川教版信息技術九下陽光尋覓者的制作

1、綜合實踐活動：“陽光尋覓者”的制作龍泉中學杜艷梅    一、 教學目標     1、知識目標：、了解ROBOLAB的編程環(huán)境。 、認識機器人軟件ROBOLAB，學會用ROBOLAB下載固件。 、掌握編寫程序采集數(shù)據(jù)、上傳數(shù)據(jù)并分析處理的方法。     2、能力目標：     、設計和搭建實驗。     、學會編寫機器人程序。     、ROBOLAB固件下載及程序調(diào)試和數(shù)據(jù)分析。  &#

2、160;  3、情感目標：    、培養(yǎng)學生的觀察能力、動手能力、創(chuàng)造能力，養(yǎng)成良好的思維習慣。     、培養(yǎng)學生對待知識的科學態(tài)度和辯證唯物主義觀點。     、培養(yǎng)學生探索機器人的興趣和科學精神。 二、教學重點、難點     重點：認識ROBOLAB的編程環(huán)境，理解固件與RCX的關系。    難點：    、編寫機器人程序；     、ROBOLAB固件下載；  

3、;   、程序調(diào)試和數(shù)據(jù)分析。    三、教學方法 以學生直接實踐體驗為主，輔以教師演示、啟發(fā)、引導。 四、教學準備    樂高機器人套裝、電腦、網(wǎng)絡教室，機器人調(diào)試場地或模擬平臺環(huán)境。 五、教學過程 1、 引入：大家知道，我們所使用的煤、石油、天然氣，水能、風能、海洋能、生物質(zhì)能等都來自太陽能。事實上，地球上的一切能源都直接或間接使用的太陽能。太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當于500萬噸煤。同時，太陽能又是一種對環(huán)境友好的，可再生的取之不盡、用之不竭的能源。在當前世界能源緊張，各種能源價格飛漲的形勢下

4、，太陽能無疑是最引人矚目的能源。2、新課：預備實驗太陽能小車A B圖 15-1 太陽能小車圖 15-1A是一輛太陽能小車，如果我們把它放在陽光下，至少是一盞臺燈下，它就能運動起來。我們看到小車本身沒有能源，只是接了一塊樂高太陽能電池板，由于樂高太陽能電池板能把光能轉換成電能。小車上的馬達就是靠太陽能電池板提供電能的。實驗一 驗證光具有能量。把一只馬達和太陽能電池板按圖15-1B所示的方式連接起來，再用一盞臺燈照射太陽能電池板，觀察馬達會不會轉動。試著轉變燈光的方向，觀察馬達的轉動情況。我們看到在光的照射下馬達轉動起來了，但如果光線不是直射太陽能電池板，馬達轉動會慢一些。實驗證明：光和太陽都具有

5、能量。那么，我們能收集光能或太陽能嗎？實驗二 電容器能儲存電能。按如圖 15-2A所示將一只樂高電容器與一只馬達連接，觀察馬達能否轉動？如果按圖 15-2B所示的方法，將樂高電容器與太陽能電池板連接（注意二者的“十”、“”極），再用光線照射一段時間，再將電容器與馬達相連，觀察馬達能否轉動。A B圖 15-2 電容器的放電和充電我們看到原來不能使馬達轉動的電容器，通過與被光照射的太陽能電池板連接一定的時間后，就能驅(qū)動馬達轉動了，這說明電容器能儲存電能。實際上將太陽能電池板與電容器連接以后，我們說太陽能電池板為電容器充了電；而把電容器與馬達連接時，電容器又放電，將自身的電能轉化為馬達的機械能。3、

6、“陽光尋覓者”的制作實驗目標搭建一輛機器人小車，使它可以跟蹤光線，并用太陽能電池板為電容器充電。當光線的方向改變時，機器人小車可以自動找到新的光線最強的位置。為了驗證電容器已充電，實驗后要求電容器能點亮小燈。為了驗證小車找到并停止在光線最強的位置，要求在小車尋找光線最強位置的過程中，同時采集各個方向的光值；當小車停下時，液晶屏上顯示這時的光值。實驗后，將讀出的光值與采集到的數(shù)據(jù)集中的最大值比較，從而判斷小車是否停在光線最強的方向。如果這個目標能實現(xiàn)，那么我們的機器人就是一個能自動收集太陽能的陽光尋覓者。如何實現(xiàn)目標為方便改變小車行駛方向，我們用兩個馬達搭建一輛后驅(qū)式小車。由程序控制小車前行，用

7、一個光電傳感器檢測太陽能電池板正對方的光值。當觸動傳感器被按下時，車輛原地慢速轉動一周，找出光線最強的光值。完成一周的掃描后，小車再次轉動到光線最強的方向上，停下等待太陽能電池板為電容器充電。在充電的過程中，如果外界光線方向改變，機器人發(fā)現(xiàn)自己所對方向光值減小2%，這時重新尋找新的光線最強的方向，并停下繼續(xù)為電容器充電，如此反復，收集太陽能同時將太陽能轉變?yōu)殡娔軆Υ嫫饋?。搭建機器人小車圖15-3是陽樂尋覓者的參考搭建。也許你有更妙的搭建方法。提醒，注意太陽能電池板與電容器的正負極。圖 15-3 陽光尋覓者4、 賦予“陽光尋覓者”智力聰明的陽光尋覓者的智力是我們賦予的。下面我們直接進入發(fā)明家級別

8、的編程級別5，為陽光尋覓者編寫程。研究者級別編程等級5編程等級5是研究者級別的最高編程級別， 這里包括了全部的控制、運算和數(shù)據(jù)采集與分析處理的全部功能。（1） 當我們進入研究者級別，建立一個新項目“陽光尋覓者”；（2） 在編程工作區(qū)菜單中選擇“Program Level 5”，進入如圖 15-4所示的編程等級5；點擊這里開始編程圖 15-4 編程等級5 （3） 點擊編程工作區(qū)的箭頭，開始編程；（4） 點擊功能面板中的“數(shù)據(jù)采集和馬達”按鈕，打開“數(shù)據(jù)采集和馬達”功能面板，它包括了所有馬達和燈的控制，傳感器的數(shù)據(jù)采集等功能圖標。如圖15-5所示，是研究者編程等級5的編程區(qū)、功能面板和工具面板，它

9、與編程者中的發(fā)明家級別5的編程環(huán)境類似，只是功能更強了。圖 15-5 編程等級5編程區(qū)簡單的數(shù)據(jù)采集程序在每一個數(shù)據(jù)采集程序中，至少包括以下三個工作：（1） 初始化傳感器；（2） 開始采集數(shù)據(jù)；（3） 停止采集數(shù)據(jù)它們對應的功能圖標在功能面板（以后我們說到功能面板，在沒有特別指明的情況下，都是指如圖15-5所示的“數(shù)據(jù)采集的馬達”功能面板）的“研究者”子面板中，如圖15-6所示。圖 15-6 與數(shù)據(jù)采集相關的“研究者”子面板請用鼠標探測一下圖15-6中各圖標的功能。例如：圖15-7A程序功能是：初始化1號端口的光電傳感器，指明采集的數(shù)據(jù)保存在紅色數(shù)據(jù)集中；開始采集，以每隔1.5秒采集一次的速度

10、采集；一共采集10次后停止采集。圖15-7B程序功能是：初始化安裝在1、2端口上的溫度和光電傳感器，指明采集的數(shù)據(jù)分別存放在紅色和藍色的數(shù)據(jù)集中；開始以1秒鐘一次的采集速度采集；一共采集20次。AB圖 15-7 簡單地數(shù)據(jù)采集程序程序中除初始化傳感器、開始、停止采集圖標外，其它的圖標均可以在“修飾量” 子面板或“等待” 子面板中找到。學習了如何為帶數(shù)據(jù)采集的機器人編寫程序后，下面我們?yōu)殛柟鈱ひ捳呔帉懗绦颉ｊ柟鈱ひ捳叱绦驁D 15-7 陽光尋覓者程序程序說明：（1） 開始，初始化1號輸入端口的光電傳感器，將采集數(shù)據(jù)保存在紅色數(shù)據(jù)集中；（2） A、C馬達前進，當按下3號輸入端口的觸碰傳感器后，開始采

11、集，采集時間間隔為0.05秒，同時C馬達反轉，“陽光尋覓者”原地轉動。（3） 設置紅色著陸點并對紅色容器和計時器清零；（4） 接下來的一段程序非常重要。圖標表示循環(huán)開始，循環(huán)條件是，計時器小于20秒則執(zhí)行循環(huán)體內(nèi)圖標，表示循環(huán)結束。循環(huán)20秒是保證“陽光尋覓者”原地轉動一周；（5） 循環(huán)體內(nèi)圖標：判斷1號輸入端口的光電傳感器測得的光值，是否大于紅色容器的值，如果大于，則將1號光感測得的光值賦給紅色容器，并在LCD屏上顯示這個光值，反之不作任何處理?？梢娧h(huán)程序的功能就是測出3600范圍內(nèi)陽光最強的光值；（6） 下一個圖標是等待“陽光尋覓者”再次轉到陽光最強的方向。當找到這個方向時，結束采集，小車停止。此時太陽能電源板聚集太陽能，并轉化為電能，再對電容器充電儲存電能；（7） 一天當中太陽在轉動，當光線改變，光值降低2%時，恢復數(shù)據(jù)采集，同時小車再次轉動，程序跳轉到著陸點，再次尋覓陽光最強的方向。注意，小車尋覓陽光與同時采集光值沒有直接關系，采集光值是為了分析、判斷小車是否停在光線最強的方向。5、.開始試驗，驗證結果1將程序下載到RCX內(nèi)存中，運行程序，同時觀察RCX顯示屏，記下小車停止時的光值。此時的光值為 。2手動改變小車的位