信息技術九年級下機器人教案 清華版

1、第1課 人類伙伴一本課教學目標 1了解機器人一詞的由來。 2了解能力風暴機器人的分類。 3通過機器人“走直線的任務逐步學會機器人仿真系統(tǒng)的使用。 二教學設計與教學建議 1課堂教學分析 機器人作為信息技術學習的新載體，會給學生帶來神秘和好奇的感覺，建議教師先選擇有利于學生了解機器人開展的視頻資料短片，讓學生觀看，有條件的話用真實機器人為學生簡單介紹能力風暴機器人的功能與結構，以此激發(fā)學生進一步學習的愿望和學習興趣。 在結合能力風暴真實機器人結構時，要表達信息的處理過程，建議對照表1.1結合機器人講解。 一本課教學目標 1了解機器人一詞的由來。 2了解能力風暴機器人的分類。 3通過機器人“走直線的

2、任務逐步學會機器人仿真系統(tǒng)的使用。 二教學設計與教學建議 1課堂教學分析 機器人作為信息技術學習的新載體，會給學生帶來神秘和好奇的感覺，建議教師先選擇有利于學生了解機器人開展的視頻資料短片，讓學生觀看，有條件的話用真實機器人為學生簡單介紹能力風暴機器人的功能與結構，以此激發(fā)學生進一步學習的愿望和學習興趣。 在結合能力風暴真實機器人結構時，要表達信息的處理過程，建議對照表1.1結合機器人講解。 我們知道機器人是信息技術的結晶，而機器人處理信息的裝置就是完成信息處理的，信息處理與機器人的裝置有以下關系：下載程序口通信技術信息的傳遞存儲器智能技術信息的存儲中央處理器智能技術信息的加工執(zhí)行器控制技術信

3、息的輸出傳感器感測技術信息的獲取對應的機器人裝置采用的信息技術信息處理過程信息處理過程中的各環(huán)節(jié)是通過信息技術實現(xiàn)的，信息技術中的 4項技術感測技術、控制技術、智能技術、通訊技術在信息處理過程中的作用和關系的表達如下圖。 引導學生完成機器人“走直線的任務。此任務本身雖然簡單，但是表達了仿真機器人任務實施的全過程，是進一步學習的根底。通過本課教材的學習，教師要逐步引導學生揭開操控機器人的神秘面紗。在教學中建議教師注意把握以下幾個環(huán)節(jié)，以較好地完成教學設計： 1進入仿真系統(tǒng)。雙擊桌面快捷方式進入仿真編輯環(huán)境；檢查機器人的型號設置，如果不符合要求需要重新設置，退出系統(tǒng)后，重新進入系統(tǒng)后新的設置生效。

4、 2了解編程環(huán)境。在完成機器人“走直線程序的過程中了解編輯環(huán)境中的各組成局部，利用以往知識的遷移掌握程序的存儲方法。 3了解仿真環(huán)境。在調試機器人“走直線程序的過程中學會仿真環(huán)境的進入、程序的運行、行走軌跡的設置、初始角度的設置和仿真環(huán)境的退出。 4了解模塊編輯的一般方法。通過調試機器人的行走距離和行走速度了解利用鼠標右鍵進入模塊編輯窗口的方法，學會“直行模塊的編輯方法。 1流程圖模塊拖入編輯區(qū)時流程線要與上一模塊連接。 2右擊模塊進入模塊編輯窗口后，通過改變功率大小和時間體會參數(shù)變化與機器人所走直線的關系。 3使學生學會整個操作過程，這一操作過程在今后的學習中具有舉一反三的作用。 三教學補充

5、 在創(chuàng)作天地中的活動希望學生能夠通過自己的操作實踐發(fā)揮創(chuàng)造力和想像力，該活動需要增加“轉向模塊完成，這與第2課的學習內容有一定的聯(lián)系，具有承前啟后的作用。教學反思：給他們演示了走直線時修改“速度和時間“可以處長走直線的長度，速度*時間值越大，走的越長。結果有些學生做走圖形時加兩個直行“模塊讓機器人走的更長些，哈哈第2課 方圓之間一本課教學目標 1學會使用“轉向模塊，會調整轉向角度。 2學會使用“屢次循環(huán)控制模塊，理解循環(huán)的作用。 3通過活動工程進一步體會仿真機器人的操作過程。 4觀察程序代碼與流程圖模塊的對應關系，逐步學會從程序代碼中了解模塊參數(shù)設置的方法。 二教學設計與教學建議 1課堂教學分

6、析 本課是在第1課創(chuàng)作天地的根底上展開的，建議教師在讓學生討論第1課程序設計方法的根底上按照以下環(huán)節(jié)實施教學過程： 1完成機器人走正方形一條邊的程序設計。該活動包括走直線和轉直角兩個動作，需要在走直線程序的根底上增加一個“轉向模塊，經(jīng)過反復調試找到適宜的機器人轉90度的時間和速度。2在“單邊程序的根底上引入機器人走正方形的任務。通過四個重復動作的需求引入循環(huán)控制的含義，從而導入“屢次循環(huán)模塊的使用。 3通過增加邊數(shù)引入正多邊形任務。通過討論正多邊形的特點引入機器人走正多邊形需求，分析正多邊形各內角的度數(shù)及與外角的關系，通過反復調試讓機器人走出一個較為理想的正多邊形。隨著邊數(shù)的增加體會正多邊形與

7、圓形的關系。 1學會使用“轉向模塊。 2學會使用“屢次循環(huán)模塊。 3對循環(huán)控制功能理解。 1轉角的調試。轉角大小的設置與轉角的速度和時間有關，所以需要通過討論、反復調試摸索總結出比擬好的轉角調試方法，建議方法：確定轉速，調試轉角時間。利用二分法測算轉角時間，逼近最正確調試角度。利用估算法測算轉角時間，逼近最正確調試角度。 2使學生理解循環(huán)的控制。讓學生理解循環(huán)的判斷，即當循環(huán)次數(shù)小于控制次數(shù)設置的次數(shù)時執(zhí)行循環(huán)，否那么退出循環(huán)。 3熟悉代碼與模塊的對應關系。用正四邊形的流程圖程序和正六邊形的流程圖程序比擬發(fā)現(xiàn)它們的外觀是一樣的，此時如果有代碼顯示窗口顯示代碼就可以不進入模塊編輯狀態(tài)看出模塊的設

8、置。三教學補充 是“正六邊形的參考流程圖程序。教學反思：讓學生做讓機器人轉90度的流程圖，他們很聰明，很快發(fā)現(xiàn)了速度和時間的關系，當速度*時間約等于25時就可以轉90度了，結果讓他們做機器人走三角形，他們每個直行模塊都改速度和時間，改的數(shù)值都不一樣，有些同學還知道直行和轉彎用一樣的參數(shù)，看他們試的很開心也就沒管他們，如果下節(jié)課講循環(huán)時告訴他們只能是一樣的參數(shù)，他們可能也會快樂自己發(fā)現(xiàn)一些不一樣的事情的，有時學生的行為不會按方案來走，這才是挖掘他們的能力學生總結出一些規(guī)律：走四邊形時，速度*時間的值約為25。走三角形時，速度*時間的值約為32。走五角形時，速度*時間的值約為40。走五邊形時，速度

9、*時間的值約為20。走六邊形時，速度*時間的值約為16。第3課 美圖設計一本課教學目標 1通過機器人走圖形的活動，使學生理解循環(huán)嵌套的控制。 2在設計圖形程序的過程中體會算法分析對程序設計的意義。 3. 逐步具備舉一反三的能力，發(fā)揮想像力編寫出多種走圖形的程序。二教學設計與教學建議 1課堂教學分析 1建議引導學生通過觀察機器人走“8個正方形的圖形，并結合走正方形程序分析解決問題的方法。 分析： 機器人走“8個正方形的圖形，可以考慮把正方形的程序循環(huán)8次實現(xiàn)。 運行后觀察結果會發(fā)現(xiàn)8個正方形重合為一個正方形。分析運行結果，我們可以看出只要每次循環(huán)前假設先讓機器人轉一個45度角再讓機器人走正方形，

10、就會得到工程要求的效果了。2建議引導學生分析“一大三小的正三角形的圖形特點。 圖形軌跡是由一個大的正三角形和與三個頂點相連的三個小正三角形組成。 可以采取循環(huán)三次，每循環(huán)一次機器人走一個小三角形，接著走大三角形的一個邊。 本活動的實施方案不止一個，建議同學們自己分析，并采用自己的方法完成活動工程，然后討論、介紹自己解決問題的方法。 在分析圖形行走的算法時，建議采用由粗到細、逐步求精的方法。所謂粗，就是由問題引入循環(huán)嵌套的結構，如描述第一個活動為循環(huán)8次，每循環(huán)一次機器人走一個正方形，而每個正方形又是由一個邊和轉角90度循環(huán)4次得到的，所以采用循環(huán)嵌套結構。所謂細，就是分析添加每次循環(huán)的轉角。逐

11、步求精主要表達在分解調試，如單邊、直角的調試、正方形的調試、添加的轉角45度的調試。三教學補充圖3.1是“一大三小的正三角形的參考流程圖程序。圖3.2是創(chuàng)作天地的“一大六小的正六邊形 的參考流程圖程序。教學反思：要求參照書上第15頁的流程圖，學生自己嘗試讓機器人走8個正方形，有些同學“直行模塊的參數(shù)修改不到位或“左轉模塊的參數(shù)修改不到位造成走出“荷把戲的圖形和“帶角的多邊形圖形，看上去也很可愛呢，學生自已嘗試的興趣很高，效果很好。第4課 繞標比賽一本課教學目標 1知識目標：學習“啟動電機模塊、“延時等待模塊、“停止電機模塊。 2能力目標：學習在仿真環(huán)境下用設置障礙物、和圖帶。學習在仿真環(huán)境下保

12、場地和加載場地。 3. 情感目標： 通過相關的、由易到難的活動體會分析、解決問題的方法。二教學重點和難點1 教學重點：學會使用“啟動電機模塊、“延時等待模塊和“停止電機模塊2 教學難點：使用“啟動電機模塊、“延時等待模塊和“停止電機模塊三教學設計 本課由相互關聯(lián)的3個活動工程構成： 1單標繞標。機器人繞標的半徑由兩標的距離決定，兩標的距離為60公分時，機器人繞標的半徑為30公分。引導學生分析兩輪速度與轉彎半徑之間的關系，即兩輪速度之差越小轉彎半徑越大；兩輪速度之差越大，轉彎半徑越小。繞標時起點和終點要求重合，為雙標繞標做一個鋪墊，因為機器人繞標一圈所用時間的一半，是機器人繞雙標時走半圓所用的時

13、間。單標繞標調試的成功是后面活動的根底。2雙標繞標。結合單標繞標，引導學生分析雙標繞標的方法。即從起點出發(fā)先走一個順時針的半圓，繞過一個標再走一個逆時針的半圓，到達終點。另外繞標的方法不止一個，也可以引導學生討論不同的方法。由于機器人行走時各種因素產生的誤差，可能需要反復調試才能到達理想的繞標結果，從按照解決問題的方法編成到反復調試到達成功，也是一個由粗到細，逐步求精的過程。在此活動中要注意比賽場地的建立、保存和加載的學習和使用。 3三標繞標。由于前面的鋪墊三標繞標的實施將是水到渠成的。 四小結 學會使用“啟動電機模塊、“延時等待模塊和“停止電機模塊是本課的重點。在使用以上三個模塊時要注意僅有

14、“啟動電機模塊而沒有延時等待模塊的配合使用，機器人是不會停下的，建議運行圖的程序體會以上三個模塊的功能。五上機練習 1設計并編寫機器人繞三個標的程序。六教學反思 本課學生較感興趣，在編寫繞雙標程序時都能順利完成，有個別同學對于電機功率的設置值還不能很好的把握，所以費時較多。第5課 歌聲嘹亮一本課教學目標 1知識目標：學會用“發(fā)音模塊編寫簡單的樂曲，讓機器人唱歌。了解子程序與主程序的關系，體會子程序的作用。 2能力目標：學會用“設置眼睛模塊，為機器人設置閃爍的眼睛。學習子程序的新建、編輯和存儲。 3. 情感目標：培養(yǎng)自主創(chuàng)作精神，提高審美能力。二教學重點和難點1教學重點：新建子程序2教學難點：子

15、程序的新建 ，子程序與主程序的關系三教學設計 機器人的發(fā)聲裝置是機器人的執(zhí)行器之一。建議讓學生自己選擇一首喜歡的短曲，并以循環(huán)控制屢次吟唱的方式唱歌，逐步引入子程序調用的方法完成讓機器人唱歌的任務，并同過要求機器人能夠一邊唱歌一邊眨眼，在唱歌程序中參加“設置眼睛模塊。 子程序是本課的重要學習內容，要使學生學會子程序的新建，建議學生觀察子程序新建操作前后程序模塊庫的變化。學會右鍵單擊子程序模塊編輯子程序，單擊編輯菜單中的主程序命令或單擊主程序按鈕返回主程序。理解子程序與主程序的關系，子程序的調用過程。四教學補充創(chuàng)作天地中的繞標、唱歌活動的參考程序如圖5.1、圖5.2和圖5.3所示。五上機練習 1

16、通過機器人防真系統(tǒng)“執(zhí)行器模塊庫中的“發(fā)音模塊可以編寫動聽的樂曲，用設置“眼睛模塊可以將機器人的眼睛設置為紅、黃、綠及閃爍的方式。六教學反思 本課對于“發(fā)音模塊，“眼睛“模塊的使用掌握的很好，在子程序設計和應用上還不是很好，需要在今后的練習中多講講子程序的設計和調用。第6課 走向光明（一） 本課教學目標1知識目標：理解亮度傳感器的功能，學會用亮度傳感器獲取亮度信息。學習使用變量百寶箱為傳感器獲取的信息設置存儲變量2能力目標：學會亮度傳感器的檢測，。學會使用條件循環(huán)控制模塊、永遠循環(huán)控制模塊。學會使用條件判斷模塊。學會在仿真環(huán)境下設置光源。3.情感目標：培養(yǎng)學生的邏輯判斷能力，培養(yǎng)學生的耐心（二

17、） 教學重點和難點1教學重點：理解傳感器的功能，百寶箱設置變量的一般方法2教學難點：理解傳感器的功能，百寶箱設置變量的一般方法1三教學設計本課是傳感器學習的第一課，由于需要對傳感器獲取的信息進行判斷，所以需要循環(huán)和條件判斷知識的支持，由于本課包括存儲傳感器獲得的信息需要通過百寶箱設置變量的操作，所以本課新的知識點比擬多，教學難點也比擬多。本課通過傳感器的檢測引入“亮度檢測模塊傳感器，通過亮度檢測值的存儲引入變量百寶箱，通過反復檢測的需求引入“永遠循環(huán)控制模塊。通過“機器人追光的活動要求，引入“條件循環(huán)模塊，即循環(huán)條件要滿足“沒有到達光源亮度時循環(huán)的判斷，假設該條件不成立就退出循環(huán)。通過對左右亮

18、度的比擬判斷，引入“條件判斷模塊，即“左側亮度小于或等于右側亮度時條件成立，機器人左轉；否那么機器人右轉。1理解傳感器的功能。傳感器是機器人獲取外界信息的裝置，亮度傳感器是學習的第一個傳感器。2理解循環(huán)控制中的永遠循環(huán)是條件循環(huán)中循環(huán)條件永遠成立時的特例。3在對亮度變量設置時，要注意百寶箱設置變量的一般方法。4傳感器檢測結果是通過“顯示模塊顯示的，其顯示內容是傳感器的檢測值，所以要熟悉不同傳感器的檢測值的表達和意義。四教學補充本課創(chuàng)作天地的參考程序與第10課中機器人繞月中的“入軌繞月子程序類似。本課創(chuàng)作天地的活動工程也是對“機器人繞月的鋪墊。五上機練習完成機器人追光的程序設計六教學反思對于亮度

19、檢測值有些同學還很模糊，“條件循環(huán)模塊初次使用掌握的還不是很好，上機練習能完成的只有少數(shù)同學，出現(xiàn)的問題較多，主要有，1、變量百寶箱的變量應用出現(xiàn)錯誤較多。2、設計條件判斷時，條件一和條件二給值不清楚。第7課 昂首闊步一本課教學目標1 知識目標：理解紅外傳感器的工作原理2能力目標：學習“紅外測障模塊的使用。了解紅外傳感器獲取信息的檢測值。能夠使用“條件判斷模塊編寫的條件嵌套控制程序。 3情感目標：培養(yǎng)學生探究思考的能力。 二教學設計與教學建議 1課堂教學分析 通過修改第6課的檢測程序，編寫出紅外檢測程序，在檢測調試的過程中通過觀察仿真環(huán)境的顯示頻率調整檢測周期。使學生體會檢測周期對機器人反響速

20、度的影響，了解影響檢測周期的環(huán)節(jié)。通過對來自不同方位障礙的處理需要，引出條件判斷的嵌套，在使用條件判斷模塊時要注意變量的選擇與設置，鼓勵學生逐步習慣通過代碼顯示窗口，了解程序的具體設置。 1知道三個不同方位紅外檢測的障礙狀態(tài)對應的四個檢測值。 2在操作過程中體會循環(huán)控制在障礙處理過程中的作用。 3在調試過程中體會紅外探測距離的調整方法。 三教學補充本課創(chuàng)作天地的參考程序與第11課中機器人滅火中的“避障尋火子程序類似。本課創(chuàng)作天地的活動工程也是對“機器人滅火工程的鋪墊。五上機練習完成機器人避障尋光程序設計六教學反思本課掌握的較好，在課堂任務中大局部同學能夠完成避障程序設計。在上機任務避障尋光程序

21、設計上，只有少局部同學能完成，對于子程序的設計還不能很好的運用。第8課 躲避碰撞一本課教學目標1知識目標：了解碰撞開關的工作原理。 2. 能力目標：學會碰撞檢測程序的編寫，能夠識別獲取的碰撞信息。 3情感目標：掌握碰撞開關的方位及碰撞信息獲得的方位和對應的檢測值。 4掌握機器人避開碰撞的方法。二教學重點和難點1教學重點：碰撞時檢測值，2教學難點：機器人避開碰撞的方法三教學設計與教學建議 從其他傳感器的檢測程序引入碰撞檢測程序的編寫，由學生自己測試不同方位的檢測值。討論檢測值的特點：即來自相鄰兩個碰撞開關之間的碰撞，其碰撞值為這兩個碰撞開關遇到碰撞時檢測值的和。 機器人各方位的碰撞檢測值如圖8.

22、1所示。結合機器人避障程序，討論機器人避開碰撞程序的編寫，體會避開障礙動作與避開碰撞動作的區(qū)別，即避開障礙是沒有碰到時的避讓，而避開碰撞是碰上障礙以后的避讓，所以前者的避讓是直接的避讓，而后者的避讓是后退后的避讓。四教學補充1. DIY中“機器人碰撞警示音 活動工程的參考程序如圖8.2所示。 五上機練習完成機器人避開碰撞的程序。六教學反思 在上兩節(jié)課的根底上，本課的學習和操作已經(jīng)較順利，學生的完成作業(yè)能力有所提高。在檢測碰撞值的時候，出現(xiàn)無法找到正右方，正左方的檢測值。第9課 循線而行一本課教學目標 1知識目標：了解地面灰度傳感器的工作原理。 2. 能力目標：學會地面檢測程序的編寫，能用檢測程

23、序檢測地面的灰度。 3情感目標：能利用“地面檢測模塊實施相關的機器人工程。 二教學重點和難點1教學重點： 檢測程序檢測地面的灰度2教學難點：利用“地面檢測模塊實施相關的機器人工程三教學設計與教學建議 1課堂教學分析 建議由學生自己編寫地面檢測程序，并在仿真環(huán)境中加載地面檢測場地，并將不同顏色的檢測值記錄下來以備后面的工程使用，特別是黑色和白色的地面檢測值要記錄下來。 在本課中雖然需要完成的任務比擬多，但是各任務的實施方法都有一定的聯(lián)系，希望教師引導學生注意一些任務的共同點和任務間的聯(lián)系。 教師可以引導學生對問題解決方法做出描述。 例如對于機器人在草地中的行走過程可以描述為：在反復檢測地面灰度的

24、過程中，不斷判斷地面是否為綠色，如果是綠色機器人前進，否那么機器人后退、右轉。例如對機器人沿白線邊沿行走的過程可以描述為：在反復檢測地面灰度的過程中，不斷判斷地面是否為白色，如果是白色機器人前進，否那么機器人右轉，如圖9.1所示。觀察以上兩個活動問題解決的描述，不難看出他們的共同點。 例如對于機器人在紅色地毯邊沿行走過程可以描述為：在反復檢測地面灰度的過程中，不斷判斷地面是否為紅色，如果是紅色機器人前進，否那么機器人右轉。不難看出程序流程與前面的程序根本相同，只要修改一下地面檢測判斷的顏色代碼就可以了。例如對于機器人循線回家行走的過程可以描述為：循環(huán)檢測地面顏色，當?shù)孛骖伾皇羌t色時，機器人執(zhí)行沿白線行走的循環(huán)程序段，否那么機器人退出循環(huán)，前進適當?shù)木嚯x后停下。參考程序如圖9.2所示。 四教學補充創(chuàng)作天地中機器人“城市行活動工程的參考程序如圖9.3所示。五上機練習1、 完成機器人沿單色地毯邊沿行走的程序。2、 完成機器人沿紅色地毯邊沿行走的程序。3、 完成機器人循線回家的程序。六教學反思 本課同學們掌握的較好，作業(yè)完成率相對較高。出現(xiàn)問題較多的是機器