機器人教學(xué)設(shè)計(概述)

1、教學(xué)基本信息課題機器人概述學(xué)科通用技術(shù)學(xué)段： 高二第1、2學(xué)段年級高二相關(guān)領(lǐng)域教材書名：簡易機器人制作 出版社：地質(zhì)出版社 出版日期：2005 年 5 月是否已實施是指導(dǎo)思想與理論依據(jù)簡易機器人是通用技術(shù)的選修模塊，課程理念旨在提高學(xué)生應(yīng)用電子技術(shù)的素養(yǎng)。本模塊內(nèi)容不是機械地、單一地技能培訓(xùn)，而是把形成學(xué)生應(yīng)用電子技術(shù)的技能，掌握簡易機器人設(shè)計的思想方法，了解機器人發(fā)展的前沿技術(shù)這三者有機結(jié)合。注重學(xué)生創(chuàng)造潛能開發(fā)，加強實踐能力的培養(yǎng)。拓寬科學(xué)、技術(shù)、社會視野，加強人文素養(yǎng)教育。密切聯(lián)系學(xué)生的實際生活，反映先進技術(shù)和先進文化。豐富學(xué)生學(xué)習(xí)過程，倡導(dǎo)學(xué)習(xí)方式的多樣化。根據(jù)技術(shù)課的課程目標(biāo)，學(xué)生學(xué)

2、習(xí)本課程內(nèi)容，能進一步拓展技術(shù)學(xué)習(xí)視野，學(xué)會或者掌握一些電子技術(shù)的基本知識和基本技能，掌握簡單電子技術(shù)和簡易機器人設(shè)計、實施的一般思想和方法，具有一定的技術(shù)探究和運用簡易機器人技術(shù)解決實際問題的能力；形成和保持對電子技術(shù)的興趣和學(xué)習(xí)愿望，具有正確的技術(shù)觀念和技術(shù)創(chuàng)新意識；養(yǎng)成積極、有責(zé)任感、有安全意識地使用技術(shù)的行為習(xí)慣。教學(xué)背景分析教學(xué)內(nèi)容：【教材特點】簡易機器人制作課程是一個基于計算機技術(shù)的學(xué)習(xí)平臺，將機械、電子、控制等技術(shù)與信息技術(shù)的應(yīng)用有機組合起來，充分體現(xiàn)了技術(shù)世界的奧妙與神奇，實踐性強、挑戰(zhàn)性大、涉及面廣。教材內(nèi)容圖文并茂，提供了許多機器人的案例?！竞诵膬?nèi)容】機器人概述這部分是起始

3、章節(jié)，主要內(nèi)容為了解機器人技術(shù)的應(yīng)用。了解機器人的概念，理解簡易機器人的三要素，掌握簡易機器人的基本結(jié)構(gòu)和工作原理?！颈竟?jié)地位】本節(jié)內(nèi)容為深入學(xué)習(xí)后面各章節(jié)作鋪墊。學(xué)生通過學(xué)習(xí)，了解有關(guān)機器人的基本知識，理解機器人的概念，開闊學(xué)生眼界，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生通過了解簡易機器人的結(jié)構(gòu)，知道簡易機器人的工作原理（傳感器把外界信號傳遞給控制器，然后控制器根據(jù)設(shè)定的程序指揮執(zhí)行機構(gòu)進行工作）。為后續(xù)學(xué)習(xí)編寫程序控制簡易機器人打下知識基礎(chǔ)。學(xué)生情況：【生活經(jīng)驗】大部分學(xué)生可能沒有接觸過簡易機器人的學(xué)習(xí)和制作，但他們通過影視、報刊雜志、網(wǎng)絡(luò)等信息渠道對機器人有了一定的感性認識，對機器人這個概念并不陌生，而且懷

4、有一定的興趣?！菊J知水平】學(xué)生對機器人的概念認識還不是很清晰，尤其是對簡易機器人的概念還是比較陌生的，但是一些和簡易機器人設(shè)計、制作相關(guān)的知識是學(xué)習(xí)過的，如：通用技術(shù)必修2中的結(jié)構(gòu)、流程、系統(tǒng)、控制等部分的內(nèi)容，只不過學(xué)生并未把這些相關(guān)知識和簡易機器人的內(nèi)容進行過聯(lián)系。在簡易機器人結(jié)構(gòu)這部分內(nèi)容中，學(xué)生對傳感器、控制器和執(zhí)行機構(gòu)這樣的術(shù)語比較陌生，可以從他們熟悉的人體結(jié)構(gòu)入手，形象地說明傳感器、控制器和執(zhí)行機構(gòu)功能和作用。【知識基礎(chǔ)】學(xué)生在通用技術(shù)必修課和其它學(xué)科中學(xué)習(xí)過簡單的電路知識、計算機知識等等。能通過教師引導(dǎo)學(xué)生將這些相關(guān)知識用到認識機器人和理解簡易機器人的基本結(jié)構(gòu)和工作原理中來。教學(xué)

5、方式：講授教學(xué)手段：資料視聽技術(shù)準備：無 教學(xué)目標(biāo)【知識與技能】（1）了解機器人的產(chǎn)生、發(fā)展歷程和機器人技術(shù)的應(yīng)用。（2）了解機器人的基本概念。（3）理解構(gòu)成簡易機器人的三個要素。（4）掌握簡易機器人的基本結(jié)構(gòu)和基本工作原理?！具^程與方法】通過觀看有關(guān)機器人的視頻、圖片資料，了解機器人的產(chǎn)生、發(fā)展歷程和機器人技術(shù)的應(yīng)用，了解機器人的概念，通過觀看機器人工作的視頻資料，理解簡易機器人的三要素，通過分析簡易機器人工作的視頻資料，掌握簡易機器人的基本結(jié)構(gòu)和基本工作原理?！厩楦袘B(tài)度與價值觀】激發(fā)對技術(shù)問題的敏感性和探究欲望，領(lǐng)略機器人技術(shù)世界的奧秘與神奇，關(guān)注機器人技術(shù)的新發(fā)展，具有對待技術(shù)的積極態(tài)度

6、和正確使用技術(shù)的意識。重難點分析重點：簡易機器人的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。這是后續(xù)學(xué)習(xí)簡易機器人設(shè)計、制作的知識基礎(chǔ)。難點：機器人的概念。機器人的內(nèi)涵是隨著機器人技術(shù)的發(fā)展不斷在深化和發(fā)展。教學(xué)設(shè)計構(gòu)思說到“機器人”這個詞，同學(xué)們都不會陌生，請你們說一說你們心目中的機器人是什么樣的？播放一段視頻，展示機器人的形象和功能。機器人不一定都是有著人類的外表，打破機器人在學(xué)生心中的固有形象，開闊他們的思路，利用一些機器人的圖片（這些機器人外形各異）說明雖然我們把它們叫“機器人”，但是它們不一定就是“人”的外觀，而是具有類似人的一些功能。為何會產(chǎn)生機器人？由此引出“機器人”一詞的來源。播放幻燈片：機器人一詞

7、的產(chǎn)生展示幾段機器人工作的視頻，由此引出機器人工作的優(yōu)勢。以問題：使用機器人代替人類工作有什么優(yōu)勢？啟發(fā)學(xué)生歸納機器人的優(yōu)勢：1. 提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量;2. 代替人類完成枯燥的，反復(fù)的體力勞動;3. 幫助人類完成有危險的工作;4. 幫助人類拓展視野，為科學(xué)的發(fā)展作出了巨大的貢獻;總結(jié)：因為機器人有以上的作用，所以機器人技術(shù)應(yīng)用于人類生活的許多領(lǐng)域。工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域；服務(wù)領(lǐng)域；軍事領(lǐng)域；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域；科學(xué)探索領(lǐng)域等等展示圖片、視頻，說明機器人在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用。學(xué)生通過以上視頻、圖片資料，總結(jié)出：機器人的定義。用國際標(biāo)準化組織（ISO）對機器人的描述：1. 機器人的動作機構(gòu)具有類似人或其它生

8、物的某些器官（肢體、感官）的功能2. 機器人具有通用性，工作種類多樣，動作程序靈活多變3. 不同程度的智能性，如記憶、感知、推理、決策、學(xué)習(xí)等4. 獨立性，完整的機器人系統(tǒng)，在工作中可以不依賴人的干預(yù)播放視頻：會疊毛巾的機器人、機器人玩魔方、循跡小車。說明無論是結(jié)構(gòu)功能復(fù)雜的機器人，還是結(jié)構(gòu)單一，功能簡單的簡易機器人應(yīng)具備以下三個要素：感知，思維，行為。結(jié)合循跡小車視頻，提出問題：為什么小車會自己認路并行進，不會四處亂走？讓學(xué)生觀察小車說出原因。引出簡易機器人的結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)“會認路小車”的基本結(jié)構(gòu)。利用學(xué)生熟悉的人體結(jié)構(gòu)類別機器人的結(jié)構(gòu)，把機器人的傳感器、控制器和執(zhí)行機構(gòu)比作人的“眼睛”

9、、“大腦”和“腳”點出機器人的基本結(jié)構(gòu)。啟發(fā)學(xué)生思考認路小車是如何工作的：小車通過傳感器看到地面的黑線，這一信號傳遞給控制器，然后控制器根據(jù)設(shè)定的程序指揮傳動裝置行進。在此點明，簡易機器人的控制器是根據(jù)程序的設(shè)定將傳感器的信號進行處理，然后指揮執(zhí)行機構(gòu)進行工作的。教學(xué)過程教學(xué)階段教師活動學(xué)生活動設(shè)置意圖引入環(huán)節(jié)1激發(fā)興趣開闊思路環(huán)節(jié)2了解機器人的應(yīng)用環(huán)節(jié)3機器人的定義環(huán)節(jié)4簡易機器人的結(jié)構(gòu)引導(dǎo)：請同學(xué)們說一說你們認為什么是機器人？播放視頻：機器人及機器人技術(shù)目前發(fā)展的狀況問題：機器人就一定是人類的形象嗎？為什么？播放幻燈片：給出幾張機器人的圖片（這些機器人外形各異）雖然我們把它們叫“機器人”，

10、但是它們不一定就是“人”的外觀，而是有著類似人的功能。播放幻燈片：機器人的誕生和發(fā)展歷程“機器人”這個詞源于一部科幻話劇劇中人物的名字。這個人物的塑造表達了人們對使用機器代替人類勞的美好愿望。播放視頻：機器人在工作問題：為什么要使用機器人代替人類工作？啟發(fā)學(xué)生歸納機器人的作用：1機器人可以提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量;2機器人可以代替人類完成枯燥的，反復(fù)的體力勞動;3機器人可以幫助人類完成有危險的工作;4機器人還可以幫助人類拓展視野，為科學(xué)的發(fā)展作出了巨大的貢獻;總結(jié)：因為機器人有以上的作用，所以機器人技術(shù)應(yīng)用于人類生活的許多領(lǐng)域。工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域；服務(wù)領(lǐng)域；軍事領(lǐng)域；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域；科學(xué)探索領(lǐng)域等等

11、問題：看了這么多關(guān)于機器人的資料，到底什么是機器人？給出國際標(biāo)準化組織（ISO）對機器人的描述:1. 機器人的動作機構(gòu)具有類似人或其它生物的某些器官（肢體、感官）的功能2. 機器人具有通用性，工作種類多樣，動作程序靈活多變3. 機器人具有不同程度的智能性，如記憶、感知、推理、決策、學(xué)習(xí)等4. 機器人具有獨立性，完整的機器人系統(tǒng)，在工作中可以不依賴人的干預(yù)引導(dǎo)學(xué)生通過以上視頻、圖片資料，討論給出機器人定義：機器人具有一些類似于人的某些器官的功能，能替代人完成一定的工作；它不同于一般的自動化機器，能更靈活、更能自主地適應(yīng)環(huán)境，完成復(fù)雜、多樣化的工作。引導(dǎo)學(xué)生知道機器人技術(shù)是在不斷深化發(fā)展的，所以機

12、器人的內(nèi)涵也是在不斷擴展的。播放視頻：機器人疊毛巾；機器人玩魔方問題：結(jié)合兩段視頻資料，當(dāng)機器人面對具體任務(wù)時它怎么做？引導(dǎo)學(xué)生分析出機器人具備的三個要素：感知，思維，行為播放視頻：認路小車問題：為什么小車不會四處亂走？總結(jié)：小車通過“眼睛”看到地面的黑線，然后經(jīng)由“大腦”指揮“腳”走路。問題：在這輛小車上“眼睛”、“大腦”，“腳”都在哪里，是什么？總結(jié)：我們把機器人的“眼睛”、“大腦”和“腳”用專用術(shù)語稱為傳感器、控制器和執(zhí)行機構(gòu)，這是簡易機器人的三個基本結(jié)構(gòu)。問題：小車為何能按照地上的黑線運行的？總結(jié)：小車通過傳感器看到地面的黑線，這一信號傳遞給控制器，然后控制器根據(jù)設(shè)定的程序指揮傳動裝置轉(zhuǎn)動行進?；卮鹩^看思考，并回答觀看聽取觀看回答觀看思考并回答思考并歸納觀看聽取聽取討論聽取聽取觀看觀察并回答回答回答回答激發(fā)學(xué)生對機器人的興趣。打破機器人在學(xué)生心中的固有形象，開闊他們的思路。讓學(xué)生了解機器人的誕生和發(fā)展歷程啟發(fā)學(xué)生歸納出機器人的作用讓學(xué)生了解機器人應(yīng)用的領(lǐng)域引出機器人的概念機器人的概念是不斷深化發(fā)展的引出機器人的三要素引