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初步認(rèn)識(shí)機(jī)器人一、教學(xué)目標(biāo)1、掌握機(jī)器人的定義2、了解機(jī)器人的發(fā)展歷程3、熟悉機(jī)器人的應(yīng)用。二、教學(xué)過(guò)程(一)課題導(dǎo)入《機(jī)器人總動(dòng)員》舞蹈引入課題(二)初步認(rèn)識(shí)機(jī)器人1、觀看機(jī)器人圖片(1)日本的智能機(jī)器人“ASIMO”能自主走路、跑步、上下樓梯等,而且還具備較強(qiáng)的“交際”和“接待”能力,并且能登臺(tái)指揮交響樂(lè)團(tuán)。(2)法國(guó)的“鬧鬧”通曉多國(guó)語(yǔ)言,會(huì)模仿人類(lèi)許多動(dòng)作,還擅長(zhǎng)太極拳、爵士樂(lè)和踢足球。(3)小米寶寶是仿照西班牙一個(gè)真實(shí)的嬰兒制作的,他坐高6.5米,不僅能呼吸眨眼,還能做出32種不同的肢體動(dòng)作。從世博會(huì)西班牙館開(kāi)館開(kāi)始之后,這個(gè)西班牙吉祥物“小米寶寶”在展廳每天微笑著向游客說(shuō)“再見(jiàn)”。2、小組討論機(jī)器人是什么?3、機(jī)器人的定義1921年捷克斯洛伐克作家薩佩克在他的一部科幻小說(shuō)中,創(chuàng)造出“機(jī)器人”這個(gè)詞robot。中國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)認(rèn)為機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器,所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力,如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力,是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器。4、“機(jī)器人三原則”(1)機(jī)器人不應(yīng)傷害人類(lèi)(2)機(jī)器人應(yīng)遵守人類(lèi)的命令,與第一條違背的命令除外。(3)機(jī)器人應(yīng)能保護(hù)自己,與第一條相抵觸者除外。(三)機(jī)器人發(fā)展階段1、第一代機(jī)器人科技界把早期的機(jī)器人稱(chēng)為第一代機(jī)器人,它們按人們編寫(xiě)的程序工作,這些機(jī)器人從嚴(yán)格意義上說(shuō)不屬于機(jī)器人,它們只能重復(fù)一種動(dòng)作,以一種固定的模式工作。(1)東漢張衡發(fā)明的地動(dòng)儀(2)端茶玩偶2、第二代機(jī)器人(工業(yè)機(jī)器人)第二代機(jī)器人由電腦控制,可根據(jù)不同的程序完成不同的工作,這就使得機(jī)器人在很多人類(lèi)所不能完成的工作上大展拳腳,解決了很多工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的難題。(1)點(diǎn)焊機(jī)器人(2)搬運(yùn)機(jī)器人3、第三代機(jī)器人第三代機(jī)器人也稱(chēng)智能機(jī)器人,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,機(jī)器人逐漸向智能化發(fā)展,智能機(jī)器人也應(yīng)運(yùn)而生,智能機(jī)器人具有人的智慧,可以認(rèn)識(shí)周?chē)沫h(huán)境和自身的狀態(tài),并能進(jìn)行分析和判斷,然后采取相應(yīng)的策略完成任務(wù)。仿人機(jī)器人(四)機(jī)器人的組成1、機(jī)器人人工系統(tǒng)示意圖2、機(jī)械手或移動(dòng)車(chē)這是機(jī)器人的主體部分,由連桿或活動(dòng)關(guān)節(jié)以及其他結(jié)構(gòu)部件構(gòu)成。如果沒(méi)有其他部件,僅機(jī)械手本身并不是機(jī)器人。3、末端執(zhí)行器末端執(zhí)行器是指連接在機(jī)械手最后一個(gè)關(guān)節(jié)上的部件,一般用來(lái)抓取物體,與其機(jī)構(gòu)連接并執(zhí)行需要的任務(wù)。通常,末端執(zhí)行器的工作由機(jī)器人控制器直接控制,或?qū)C(jī)器人控制器的控制信號(hào)傳至末端執(zhí)行器本身的控制裝置。4、驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器是機(jī)械手的“肌肉”。常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)器有伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、氣缸及液壓缸等,也有一些用于某些特殊場(chǎng)合的新型驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)器受控制器的控制。5、傳感器傳感器用來(lái)收集機(jī)器人內(nèi)部狀態(tài)的信息或用來(lái)與外部環(huán)境進(jìn)行通信。像人一樣,機(jī)器人控制器也需要知道每個(gè)桿位的位置才能知道機(jī)器人的總體構(gòu)型。機(jī)器人常配有許多外部傳感器,例如視覺(jué)系統(tǒng)、觸覺(jué)傳感器、語(yǔ)言合成器等,以使機(jī)器人能與外界進(jìn)行通信。6、處理器處理器是每個(gè)機(jī)器人的大腦,用來(lái)計(jì)算機(jī)器關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng),確定每個(gè)關(guān)節(jié)應(yīng)移動(dòng)多少和多遠(yuǎn)才能道道預(yù)定的速度和位置,并且監(jiān)督控制器與傳感器協(xié)調(diào)動(dòng)作。7、軟件第一塊是操作系統(tǒng),用來(lái)操作計(jì)算機(jī);第二塊是機(jī)器人軟件,根據(jù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方程計(jì)算每一個(gè)關(guān)節(jié)的必要?jiǎng)幼?,然后將這些信息傳遞到控制器;第三塊是應(yīng)用程序,是為了使用機(jī)器人外部設(shè)備而開(kāi)發(fā)的(例如視覺(jué)通用程序)或者是為了執(zhí)行特地任務(wù)而開(kāi)發(fā)。(五)機(jī)器人的應(yīng)用1、工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長(zhǎng)時(shí)間作業(yè),或是危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下的作業(yè)。2、農(nóng)業(yè)機(jī)器人農(nóng)業(yè)機(jī)器人可以采摘農(nóng)林產(chǎn)品,比如松籽。3、智能機(jī)器人在服務(wù)業(yè)中可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、旅店、餐館、家庭助理等。4、高中生機(jī)器人的應(yīng)用全國(guó)機(jī)器人大賽(六)主動(dòng)探究機(jī)器人能否會(huì)取代人類(lèi)呢?1、機(jī)器人不具備思維和判斷能力,機(jī)器人的動(dòng)作行為不過(guò)是預(yù)先設(shè)定好的幾個(gè)程序。2、機(jī)器人需要能量。這個(gè)攝取能量的過(guò)程必須要有人類(lèi)的幫助。(七)欣賞經(jīng)典機(jī)器人電影1、《變形金剛》2、《機(jī)器人總動(dòng)員》3、《我,機(jī)器人》(八)小結(jié)(九)作業(yè)人機(jī)大戰(zhàn)的思考隨著智能化的不斷提高,如果機(jī)器人有了感知和情緒……學(xué)情分析本節(jié)課通過(guò)學(xué)習(xí)“認(rèn)識(shí)機(jī)器人”讓學(xué)生初步了解機(jī)器人。由于這是學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人的第一課,學(xué)生對(duì)此的學(xué)習(xí)熱情非常高漲。考慮這是學(xué)生第一次機(jī)器人課,所以教學(xué)內(nèi)容選擇了最簡(jiǎn)單的機(jī)器人概念,分離和發(fā)展歷史,旨在激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。效果分析本節(jié)課采用圖片展示、自主討論等教學(xué)方法,整合教師的啟發(fā)式教學(xué)和學(xué)生自學(xué)討論法的優(yōu)勢(shì),并輔之以多媒體教學(xué),教授學(xué)生機(jī)器人方面的有關(guān)知識(shí),課堂教學(xué)過(guò)程中充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。簡(jiǎn)約、實(shí)用的多媒體教學(xué)手段,既讓課堂形象生動(dòng),又增加了學(xué)生的知識(shí)積累,活化了教學(xué)內(nèi)容情境,激活了學(xué)生的思維,促進(jìn)了學(xué)生的深層次思考。良好的開(kāi)端,是成功的一半。上課伊始,即播放視頻《機(jī)器人總動(dòng)員》舞蹈,通過(guò)形象、直觀的感官刺激帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入“機(jī)器人世界”,提高了學(xué)生的興趣。接著,展示的機(jī)器人圖片部分,有意設(shè)置的經(jīng)典機(jī)器人立即喚起了學(xué)生的有意注意,有效增加了學(xué)生的知識(shí)積累,為下面的學(xué)習(xí)作了很好的鋪墊。講授機(jī)器人發(fā)展階段、機(jī)器人的應(yīng)用時(shí),分別列舉一兩個(gè)機(jī)器人的例子,讓學(xué)生有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí),便于理解。本節(jié)課專(zhuān)門(mén)設(shè)置了經(jīng)典機(jī)器人電影欣賞環(huán)節(jié),再次強(qiáng)烈的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人的興趣,強(qiáng)化學(xué)生的記憶,從而將有關(guān)知識(shí)牢固地保持在學(xué)生頭腦中,達(dá)到積累、內(nèi)化的目的。本節(jié)課,既有直觀生動(dòng)的視頻資料,也不缺乏學(xué)生真實(shí)的交流和溝通,更有多媒體的烘托。教與學(xué)方法的適宜選擇,多媒體技術(shù)的恰當(dāng)運(yùn)用,有利于教學(xué)相長(zhǎng),真正促進(jìn)了有效教學(xué)的開(kāi)展。教材分析《認(rèn)識(shí)機(jī)器人》是機(jī)器人相關(guān)課程的引入課,也是學(xué)生的學(xué)習(xí)機(jī)器人的第一課。本課主要安排了機(jī)器人的概念,分類(lèi),及發(fā)展歷史。通過(guò)“認(rèn)識(shí)機(jī)器人”讓學(xué)生初步了解機(jī)器人,并激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,為今后的課程打下基礎(chǔ)。評(píng)測(cè)練習(xí)機(jī)器人課的作品搭建學(xué)生小組合作,進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)作。課后反思一、精選教學(xué)素材素材的好壞會(huì)直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及教學(xué)效果,記得在第一次試教中,為了介紹形態(tài)各異,功能不同的機(jī)器人,我用靜態(tài)的圖片素材,然后口頭加以介紹說(shuō)明。通過(guò)教學(xué),這種介紹方法學(xué)生不僅參與的積極性不高,而且很難不能體會(huì)機(jī)器人的主要特征。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后,我將大部分的圖片素材,換成了視頻素材。實(shí)踐證明動(dòng)態(tài)素材不僅可以大大提高課堂效率,而且激發(fā)了學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)的興趣。將無(wú)趣的知識(shí)教學(xué)融入到趣味的素材展示中,學(xué)生的心情會(huì)變得輕松、愉快,學(xué)習(xí)由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng),由強(qiáng)迫學(xué)變?yōu)樽杂X(jué)學(xué),進(jìn)而使注意力變得集中和持久,觀察力變得敏銳,想象力變得豐富,創(chuàng)造思維更加活躍。二、理論聯(lián)系實(shí)際在本課的教學(xué)中,我十分重視理論聯(lián)系實(shí)際。如:為了引出機(jī)器人能按照人們事先編制的程序工作,我特意安排了“按軌跡搬運(yùn)機(jī)器人”的視頻,學(xué)生通過(guò)自己的觀察,發(fā)現(xiàn)了機(jī)器人會(huì)按照我們事先為它畫(huà)好的黑線行走、搬物。有了這個(gè)視覺(jué)上的感知,學(xué)生就可以輕松的理解機(jī)器人的這個(gè)特征。又如:在得出機(jī)器人的三個(gè)特征后,為了加深學(xué)生的理解,我特意帶了一個(gè)機(jī)器人,讓學(xué)生觀察,實(shí)踐。通過(guò)觀察,學(xué)生體會(huì)到機(jī)器人有一定的機(jī)械結(jié)構(gòu)和外形,并能完成一定的動(dòng)作。通過(guò)讓機(jī)器人一下子變兇猛,一下子變溫柔的實(shí)踐,體會(huì)了它有自己的大腦,會(huì)按照人們事先編好的程序工作。三、注重學(xué)生的創(chuàng)造能力的培養(yǎng)未來(lái)是屬于學(xué)生的,未來(lái)的機(jī)器人也需要學(xué)生去發(fā)明創(chuàng)造。因此學(xué)生創(chuàng)造能力的培養(yǎng)顯得尤為重要。在最后一個(gè)環(huán)節(jié)中,我安排了前后桌的同學(xué)一起設(shè)計(jì)未來(lái)的機(jī)器人。在討論交流中,不僅培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力,還培養(yǎng)了學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力。四、注重知識(shí)的擴(kuò)展一節(jié)課的時(shí)間是有限的,而機(jī)器人的相關(guān)知識(shí)有很多,(如:機(jī)器人的由來(lái),除了我介紹的機(jī)器人以外還有哪些機(jī)器人等等)教師不可能在40分鐘能內(nèi)滿(mǎn)足所有學(xué)生對(duì)知識(shí)的需求。因此課外的擴(kuò)展顯得尤為重要,而在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天,學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)可以不受時(shí)間和空間的限制,只要有計(jì)算機(jī),能在任何時(shí)間任何地點(diǎn)根據(jù)需要進(jìn)行學(xué)習(xí)。在這種環(huán)境下,傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式所限定的作息時(shí)間得到了妥當(dāng)?shù)难由旌蛢?yōu)化,豐富的教育資源足以滿(mǎn)足不同層次的學(xué)生的學(xué)習(xí)需求,給予學(xué)生充分的選擇學(xué)習(xí)的
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