《第3節(jié) 校園機(jī)器人垃圾分類賽》名師教案

學(xué)而優(yōu)教有方課題校園機(jī)器人垃圾分類賽單元三單元學(xué)科信息技術(shù)年級(jí)六年級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)【核心素養(yǎng)】信息意識(shí)：能根據(jù)解決問題的需要，認(rèn)識(shí)和了解機(jī)器人。具有自主動(dòng)手解決問題，掌握核心技術(shù)的意識(shí)。能合理利用信息真誠(chéng)友善地進(jìn)行表達(dá)。計(jì)算思維：在教師指導(dǎo)下，學(xué)習(xí)機(jī)器人相關(guān)知識(shí)，體驗(yàn)機(jī)器人對(duì)生活帶來的便利。完成垃圾分類任務(wù)，將設(shè)計(jì)和搭建的過程記錄成日志，用機(jī)器人參加競(jìng)賽。能嘗試搜索、驗(yàn)證解決問題的過程，反思、優(yōu)化解決問題的方案，并將其遷移運(yùn)用與解決其他問題。將知識(shí)建構(gòu)、技能培養(yǎng)與思維發(fā)展融入信息技術(shù)核心素養(yǎng)之中。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：在日常學(xué)習(xí)與生活中，具有創(chuàng)新創(chuàng)造活力，能積極主動(dòng)運(yùn)用信息科技高效地解決問題，并進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)。能根據(jù)學(xué)習(xí)需求，利用信息科技獲取、加工、管理、評(píng)價(jià)、交流學(xué)習(xí)資源，開展自主學(xué)習(xí)和合作探究。信息社會(huì)責(zé)任：能理解信息科技給人們學(xué)習(xí)、生活和工作帶來的各種影響，具有自我保護(hù)意識(shí)和能力；自覺遵守信息科技領(lǐng)域的價(jià)值觀念、道德責(zé)任和行為準(zhǔn)則，形成良好的信息道德品質(zhì)，不斷增強(qiáng)信息社會(huì)責(zé)任感。知道并遵守信息技術(shù)課堂規(guī)范，養(yǎng)成良好的操作計(jì)算機(jī)習(xí)慣。重點(diǎn)了解機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)背景、主題與要求；了解競(jìng)賽場(chǎng)地和環(huán)境；了解比賽規(guī)則要點(diǎn)；了解未來機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)。難點(diǎn)參與競(jìng)賽過程中科創(chuàng)精神的培養(yǎng)；團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力與合作意識(shí)的培養(yǎng)。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖教學(xué)設(shè)計(jì)一、新課導(dǎo)入1、情景展示。隨著人類科技日新月異的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)和機(jī)器人競(jìng)賽在校園內(nèi)廣泛普及。機(jī)器人競(jìng)賽，能讓同學(xué)們?cè)趨⑴c的過程中培養(yǎng)科創(chuàng)精神、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力及合作意識(shí)，還給大家搭建了充分展示自己的舞臺(tái)。2、揭示課題。二、競(jìng)賽活動(dòng)，看一看1、了解活動(dòng)背景垃圾分類，指按一定規(guī)定或標(biāo)準(zhǔn)將垃圾分類投放、分類儲(chǔ)存和分類搬運(yùn)，從而轉(zhuǎn)變成公共資源的一系列活動(dòng)的總稱。分類的目的是減少士地資源消耗、降低環(huán)境污染、提高垃圾的資源價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，力爭(zhēng)物盡其用。加快推進(jìn)生活垃圾分類是加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)、促進(jìn)綠色發(fā)展的重要舉措，有利于增強(qiáng)人民群眾獲得感、幸福感和安全感，有利于打造共建共治共享的社會(huì)治理格局，有利于提高全社會(huì)文明程度。2、競(jìng)賽要求參賽隊(duì)需要準(zhǔn)備好1臺(tái)機(jī)器人、編寫機(jī)器人程序、調(diào)試和操作機(jī)器人，完成規(guī)定的任務(wù)以獲取得分。3、競(jìng)賽場(chǎng)地和環(huán)境（1）場(chǎng)地為加厚噴繪布材質(zhì)，長(zhǎng)2400mm、寬1200mm，場(chǎng)地區(qū)域分為1個(gè)起始區(qū)、2個(gè)回收站、1個(gè)垃圾存放點(diǎn)。（2）垃圾道具為4個(gè)邊長(zhǎng)45mm正方體輕質(zhì)軟方塊，道具的其一面貼有可回收物或者不可回收物的圖片標(biāo)簽。需要分類的垃圾圖片標(biāo)簽可能但不限于以下清單：（3）垃圾的收集位：機(jī)器人必須到達(dá)對(duì)應(yīng)垃圾存放點(diǎn)的“T”型口位置才能開始進(jìn)行垃圾的收集動(dòng)作，在其他地方開始進(jìn)行垃圾的收集動(dòng)作將被視為“脫線”。（4）垃圾的放置位：機(jī)器人必須到達(dá)對(duì)應(yīng)垃圾處理站的“T”型口位置才能開始進(jìn)行垃圾的放置動(dòng)作，在其他地方開始進(jìn)行垃圾的放置動(dòng)作將被視為“脫線”。三、任務(wù)分解，讀一讀允許各參賽隊(duì)自行設(shè)計(jì)或使用外設(shè)結(jié)構(gòu)件，鼓勵(lì)大家使用開源平臺(tái)設(shè)計(jì)制作并個(gè)性化裝飾。在比賽開始時(shí)，機(jī)器人從地點(diǎn)出發(fā)沿黑色軌道行進(jìn)，前往垃圾存放點(diǎn)，根據(jù)垃圾的種類，將分類后的垃圾放置到對(duì)應(yīng)的類別垃圾回收區(qū)內(nèi)。當(dāng)垃圾存放點(diǎn)的垃圾全部分類放置完成后，機(jī)器人返回并停止在地點(diǎn)視為完成任務(wù)，整個(gè)任務(wù)必須在3分鐘內(nèi)完成。1、“出發(fā)”是第一個(gè)任務(wù)、“返回”是最后一個(gè)任務(wù)。在完成“收集搬運(yùn)垃圾”和“分類放置垃圾”的任務(wù)的時(shí)候，機(jī)器人允許多次穿越起始區(qū)，但中途穿越起始區(qū)不會(huì)被視為完成“回”任務(wù)。2、機(jī)器人須使用傳感器檢測(cè)場(chǎng)地中的黑色軌跡線移動(dòng)。3、除了在垃圾存放點(diǎn)和垃圾處理站的“T”型口位置機(jī)器人因?yàn)槿蝿?wù)動(dòng)作需要，車身可以短暫脫離黑色軌跡線外，其他任何時(shí)候機(jī)器人車身豎直投影不得脫離黑色軌跡線（簡(jiǎn)稱“脫線〞）。一旦脫線，視為后續(xù)任務(wù)失敗、比賽結(jié)束，但不影響之前已經(jīng)獲得的任務(wù)得分。4、在垃圾處理站，機(jī)器人根據(jù)垃圾種類正確分類放置垃圾至對(duì)應(yīng)的垃圾處理站的：垃圾完全進(jìn)人得20分/個(gè)，垃圾部分進(jìn)人的得10分/個(gè)。但如果某個(gè)垃圾錯(cuò)誤分類放置到某一個(gè)垃圾處理站中，將污染處理站內(nèi)所有垃圾造成該處理站內(nèi)所有的垃圾均不得分。5、比賽最后機(jī)器人回到“起點(diǎn)”得20分（機(jī)器人輪子接觸即起點(diǎn)可得分）。6、比賽分為2輪進(jìn)行，最終成績(jī)?yōu)榈谝惠喌梅趾偷诙喌梅种?。若最終成績(jī)相同，按以下順序決定名次：①單輪成績(jī)高者；②機(jī)器人重量輕者。四、參加活動(dòng)，試一試1、解讀比賽規(guī)則要點(diǎn)（1）比賽開始機(jī)器人從起始區(qū)出發(fā)，完成任務(wù)需要回到起點(diǎn)。（2）機(jī)器人需要通過傳感器沿著黑線完成循線工作，機(jī)器人的垂直投影不能“脫線”。（3）在保證垃圾分類的準(zhǔn)確率的同時(shí)盡量減少完成垃圾分類。（4）機(jī)器人識(shí)別垃圾后將垃圾運(yùn)輸至相應(yīng)的處理站，完成垃圾分類任務(wù)。2、機(jī)器人結(jié)構(gòu)機(jī)器人采用兩個(gè)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，完成行走。機(jī)器人上搭載機(jī)械夾及尋跡傳感器用于完成循線及垃圾搬運(yùn)工作，機(jī)械夾的設(shè)計(jì)應(yīng)易于夾放垃圾塊。3、完成任務(wù)策略分析機(jī)器人從起點(diǎn)出發(fā)，通過循線直行到達(dá)垃圾存放點(diǎn)，通過“尋跡”傳感器識(shí)別垃圾的種類，打開機(jī)械夾子夾住“收垃圾”后調(diào)整機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方向，將垃圾運(yùn)輸?shù)较鄳?yīng)垃圾處理站，再回到起點(diǎn)，結(jié)束回收任務(wù)?！翱苫厥绽奔皑敳豢苫厥绽被厥詹呗裕鐖D3-3-3及圖3-3-4所示。五、分享時(shí)間，說一說關(guān)于比賽，除了機(jī)器人制作過程，還需要哪此需要特別注意？六、拓展知識(shí)，讀一讀機(jī)器人技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)近年來，機(jī)器人技術(shù)在研究和應(yīng)用中取得很快的發(fā)展，但要想在我們的生活中大量普及機(jī)器人仍是障礙重重?！禨cienceRobories》雜志列舉了機(jī)器人普及亟待解決的5大挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)可能在未來5到10年對(duì)人類產(chǎn)生重大影響。1、新材料和制造方案機(jī)器人專家正開始不再局限于以往用電動(dòng)機(jī)、齒輪和傳感器制作機(jī)器人的方法嘗試使用諸如人造肌肉、軟體機(jī)器人技術(shù)和新的制造方法，將多種功能整合在一種材料中。2、仿生機(jī)器人和生物混合機(jī)器人詐多專家將機(jī)器人技術(shù)轉(zhuǎn)向生物學(xué)尋求靈感，甚至正努力把生命系統(tǒng)融人到他們的機(jī)器人中。3、機(jī)器人集群式處理任務(wù)成群的簡(jiǎn)單機(jī)器人組裝成不同的結(jié)構(gòu)來處理不同的任務(wù)，用于替代大型的執(zhí)行特定任務(wù)的機(jī)器人。4、腦機(jī)接口腦機(jī)接口是人或動(dòng)物的大腦與外部設(shè)備間建立的連接通路，未來能對(duì)先進(jìn)的機(jī)器人進(jìn)行無縫控制。5、醫(yī)療機(jī)器人末來機(jī)器人將在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有重大影響，對(duì)于醫(yī)療機(jī)器人的需求將逐漸增大。七、活動(dòng)介紹，讀一讀青少年機(jī)器人活動(dòng)競(jìng)賽1、CARC(ChinaAdolescentRoboticsCompetition），中國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽。中國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽是一項(xiàng)面向青少年機(jī)器人愛好者的普及性科技活動(dòng)?；顒?dòng)以富于創(chuàng)造性、挑戰(zhàn)性和趣味性的比賽項(xiàng)目，引起青少年對(duì)機(jī)器人技術(shù)和知識(shí)的興趣，培養(yǎng)青少年的創(chuàng)新精神、動(dòng)手實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，鼓勵(lì)青少年未來在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域?qū)で蟀l(fā)展。2、全國(guó)青少年電子信息智能創(chuàng)新大賽，是由中國(guó)電子學(xué)會(huì)于2011年設(shè)立的面向全國(guó)的青少年電子信息科普競(jìng)賽項(xiàng)目。大賽涵蓋電子科技、智能機(jī)器人、軟件編程三大類共10余個(gè)競(jìng)賽項(xiàng)目。大賽的目標(biāo)在于培養(yǎng)青少年鉆研探究、創(chuàng)新創(chuàng)造的科學(xué)精神，提升青少年在電子信息和智能應(yīng)用方面的技術(shù)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí)與基本能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的人文精神和理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)。3、“全國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐大賽〞是一項(xiàng)運(yùn)用信息技術(shù)，培養(yǎng)廣大師生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，面向青少年學(xué)生開展人工智能科學(xué)普及、引領(lǐng)科技創(chuàng)新的素質(zhì)教育實(shí)踐平臺(tái)，簡(jiǎn)稱NOC大賽(NOC為Novelty,OriginalityCreativity的縮寫）。八、課堂小結(jié)通過今天的學(xué)習(xí)，你有哪些收獲？遇到了哪些困難？是怎么解決的？還有哪些困惑？你還有什么發(fā)現(xiàn)？九、作業(yè)布置復(fù)習(xí)。觀看了解了解學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)了解操作練習(xí)交