勞技課例《機器人追光》

1、勞技課例機器人追光松江勞技中心 勞動技術機電一體 方敏芝0615一、設計思路機電一體課程是以新課改的理念為指導，貫徹以學生發(fā)展為本、 以學生主體性學習為主線的基本思想， 通過教學激發(fā)學生對技術的興 趣，提高學生的技術能力與素養(yǎng)，關注和促進學生的個性發(fā)展。本課 例機器人追光 主要是通過學生的主體性學習和小組合作探究來完 成項目的設計、編程和優(yōu)化，提高學生自身的技術能力，激發(fā)自身的 潛能，以達到新課改的目標。二、教材分析勞技中心機電一體校本課程是以“能力風暴智能機器人”和 “模塊化工程創(chuàng)新套件”為主線來介紹和應用機電一體化技術的。 課 程主要讓學生了解智能機器人的各個結構部件及功能， 工程創(chuàng)新模塊

2、 套件的各個部件的功能和使用，同時也學會使用編程軟件編寫程序， 來控制機器人和機械模型的運行。 企望通過這門課程的學習， 學生能 夠?qū)C電一體化的相關技術有一定的了解， 如機械技術、 執(zhí)行裝置技 術、傳感器技術、計算機技術、控制技術。在學習中體驗機電一體化 的無限創(chuàng)意與樂趣， 激發(fā)他們學習相關技術以及工科的興趣， 樹立遠 大的理想。機器人追光這一教學內(nèi)容是對智能機器人的傳感器技術和控 制技術的一個應用， 通過編程讓機器人實現(xiàn)追光， 是一節(jié)基礎知識與 實踐操作相結合的課。 學生通過學習可以理解傳感器技術的作用， 初 步掌握控制技術和編程技術， 開闊學生的程序編程思路， 同時對學生 后期的創(chuàng)新項目

3、的設計和實施也起到一個鋪墊作用。三、學情分析 這節(jié)課面對的教學對象是高一的學生。這些學生，在學這門課之 前基本上沒有接觸過計算機編程， 因此在進行項目教學和程序流程設 計時，需要對基礎知識進行細致的講解， 側重使學生理解編程的方法。在本課之前，學生已經(jīng)了解了機器人的身體結構，知道了執(zhí)行器 部件和傳感器部件， 也知道了程序結構的三種類型。 但是對于機器人 中光敏傳感器的具體作用、 所對應的亮度檢測模塊及其使用， 還是一 個新知識。同時，學生對控制模塊中對應著選擇結構的條件判斷模塊 的使用還是陌生的。學生在進行機器人追光運行過程分析中時，容易出現(xiàn)不知從何入 手的情況， 教師要引導學生進行過程的分解

4、； 學生在機器人調(diào)試過程 中，容易出現(xiàn)原地打轉(zhuǎn)或者往一邊偏轉(zhuǎn)的情況， 教師要引導學生進行 錯誤分析和程序檢查。四、教學目標本節(jié)課期望達到的教學目標：1、知識與技能：(1) 知道光敏傳感器的作用，學會使用亮度檢測模塊檢測機器人 運行現(xiàn)場的亮度值。(2) 學會條件判斷模塊的使用及程序編寫。(3) 初步掌握機器人中各個傳感器模塊和執(zhí)行模塊的綜合運用。2、過程與方法：(1) 通過機器人運行的動畫展示和討論分析，使學生對項目的整 個過程有一個整體的了解與把握。(2) 通過運用多媒體設備的展示，將項目中涉及到的程序模塊講 解清楚，使學生對程序模塊的使用更加熟悉。(3) 通過多媒體網(wǎng)絡教室中學生程序的調(diào)用展

5、示和師生的討論 互動，將項目中遇到的問題具體化， 以培養(yǎng)學生能夠發(fā)現(xiàn)問題解決問 題的能力。(4) 通過學生的項目的自主設計，提高學生的獨立編程能力。3、情感、態(tài)度與價值觀：(1) 通過學生對問題的發(fā)現(xiàn)、試圖解決并獲得成功的過程，培養(yǎng) 學生對計算機編程與機器人學科的興趣。(2) 通過項目的自主設計，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識。(3) 通過項目實施過程中的小組合作，提高學生的互相學習、團 隊協(xié)作的能力。五、重點難點1、重點：亮度檢測模塊和條件判斷模塊的作用和使用 在機器人身體結構的各類部件中，傳感器部件是一類十分重要的 部件，它是機器人與外界互動的一個橋梁， 機器人中的任何一個傳感 器的作用都是不容忽視的

6、，光敏傳感器作為機器人傳感器中的一種，它所對應的亮度檢測模塊有著比其他傳感器模塊更為豐富的內(nèi)容， 它 可以分別檢測左邊和右邊的亮度，也可以檢測總體亮度或偏差亮度。 我們可以根據(jù)不同的需要使用不同的功能， 使得機器人的控制運行的 能力更加豐富。 在本節(jié)課中要用到的關鍵程序結構是選擇結構， 用到 的控制模塊是條件判斷模塊， 通過它的判斷， 機器人才能實現(xiàn)哪邊亮 往哪邊走，它是這個項目能否成功的關鍵之一。因此，亮度檢測模塊 和條件判斷模塊的作用和使用是本節(jié)課的重點。2、難點：選擇與循環(huán)混合程序結構的使用 機器人追光項目的運行過程是一個復雜的過程，既要通過判斷來 選擇較亮的地方行走， 又要進行反復檢測

7、和判斷， 才能保證機器人最 后能到達光線最亮的地方。 程序中需要設計多個控制模塊才能控制機 器人的運行， 特別是選擇結構和循環(huán)結構的控制， 所以整個程序結構 是一個選擇與循環(huán)混合的程序結構。學生能夠編寫簡單的循環(huán)程序， 但是要在循環(huán)程序中再加入復雜結構的程序， 是相對較難的。 學生在 復雜程序的理解和使用上相對較為薄弱，因此它是本節(jié)課的難點。六、教學策略與手段 本課教學采用問題式教學模式，在教學中教師通過呈現(xiàn)問題讓學 生思考討論， 通過學生的互相合作進行學習， 教師在其間以啟發(fā)指導 的方式參與學生的自主學習。 同時又以“探究發(fā)現(xiàn)”教學模式讓 學生積極動手、去發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，進行項目設計。本

8、課采用產(chǎn)生是教學策略，讓學生自己對教學所用到的模塊進行 組織、安排順序，構建他們自己的學習風格，控制自己的學習活動， 在學習過程中主動地處理獲得的信息， 編寫程序與調(diào)試， 正確處理程 序執(zhí)行中的問題。在教學方法和手段上，本課主要是以項目驅(qū)動為主、教師啟發(fā)為 輔，具體有以下幾個方面： 1、向?qū)W生展示機器人追光的動畫情景， 讓學生了解機器人的運行環(huán)境，同時也激發(fā)了學生的興趣。 2、項目 中采用多個問題呈現(xiàn)，有助于學生積極思考，開闊思維，同時也清晰 了課程任務。 3、讓學生進行自主探究和程序編寫，有助于發(fā)揮學生 自身的潛力和主觀能動性，促進個性發(fā)展。 4、將學生的問題通過多 媒體展現(xiàn)，尋求其他同學幫

9、助，增強學生發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。 5、充分進行項目展示與評價，增加學生互動，提高學生間互相學習， 也促進了學生的可持續(xù)發(fā)展。七、課前準備1學生的學習準備 學生已經(jīng)了解了程序的三種基本結構，初步學會了使用編程軟件 中的流程圖程序方式來編寫一些簡單程序， 對一些執(zhí)行器模塊的使用 已經(jīng)得心應手，而對傳感器模塊則是充滿著好奇并有初步的預習。2教師的教學準備 教師根據(jù)學生的情況設計好教學過程，制作好教學的多媒體課 件，預設好不同基礎的學生，設計好個別化教學的方案。同時把學生 分成三人一組，每組安排好一個組長。3教學環(huán)境的設計與布置；把教室里學生的座位進行調(diào)整，使得教室中間留出一個大的空間 作為機器人

10、追光調(diào)試與演示的空間，方便學生在座位上觀看演示效 果。演示環(huán)境對光的要求較高， 為了避免室外太陽光對電筒光的干擾， 專門對教室的門窗進行遮光處理，以減弱外部影響。4教學用具的設計和準備 為學生的機器人充好電，檢查好機器人的各個部件都完好，同時 準備好兩個電筒，在項目中作為追光的光源。八、教學過程1、課題導入(1) 動畫展示機器人追光的場景，吸引學生的注意力，讓學生觀 看機器人追光的動畫。(2) 提出問題：機器人所處的環(huán)境是怎樣的？它的具體運行過程 是怎么樣的？讓學生帶著問題繼續(xù)觀看動畫， 激發(fā)學生對這個項目的 興趣，然后請個別學生回答這兩個問題。(3) 引出本課任務：通過編程使機器人追光。2、

11、項目初探(1) 教師提問：項目中，機器人如何知道環(huán)境中光線的亮度？又 是如何實現(xiàn)往光線較強的方向走？請預想這個過程可能用到哪些模 塊？學生思考后回答。(2) 教師講解光敏傳感器的作用與亮度檢測模塊的使用，條件判 斷模塊的作用與使用，這是本節(jié)課的重點。(3) 討論機器人追光的程序流程。請學生以小組為單位討論本項目中，機器人運行過程的程序流 程。根據(jù)學生的回答，教師提示機器人運行的程序流程。3、項目實施(1) 學生以小組為單位自主進行程序的設計、編寫與調(diào)試，教師 查看學生的自編程序，觀察機器人運行情況。(2) 詢問學生所設計的機器人運行情況，請某些機器人運行有問 題的小組將其程序通過網(wǎng)絡教室展示給

12、全體同學， 其他同學幫忙指出 問題所在。(3) 教師給出整個程序的指導意見，同學們繼續(xù)修改程序與調(diào)試 機器人。4、項目展示 請幾個小組展示機器人追光的運行情況。5、項目優(yōu)化(1) 教師提問：在機器人追光過程中還遇到了什么問題，哪些方 面還需要改進，怎么解決？個別學生回答問題， 進而引出優(yōu)化的內(nèi)容。 優(yōu)化的內(nèi)容有以下兩方面：A 能否讓機器人在追光的過程中避開障礙物？B 能否讓機器人到了最亮的地方停下來結束追光？(2) 以小組為單位，自主探究，合作學習，解決機器人追光過程 中遇到的問題。6、展示、評價與總結(1) 展示各個小組的項目實施的最終成果。(2) 小組之間互相評價實施的情況。(3) 交流實

13、踐體會。請學生回答實施這個項目過程中的感受和收 獲。(4) 總結實施機器人追光項目的目的，機器人對于我們?nèi)祟惖膬r 值。九、板書設計項目 機器人追光1、知識準備(1) 亮度檢測：左、右兩種方式(2) 條件判斷：左右亮度值比較2、程序流程設計3、項目實施4、項目展示5、項目優(yōu)化6、展示評價與總結十、學習訓練設計及依據(jù) 對于需要幫助的學生，要求能夠和同組同學共同學習，完成機器 人追光的基本任務，對于優(yōu)化任務，要求其能夠積極參與。對于基礎比較好的高材生，要求能夠自主進行項目的綜合實踐， 并向全班同學總結項目學習經(jīng)驗和體會【教學反思】 本課堂教學雖然達到了預期的教學目標，但是仍然有一些需要改進的地方，主要有以下幾個方面：1、問題應該更加簡潔精煉，數(shù)量不要太多，因為高中生普遍不 太喜歡回答問題， 問題太多容易造成課堂中的冷場， 而且易浪費時間。2、在課堂時間的安排上，應該壓縮前面問題討論與講解內(nèi)容的 時