2020-2021學(xué)年 閩教信息技術(shù)2020版八年級下冊 第9-10課時 《搭建巡邏機(jī)器人》

1、第9-10課時搭建巡邏機(jī)器人教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課教材主要介紹利用巡線傳感器（即光電傳感器、光線傳感器、灰度傳感器等）來 設(shè)計一種能識別道路，沿著事先規(guī)劃好的線路行走的機(jī)器人，完成機(jī)器人自動巡邏等任務(wù)。 每個麥昆機(jī)器人小車的底部都裝有兩個巡線傳感器，就像機(jī)器人的眼睛，能識別道路，指引 機(jī)器人沿著黑線前進(jìn)。機(jī)器人巡線的算法與使用機(jī)器人底部傳感器的數(shù)量有關(guān)。本節(jié)課主要介紹單巡線 傳感器巡線和雙巡線傳感器巡線的工作原理。教學(xué)時應(yīng)提醒學(xué)生，單巡線傳感器巡線時, 只要用到其中任意一個巡線傳感器，測試時被用到的巡線傳感器應(yīng)放于黑線的上 方。雙 巡線傳感器巡線時，用到兩個巡線傳感器，測試時小車應(yīng)放于黑線的中間，

2、黑 線的粗細(xì) 對程序的編寫和調(diào)試是有影響的。本教材的范例，黑線的寬度應(yīng)不超過兩個巡線傳感 器之間的距離差為佳。本課學(xué)習(xí)機(jī)器人巡線原理。學(xué)習(xí)本課內(nèi)容有助于培養(yǎng)學(xué)生深入了解機(jī)器人，進(jìn)一 步構(gòu)建機(jī)器人知識體系。教學(xué)對象分析機(jī)器人巡線是智能機(jī)器人中最為基本的任務(wù)之一，很多青少年機(jī)器人比賽都要求機(jī)器 人有巡線的功能。這是一個全新的知識領(lǐng)域，內(nèi)容比擬難理解，實驗又極具挑戰(zhàn)性。八年級 的學(xué)生活潑、好動、好奇心強(qiáng)、易于接受新事物，教師要創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景，充分調(diào)動他們的學(xué) 習(xí)興趣。通過搭建比賽場地，用比賽活動活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生參與的熱情，鼓勵學(xué)生迎 難而上，不拋棄，不放棄，在比賽中完成課堂任務(wù)。通過本課學(xué)習(xí)，能

3、幫助學(xué)生理解機(jī)器人單巡線和雙巡線的工作原理，學(xué)會用程序控制機(jī)器人完成更多的任務(wù)。教學(xué)目標(biāo).巡線傳感器的工作原理。.應(yīng)用巡線傳感器判斷路況。.單巡線傳感器巡線的工作原理。.雙巡線傳感器巡線的工作原理。.機(jī)器人巡線任務(wù)的設(shè)計與完成。教學(xué)重點和難點.教學(xué)重點。單、雙巡線傳感器巡線的工作原理。.教學(xué)難點。機(jī)器人巡線任務(wù)的設(shè)計與完成。教學(xué)方法.比擬觀察法：通過播放巡線機(jī)器人安保巡邏機(jī)器人等視頻，讓學(xué)生了 解 什么是巡線機(jī)器人。.講授法：講述巡線傳感器巡線的工作原理。.任務(wù)驅(qū)動法：實施分層次的任務(wù)教學(xué)法，保證全體學(xué)生都能在有限的時間內(nèi) 完成簡單任務(wù)，學(xué)有余力的學(xué)生完成要求層次高的任務(wù)。.交流、評價法：展示

4、學(xué)生的活動成果，鼓勵學(xué)生參與評價。.比賽法：組織學(xué)生參與課堂比賽，激發(fā)學(xué)生斗志教學(xué)準(zhǔn)備.教學(xué)環(huán)境：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教室、互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境、轉(zhuǎn)播控制系統(tǒng)。.資源準(zhǔn)備：資源包（視頻：巡邏機(jī)器人巡線機(jī)器人安保巡邏機(jī)器人）, 有關(guān)開源硬件應(yīng)用的文字資料、各種源硬件圖片、課件、學(xué)生作品模板等。.驗器材準(zhǔn)備：麥昆機(jī)器人假設(shè)干臺（含超聲波傳感器），數(shù)據(jù)線假設(shè)干條，巡線場 地圖一張。教學(xué)過程第9課時教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖創(chuàng)設(shè)情境， 導(dǎo)入新課.播放視頻：巡邏機(jī)器人巡線 機(jī)器人安保巡邏機(jī)器人。.提問；巡邏機(jī)器人和救援機(jī)器 人有什么區(qū)別？救援機(jī)器人通過超聲波 傳感器避障，但走路方向很難控制。而 巡邏機(jī)器人能夠自動按照

5、指定線路行 走，行走方向明確。.請小組長分發(fā)機(jī)器人套件和測 試場地。引導(dǎo)學(xué)生找到并觀察麥昆小車 底部巡線傳感器。觀看視頻，了 解巡線機(jī)器人。比照兩種機(jī)器 人，回答下列問題。領(lǐng)取機(jī)器人套 件，觀察巡線傳感 器特征。通過視頻導(dǎo) 人，創(chuàng)設(shè)情境，為 后續(xù)的主題學(xué)習(xí)做 好鋪墊，并突出本 節(jié)課的知識點。認(rèn)識巡線傳 感器.展示并講解巡線傳感器圖片，巡 線傳感器一般裝在機(jī)器人小車下方，一 輛小車可能有幾個，距離地面約為1厘 米，每個巡線傳感器有一個紅外發(fā)射器 和一個紅外接收器。.講解巡線傳感器的原理。深色反 射弱，淺色反射強(qiáng)。當(dāng)?shù)孛鏋楹谏蛏?色時，紅外線會被吸收或無法被反射， 導(dǎo)致接收器接收不到紅外信號，傳

6、感器 輸出數(shù)值為0;當(dāng)?shù)孛鏋榘咨驕\色 時，紅外線會被反射，接收器接收到紅 外信號，傳感器輸出數(shù)值為lo認(rèn)真傾聽，觀 察巡線傳感器的特 征。認(rèn)真傾聽。教師通過課件 展示巡線傳感器， 讓學(xué)生對巡線傳感 器有感性的認(rèn)識， 提高區(qū)分能力。通過教師講 解，讓學(xué)生對巡線 傳感器的工作原理 有初步的了解。動手實踐 1:連接與 調(diào)試巡線傳 感器.引導(dǎo)學(xué)生連接設(shè)備，放好實驗場 地，進(jìn)行傳感器測試。找到麥昆小車底 部標(biāo)注為Line-L P13的巡線傳感器，把 它準(zhǔn)確地安放在場地的黑線上方，按照 教材P52的方法，編寫程序。正常情 況，在黑線上時，LED顯示3不在黑線 上時，LED顯示1。.換另一個傳感器(Lin

7、e-R P14),重復(fù)上面操作。提醒學(xué)生，如果 數(shù)值都沒有變化，說明傳感器可能有問 題，應(yīng)報告老師更換。在教師的引導(dǎo) 下，動手按照教材 的方法，測試左邊 巡線傳感器。動手測試右邊 的巡線傳感器。教師引導(dǎo)學(xué) 生，養(yǎng)成良好的編 程習(xí)慣：每拿到一 種新的傳感器，都 要編寫一個簡單的 程序進(jìn)行功能性測 試。動手實踐 2：設(shè)計單 巡線傳感器 的巡邏機(jī)器 人.介紹單巡線傳感器的原理。展示 單巡線原理圖，用左右巡線傳感器中的 任何一個控制機(jī)器人自動巡線前進(jìn)，不 脫離黑線所在的區(qū)域。當(dāng)巡線傳感器檢 測到黑線的時候，左電機(jī)以一定速度轉(zhuǎn) 動，右電機(jī)停止不動或以明顯低于左電 機(jī)的速度轉(zhuǎn)動；當(dāng)巡線傳感器未檢測到 黑線

8、的時候，右電機(jī)以一定速度轉(zhuǎn)動， 左電機(jī)停止不動或以明顯低于右電機(jī)的 速度轉(zhuǎn)動。.按照教材P53的程序，邊演示邊 講解程序的算法。.在講臺附近，可以用黑色的膠布 設(shè)置一個比擬大的場地，讓測試完的學(xué) 生在這個場地上比賽，看誰的小車走得 柱V將一觀看課件，傾 聽講解。觀看演示傾聽 講解，模仿操作。以小組為單位 在比賽場地上調(diào)， 出現(xiàn)問題，討論解 沖*0教師先講解單 巡線的原理，再配 合演示講解，幫助 學(xué)生理解程序。通過比賽，激 發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣， 促進(jìn)學(xué)生合作探 究，活躍課堂氣 氛。實踐創(chuàng)新I/、/1、*。.布置任務(wù)：上面所搭建的巡線機(jī) 器人雖然能實現(xiàn)自動前進(jìn)，但遇到障礙 時不會自動停止，請結(jié)合超聲波

9、傳感 會 器、LED燈等器件讓巡邏機(jī)器人遇到障 礙時會自動停止。.請組長回收機(jī)器人套件，整理濯 點。,以小組為單位，交流討論，學(xué) 組合程序，完成成彳任務(wù)。i整理實驗器材。學(xué)生充分利用 已學(xué)到的知識，完 壬務(wù)，提高知識 的綜合運(yùn)用能力。第10課時教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖知識回顧， 導(dǎo)人課程.演示、講解單巡線機(jī)器人的工 作原理，編寫單巡線機(jī)器人的完整程 看 序。提問：單巡線機(jī)器人走起路來有什 么特點？.引導(dǎo)學(xué)生交流討論：如何讓機(jī) 器人走路更流暢一點。.請組長分發(fā)機(jī)器人小車和測試 場地。傾聽講解，觀 演示，回顧知 識，回答下列問題。交 流討論，踴躍發(fā) 言。領(lǐng)取實驗器材?；仡櫳弦还?jié)課 勺知識，

10、為這節(jié)課 做準(zhǔn)備，同時自然 而然地引出這節(jié)課 的內(nèi)容。動手實踐： 設(shè)計雙巡線 傳感器的巡 邏機(jī)器人.引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材P55,展示 雙巡線機(jī)器人的巡線圖片，根據(jù)可能出 現(xiàn)的四種情景，分析巡線原理。(1)兩個傳感器都識別到黑色， 說明機(jī)器人可以前進(jìn)。(2)左邊傳感器識別到白色，右 邊傳感器識別到黑色，說明機(jī)器人需要 右轉(zhuǎn)O(3)右邊傳感器識別到白色，左 邊傳感器識別到黑色，說明機(jī)器人需要 左轉(zhuǎn)。(4)左邊右邊傳感器都識別到白 色，停止。.連接設(shè)備，翻開Mind +平臺， 按照教材P5759的操作提示，編程邛 試。引導(dǎo)學(xué)生比照單巡線機(jī)器人和雙巡: 線機(jī)器人的行走原理。學(xué)生先閱讀材 料，再傾聽教師講 解，理解雙巡線的 原理。以小組為單位 動手編程。根據(jù)場 1地修改程序，讓機(jī) 搭人走得更順暢一白 點。先學(xué)后教，讓 學(xué)生感知知識，有 助于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn) 問題、提出問題、 解決問題的能力， 在解決問題的過程 中掌握操作技巧。學(xué)生通過編程 實踐，不斷調(diào)試， 提高解決實際問題 勺能力。實踐創(chuàng)新.布置任務(wù)：結(jié)合現(xiàn)有的傳感器(超聲波傳感器、聲波傳感器、溫度傳， 感器)進(jìn)一步提升巡邏機(jī)器人的巡邏功 能。.請組長只收設(shè)備，清單整理。以小組