《搬运机器人》教学设计

1、课题：智能搬运#、背景分析项目分析搬运机器人是近代自动控制领域出现的一项高新技术，涉 及到了力学，机械学，电器液压气压技术，自动控制技术，传 感器技术，单片机技术和计算机技术等学科领域，已成为现代 机械制造生产体系中的一项重要组成部分。它的优点是可以通 过编程完成各种预期的任务，在自身结构和性能上有了人和机 器的各自优势，尤其体现出了人工智能和机器人的适应性。课程设置这一项目，其一是让学生了解当代机器人在工业 中的应用与发展，理解搬运机器人的一般工作原理；其二是通 过自己设计编程制作搬运机器人，理解传感器的工作原理，掌 握程序的设计思想，并且使机器人能完成简单的项目任务。学情分析学生此前已经初

2、步掌握了机器人的搭建技巧，能够根据任 务设计制作简单的机器人结构， 同时对机器人编程软件 NXT 2.1 Programming 也有了一定的认识， 能够完成简单的程序设计。 在 此基础上设计制作搬运机器人，在设计上更能体现学生的创新 思维，以及编制程序的逻辑思维能力，同时由于课程结果评价 的可视化及挑战性，小组通过分工与协作，在兴趣以及好奇心 的驱使下，能够完成具有一定挑战性的任务。、教学目标及重难点三维目标知识与技能掌握机器人项目实现的一般方法和技巧；掌 握程序的优化方法。过程与方法能够通过小组合作搭建具有一定功能的机器 人结构；会对机器人结构进行创新、优化设 计。情感态度价值观增强对结构

3、、系统等技术思想的理解；激发 对机器人的兴趣，加深对技术的理性思考。重难点重点掌握项目中的程序编写技巧和优化方法。重难点难点多条件判断的实现。三、教法学法教法创设情境法：通过图片、视频等形式，实现将抽象任务形象化， 通过角色扮演让学生身历其境的理解任务的要求与目标。 任务驱动法：通过具体明确的任务驱动学生讨论、交流，培养 学生的分析能力、判断能力、解决问题的能力以及自主学习、 合作探究的意识。学法合作学习法：注重培养学生的协作精神，让学生在讨论中学习。探究学习法：设置探究问题，培养学生的创新思维和自主学习 能力。四、教学过程（一）观看视频，了解项目的比赛流程和规则。 （5 分钟）活动内容学生活

4、动教师活动观看视频，了解机器人完 成任务的执行过程，分析 比赛规则要求。比赛规则：1、小组合作完成比 赛项目，依次将 A 、B、C、 D、 E 四个位置上的不同 颜色的货物，搬运到对应 颜色靶心。2、机器人从起点沿 黑线循迹移动、定点抓取 移动货物，完成任务后 回到起点，结束比赛。讨论：机器人执行什么任务，比赛的规则。分组回答、补充。提出任务：观看视频，了解智能搬运项目的比赛 流程和规则。分析：智能搬运的比赛规 则3、全程自动完成， 不得人为干预；成功搬运 一个货物至对应靶心得 20 分，未至靶心，按十环、 两分为单位递减算分，满 分 100 分。4、比赛中途机器人 运行偏差较大时可放弃 当场

5、比赛，每组三次机 会，取最高分作为该组最 终成绩。设计意图： 通过任务驱动，激发学生的学习兴趣，通过帮助他人完成任务的 形式，引领学生以积极的姿态进入课程的学习。二）完成机器人的功能、结构、程序分析. （ 15分钟）活动内容学生活动教师活动1、小组根据机器人执行 任务的过程，讨论分析机 器人应具备的功能。功能： 循迹定位复位判断2、机器人应具备哪些功 能结构？讨论分析：归纳列举主要功能明确各功能在项目中的应用。根据功能，讨论机器人所需的硬件结构、功能结根据任务执行过程逐一 分析引导学生明确各功能的 具体用途。组织学生讨论完成项目的机器人的结构要求小组讨论：构。（ 1） .在原有基础小车的 基础

6、上进行结构改建。（ 2） .基本的循迹功能结讨论：电机、各传感器的列举常用硬件，引导学构。用途，根据项目要求进行生取舍利用。（3） .定位、抓取、放置 所需功能结构。（ 4） .根据功能需要有选 择性的进行传感器的安 装。选择。3、程序分析将项目运行各阶段模块引导学生解决程序难点：小组讨论：化，逐一分析程序结构，多条件判断选择（ 1） .依次搬运货物的方 法？（ 2） .如何进行有效精准画出流程图。循环、开关语句的循迹、定位？掌握利用基本语句使用程序优化：（ 3） .如何实现不同颜色技巧、自定义模块，进行自定义模块的使用讲解货物的辨别，以及对应位 置的精准放置？ （ 4） .货物搬运完后怎样

7、停到起始地点？ （5） .讨论编写程序流程 图。程序的优化。设计意图： 以具体知识点为引导，在情景任务的驱动下，带着目的去学习相关的知识点， 学习效果更加深入， 透彻。同时简单的操作可以一下子激发学生的求知欲望，使其渴望应用这一功能完成任务。三）利用 NXT套件设计制作机器人。 （50 分钟）活动内容学生活动教师活动组内进行合理分工，完成3 个人一个小组，组内分小组内个别指导。机器人的结构组装以及工，分别负责搬运机器人程序的编写、调试。的结构组装以及程序的对组装和编程遇到问题编写的小组给予指导，提供多 种解决方案供其参考。 或者给予一定的启示，启 发学生进行深入思考，自 己讨论出解决办法。 或

8、者让其到其他小组请 教，小组之间互相帮助、 互相学习，互相探讨，各 取所长。设计意图： 学生通过动手实践，将所学知识学以致用，学中做，做中学，小组合作探究，实现知识内化、升华的同时，在动手实践能力、小组合作意识、创新思维等方面获得一定的长进。四）评比展示、总结反思（ 20 分钟）活动内容学生活动教师活动根据比赛规则小组逐一 展示。从机器人的结构、功能、 程序的设计等方面进行 综合评价，分析各组作品 的优缺点，找到改进方 法。小组间根据评价表内容， 进行互评。小组交流经验，与大家分 享经验。记录比赛结果组织学生进行经验的交 流与分享。帮助没有成功 的小组分析他们失败 的 原因所在。 总结回顾知识，为下节课 做铺垫。设计意图： 通过课内比赛的方式，培养学生的表现欲望以及竞争意识。小组 的经验交流既有成功的经验也有失败的经验， 重在反思， 帮助学生以更积极的态 度对待接下来的更大难度的挑战。七、教学反思本节课是在学习完 nxt 系列配套教程的基础上，开展的