)們分析問題和 解決問題的能力。本課的重點是事件監(jiān)控的思維訓(xùn)練，難點是理解本課的程序流程圖和程序。 11 .1什么是事件控制本小節(jié)主要是讓學(xué)生理解什么是事件、什么是事件監(jiān)控。所謂事件，簡單地理解就是一段時間內(nèi)發(fā)生的事情、或事物變化。 事件監(jiān)控是指關(guān)注事件是否發(fā)生，當(dāng)事件發(fā)

34、生后做出什么樣的響應(yīng)和處理。 建議：教學(xué)時多用同學(xué)們熟悉的實例說明。11 . 2 RCX對事件的監(jiān)控本小節(jié)的重點應(yīng)讓同學(xué)知道事件監(jiān)控分為定義事件、監(jiān)控事件、事件著陸 和停止監(jiān)控四個步驟，并認(rèn)識相應(yīng)的圖標(biāo)。ROBOLAB對事件的監(jiān)控用以下四步：1、定義事件：即事件觸發(fā)的條件2、監(jiān)控事件：即關(guān)注事件的發(fā)生。如果只是定義了事件，沒有開始監(jiān)控 事件，即使事件發(fā)生了，處理器也不會對事件做出響應(yīng)。3、事件著陸：指事件觸發(fā)后的著陸點，其后是事件觸發(fā)后，所做出的響 應(yīng)命令。4、停止監(jiān)控：指程序結(jié)束對事件的監(jiān)控。以上四個操作中，定義事件是難點。11 . 3三光電傳感器軌跡機器人的制作11. 3 . 1問題解決策

35、略問題解決策略分為硬件搭建和軟件實現(xiàn)，二者是相輔相成的。教材中所用的硬件搭建是經(jīng)典的三光感小車， 教師可事先搭建，并向?qū)W生介紹這 樣搭建的優(yōu)點。優(yōu)點：動力后驅(qū)，具有強勁的動力，兩輪距離較大，具有較大的動力力矩（轉(zhuǎn)彎 靈活）；三光感成“品”字排列，有利用黑線的檢測，減小檢測黑線后的擺幅。循線策略分析：這是訓(xùn)練學(xué)生思維能力的良好載體，是教學(xué)分析的重點。11 . 3. 2程序流程圖初看圖11-5的程序流程圖會有眼花繚亂的感覺，教學(xué)時應(yīng)注意理清思維邏輯。 簡單地說就是：初始化環(huán)境條件（包括環(huán)境光的檢測、事件的定義等）； 事件分支：即如果紅色事件發(fā)生，如何處理；藍色事件發(fā)現(xiàn)如何處理；兩事件同 時發(fā)生如何

36、處理。以上述邏輯層次去分析流程圖，能幫助學(xué)生理清思路。11 . 3. 3程序圖11-6的程序與流程圖對應(yīng)理解應(yīng)該說不是很困難。程序理解上的難點在于“事件的值”上，教師應(yīng)說明由于有多個監(jiān)控的事件，而事件的著陸點只有一 個,那么如何區(qū)別是哪個事件發(fā)生了呢？最大的辦法就是通過“事件的值”去區(qū)分，再根據(jù)事件的值分支，當(dāng)不同的事件發(fā)生，實現(xiàn)不同的響應(yīng)和處理。第12課機器人滅火一一尋找火源目的意義概述：機器人滅火可以說是一個大型的綜合任務(wù)，所涉及到的傳 感器的應(yīng)用和程序的處理都比較復(fù)雜， 同時，它又是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識 解決實際問題的一個典型實例。教材以納英特機器人滅火活動為載體，化整為零， 從簡單

37、到復(fù)雜一步一步的引導(dǎo)學(xué)生完成滅火任務(wù)，這樣做既分散了教學(xué)難點，將 灰度傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、聲控傳感器以及模塊化程序結(jié)構(gòu)思想溶入教學(xué)中。 建議：本課分兩課時完成，第1、2節(jié)為第一課時，第3節(jié)為第二課時。12 .1 滅火實驗及場地簡介此小節(jié)目的在于讓學(xué)生明確任務(wù)目標(biāo)，可讓學(xué)生自行閱讀。12 . 2簡易滅火機器人的制作本節(jié)的重點是認(rèn)識納英特灰度傳感器及其使用方法，并會用灰度傳感器檢測物體 表面的灰度值。而本節(jié)的任務(wù)1可作為灰度傳感器的應(yīng)用實例。任務(wù)一只要求機器人能判斷自己是否進入警線。12 . 2 . 1簡易滅火機器人的搭建要求：1、認(rèn)識地面灰度傳感器，并會正確安裝；2、知道灰度傳感器屬模擬傳感器，

38、一般來說，物體表面顏色越深， 灰度值越大；白色（淺色）物體，灰度值小于 125，黑色（深色）物體， 灰度值大于125 ;3、理解圖12-4的程序，會正確檢測物體表面灰度。12 . 2 . 2滅火程序到現(xiàn)在讀懂圖12-6的程序并不困難。12 . 2 . 3測試建議：教師可自制一個簡易場地，讓學(xué)生分組完成滅火任務(wù)。12 . 3使用火焰?zhèn)鞲衅鲗ふ一鹪礈缁鹩脵z測是否“看”到白線的方法滅火很不科學(xué)，學(xué)生很自然地會想到是否有一個 能檢測火焰的火焰?zhèn)鞲衅鳌?2 . 3 . 1火焰?zhèn)鞲衅髯鳛樾畔⒓夹g(shù)，正確采集有利信息非常重要。因此，根據(jù)火焰特征，制作的火焰 傳感器能有效的檢測和判斷火源的位置。至于火焰?zhèn)鞲衅鞯?/p>

39、反饋值與火源的距離及方位的關(guān)系，教材把它作為探究性實 驗，為既有利于教師組織教學(xué)活動，又有利于培養(yǎng)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)的興趣和能力。12 . 3 . 2能尋找火源的機器人搭建由于有前面的基礎(chǔ)，這里的搭建很容易。12 . 3 . 3教會機器人尋找火源這是一個探究性實驗，我們希望同學(xué)在讀懂程序的基礎(chǔ)上， 通過實驗，發(fā)現(xiàn)火焰 值與火焰距離以及方位的關(guān)系。12 . 3 . 4尋找火源滅火的兩個任務(wù)這兩個任務(wù)，有條件的學(xué)校也可作為探索性實驗。 硬作條件不足的學(xué)校，可在仿 真環(huán)境下完成。任務(wù)2與任務(wù)1的算法一樣，只是以火焰值來判斷滅火的有效位置。任務(wù)3實質(zhì)上是任務(wù)1和任務(wù)2的綜合，滅火條件是復(fù)合條件，即：火焰值

40、達 到有效距離，并且進入警戒線。第13課機器人滅火一一迷宮滅火目的意義概述：本課是迷宮機器人和滅火機器人的綜合。本課的重點應(yīng)放在分析 問題、解決問題的思維以及程序的模塊化結(jié)構(gòu)上。換言之，本課的機器人滅火任 務(wù)的完成只是作為學(xué)習(xí)的一個結(jié)果，甚至可淡化實驗，利用仿真軟件幫助學(xué)生理 解，這樣可減小真實實驗中一些不確定的干擾因素，把注意力集中在思維訓(xùn)練上。 建議：本課用兩課時 第一節(jié)為第一課時，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計和第二節(jié)為第二課時13 .1迷宮機器人的制作13 . 1.1迷宮滅火的策略可借助仿真軟件，比如把火焰放在房間 2或房間3，組織學(xué)生討論滅火方 案。引導(dǎo)學(xué)生得出迷宮滅火策略，沒有發(fā)現(xiàn)火焰，走迷宮，尋

41、找火源；發(fā) 現(xiàn)火焰，啟動滅火程序。13 . 1 .2迷宮滅火的流程圖圖13-1所示的滅火程序流程圖，非常符合人的思維習(xí)慣，教師應(yīng)很好的 加以利用。左邊的模塊化程序流程圖，簡單，清晰。右邊的程序流程圖， 是左邊流程圖的細(xì)化。即啟動滅火程序，具體要做什么？又該怎樣走迷宮 尋找火源。程序流程圖的細(xì)化，實質(zhì)上將程序分成了兩個分支，每個分支只完成該分 支所要解決的問題。另外，對復(fù)雜任務(wù)，我們還可以分工合作，一部分人 解決發(fā)現(xiàn)火焰后如何滅火，一部分人解決尋找火源的問題。這樣的教學(xué)， 我們不僅教給了學(xué)生分析問題和解決問題的方法，而且倡導(dǎo)的合作精神。 這才是教學(xué)的根本。13 . 1 .3迷宮滅火機器人的搭建這

42、里的機器人實質(zhì)上是迷宮機器人和簡易滅火機器人的綜合。建議通過仿 真練習(xí)機器人的搭建。13 . 1 .4迷宮機器人滅火程序要求學(xué)生能讀懂程序。建議：通過仿真滅火幫助學(xué)生理解程序。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計思想作為知識窗介紹，要求學(xué)生能理解就行了。關(guān)于主程序和子程序的關(guān)系，可歸納為：主程序羅列滿足什么條件，需要 完成什么任務(wù)；而子程序則回答，如何去完成相應(yīng)的任務(wù)。13 . 2聲控啟動滅火機器人 本節(jié)可以說是前面的大綜合。要求能讀懂程序就行。第14課機器人實驗室目的意義概述：前面我們提到的機器人基本上都是一輛車，一輛智能化的 小車。通過傳感器，感受環(huán)境的變化，采集數(shù)據(jù)，再根據(jù)程序做出相應(yīng)的 處理和

43、響應(yīng)，所涉及到的信息技術(shù)，主要包括傳感技術(shù)和自動控制技術(shù)， 但還未涉及到信息的采集后的分析、處理和加工。為了拓展學(xué)生裝的思維 和知識面，本課我們將學(xué)習(xí)如何利用 ROBOLAB軟件建立一個機器人實驗 室，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計一個簡單的物理實驗裝置，通過編寫程序，體驗數(shù) 據(jù)的采集、上傳、分析和處理的全過程。對課對教師和教學(xué)設(shè)備要求都比較高，建議作為演示教學(xué)，目的是讓學(xué)生 體驗實驗方法和過程。14 .1建立自己的主題ROBOLAB實驗研究是在研究者級別中完成的，在開始實驗之前，需要創(chuàng) 建一個實驗主題。本節(jié)的重點，應(yīng)讓學(xué)生明確一個實驗項目所經(jīng)歷的五個步驟1、使用傳感器設(shè)計和搭建實驗2、編寫程序，告訴RCX

44、需要采集的信息；3、開始實驗，采集信息；4、上傳數(shù)據(jù)（信息）；5、分析數(shù)據(jù)14 . 2我的第一個實驗大家都知道，蒸發(fā)要吸熱，物體溫度要降低，但物體溫度降低了多少？經(jīng) 過多長時間溫度降到最低？要得到相關(guān)的數(shù)據(jù)，并制成溫度變化曲線還真 不是一件容易的事，但智能機器人實驗，確可以輕易的做到。14 . 2 . 1設(shè)計和搭建實驗利用樂高溫度傳感器，很容易設(shè)計出簡單的實驗裝置。實驗要求：讓RCX每隔3秒鐘采集一次溫度數(shù)據(jù)，1分鐘后停止采集。14 . 2 . 2程序的編寫這里我們用的是研究者編別中的編程者級別 1，即最簡單的研究者程序，程 序雖然簡單，但它仍包含了數(shù)據(jù)的采集思想：即采集什么數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集的速度 以及結(jié)束采集的條件。這是教學(xué)的重點。14 . 2 . 3下載程序與編程者級別一樣。14 . 2 . 4開始實驗這個實驗很簡單，實驗時間也不長。14 . 2 . 5上傳數(shù)據(jù)上傳數(shù)據(jù)是本節(jié)的難點。這里包括：1、數(shù)據(jù)集名字，相當(dāng)于數(shù)據(jù)保存文件名；2、數(shù)據(jù)桶顏色