《扫地机器人》教学设计

1、扫地机器人教学设计一、学习内容分析扫地机器人是苏科版信息技术教科书的第10课，机器人扫地活动来源于生活实际，扫地 机器人的学习是在超声波传感器实践应用的基础上展开的，本课主要要求学生学习拼搭扫地机器 人，再结合已学的机器人直行程序进行避障程序的添加，综合应用传感器和电机的相关知识，设 计能实现避障和清扫操作的扫地机器人。二、学习者分析六年级的学生已经具备了一定的逻辑思维能力，有一定的编程基础和算法思维。学生在本课 之前的学习中，已经接触了实体机器人的应用，编写扫地机器人的程序尚在学生的实践能力范围 内。但扫地机器人的搭建对学生的操作能力有较高的要求，课堂时间有限，可以为学生提供一个 半成品，保

2、证教学的实操性和有效性。三、学习目标1 .了解扫地机器人的结构功能，理解它的工作原理以及脚本语言的运用方法，完成扫地机器 人的搭建和程序运行，实现机器人扫地功能。2 .学生通过解构完整的扫地机器人成品和程序，用图形化的脚本语言编写运行程序，通过调 试完成作品，体验思维和分析的过程，初步掌握问题分析的基本方法，提升学生分析思维、逻辑 思维能力。3 .通过扫地机器人功能的实现，感受机器人的可实践性，感受信息技术发展的变化，形成乐 学的学习态度，产生了解技术发展的愿望。四、教学策略运用逆向工程教学法，从完整的扫地机器人成为起点，逆推扫地机器人的基本结构，实现方 式，理解它的工作原理，从而使学生完成扫

3、地机器人自主搭建，脚本编写，装载运行，让机器实 现扫地功能。1 .通过解构完整的扫地机器人产品，了解扫地机器人的组成结构，理解其工作原理，理解超 声波测距传感器应用原理和“如果那么否则”语句的含义；2 .通过硬件结构、程序复原，学生自主完成扫地机器人搭建，倒推可能的程序和算法，根据 自然语言的描述，构建相应的工作流程图，编写图形化脚本语言；3 .通过分析总结，反复进行程序测试，调试控制机器人，完成扫地机器人正常运转。学生以小组为单位进行自主探究学习，整个教学过程教师作为学生学习活动的指导者、帮助 者，将学生代入扫地机器人设计者的身份意识，放手让他们“玩”，动手去实践，在学中做，做 中学。五、教

4、学过程（一）试用感知，揭示课题随着科技的不断进步，机器人的发展日新月异，其应用也逐渐从高尖端领域拓展到日常生活, 老师今天就带来了一个智能机器人（出示扫地机器人），同学们认识它吗？我们一起来看看它是怎么扫地的。（演示智能扫地机器人扫地）边看边思考：这个扫地机器人的工作过程是怎样的？智能扫地机器人的出现改变了我们的扫地方式，解放了双手、节约了时间。今天我们就用乐 高EV3器材一起来设计一个扫地机器人！（揭题）设计意图：通过试用智能扫地机器人，吸引学生的注意，激发学生的学习兴趣，形成用户体 验并对扫地机器人的设计意图、功能、基本构成形成初步认识。（二）解构扫地机器人，了解其结构和原理活动1：观察解

5、构后的机器人微视频，了解机人工作的主要结构3图1机器人工作过程的关键步嘛特写（开始、清扫、避障）（1）机器人是如何开始、停止扫地的？如何实现行走功能的？（2）机器人通过什么部件实现清扫功能的？（3）机器人通过什么部件实现避障的？如何避障的？小结：避障和清扫是扫地机器人的两大基本功能。扫地机器人通过触碰传感器，感知到障碍 物后做出相应反应，转而转向到另一个地方清扫。下面我们就用EV3器材做一个具备避障和清扫 功能的扫地机器人。设计意图：这个地方的解构并非是把扫地机器人实物拆解开来，而是采用逆向工程的思维来 研究扫地机器人。通过“解剖”扫地机器人，满足学生的好奇心，了解扫地机器人的内部结构和 工作

6、机制。（三）“复原”部件，搭建扫地机器人经过前面课的学习，我们已经有了一辆机器人小车，怎么让他变成扫地机器人呢？活动2：分析问题，搭建扫地机器人。1 .想一想：（1）如何制作扫地装置呢？清扫部件中型电机（2）在乐高EV3器材中我们可以用什么传感器来控制机器人的开始、结束呢？用哪一种传感 器实现避障？触碰传感器（开始、结束）超声波传感器（避障）图2传感器实物2 .搭一搭：（1）制作安装扫地装置：（2）安装传感器。具体要求如下：将超声波传感器安装到机器人合适的位置。（合理选择安装位置,不能影响到扫地装置。）将触动传感器安装到机器人合适的位置。（安装位置的选择要方便开关机器人。）将连接好的超声波传感

7、器、触动传感器分别连接到机器人主控的数字号端口；设计意图：在了解商品化扫地机器人工作原理和主要结构后，分析使用EV3器材搭建扫地机 器人需要使用到的功能模块，来“复原”机器人的功能。（四）编写脚本，实现扫地功能活动3：用语言描述扫地机器人工作过程，尝试确定算法。1 .说一说：我们做的扫地机器人的工作过程。2 .拖一拖：将扫地机器人的流程图补充完整。图3学件拖一拖设计意图：学生在理解扫地机器人工作过程的基础之上，将主要的工作过程列出来让学生进 行排序，来检查学生有没有真正理解扫她机器人的工作过程。这个工作过程其实就是扫地机器人 的算法。最后出示流程图，与自然语言描述的算法形成鲜明对比，帮助学生进

8、一步算法。活动4：根据流程图，编写机器人避障和扫地程序1 .思考回答：流程图和脚本之间的对应关系。2 .编写程序：实现避障和扫地功能。3 .运行程序：下载程序到机器人，测试避障和清扫功能。图4流程图与脚本对应关系设计意困：用抽象的概念表达机器人的变化，用机器的语言来实现这些变化，从实物到概念， 从抽象到具体，在动手实践中思考，在思考中学习新知识，让学生把自己的想法通过动手实际操 作呈现出来。（五）优化程序，展示成果活动5：运行机器人，优化程序，使功能更加合理。1 .设定避障阈值：根据自己搭建的扫地机器人结构，合理调整超声波测距的阈值，保证机器 人顺利避障。2 .优化清扫机构：如何最大化的扩大清扫的面积？设计意图：好的产品需要不断地优化和升级，在这个环节中，让学生体脸产品在软件和硬件 两个方向的优化，来提升扫地机器人的功能，初步感受工程优化的过程和意义。（六）总结交流，拓展延伸今天我们成功地实现了扫地机器人的搭建和程序的编写，发现机器人其实并不神秘，当我们 接触它，了解它，运用一定的编程知识以及思维方法，就能开发出很多机器人，为我们所用，更 好地为人类服务。（播放乐高多功能扫地机器人视频）我们还可以在扫地机器人中增加其他功能, 不断完善，使扫地机器