劳技课例《机器人追光》

1、劳技课例机器人追光松江劳技中心 劳动技术机电一体 方敏芝一、设计思路机电一体课程是以新课改的理念为指导， 贯彻以学生发展为本、 以学生主体 性学习为主线的基本思想， 通过教学激发学生对技术的兴趣， 提高学生的技术能 力与素养，关注和促进学生的个性发展。本课例机器人追光主要是通过学生 的主体性学习和小组合作探究来完成项目的设计、 编程和优化， 提高学生自身的 技术能力，激发自身的潜能，以达到新课改的目标。二、教材分析 劳技中心机电一体校本课程是以“能力风暴智能机器人”和“模块化工 程创新套件” 为主线来介绍和应用机电一体化技术的。 课程主要让学生了解智能 机器人的各个结构部件及功能， 工程创新模

2、块套件的各个部件的功能和使用， 同 时也学会使用VJC编程软件编写程序，来控制机器人和机械模型的运行。企望通 过这门课程的学习， 学生能够对机电一体化的相关技术有一定的了解， 如机械技 术、执行装置技术、传感器技术、计算机技术、控制技术。在学习中体验机电一 体化的无限创意与乐趣， 激发他们学习相关技术以及工科的兴趣， 树立远大的理 想。机器人追光这一教学内容是对 AS-MII 智能机器人的传感器技术和控制 技术的一个应用， 通过编程让机器人实现追光， 是一节基础知识与实践操作相结 合的课。学生通过学习可以理解传感器技术的作用， 初步掌握控制技术和编程技 术，开阔学生的程序编程思路， 同时对学生

3、后期的创新项目的设计和实施也起到 一个铺垫作用。三、学情分析这节课面对的教学对象是高一的学生。 这些学生，在学这门课之前基本上没 有接触过计算机编程， 因此在进行项目教学和程序流程设计时， 需要对基础知识 进行细致的讲解，侧重使学生理解编程的方法。在本课之前， 学生已经了解了机器人的身体结构， 知道了执行器部件和传感 器部件，也知道了程序结构的三种类型。 但是对于机器人中光敏传感器的具体作 用、所对应的亮度检测模块及其使用，还是一个新知识。同时，学生对控制模块 中对应着选择结构的条件判断模块的使用还是陌生的。学生在进行机器人追光运行过程分析中时，容易出现不知从何入手的情况， 教师要引导学生进行

4、过程的分解； 学生在机器人调试过程中， 容易出现原地打转 或者往一边偏转的情况，教师要引导学生进行错误分析和程序检查。四、教学目标本节课期望达到的教学目标：1、知识与技能：(1) 知道光敏传感器的作用， 学会使用亮度检测模块检测机器人运行现场的 亮度值。(2) 学会条件判断模块的使用及程序编写。(3) 初步掌握机器人中各个传感器模块和执行模块的综合运用。2、过程与方法：(1) 通过机器人运行的动画展示和讨论分析， 使学生对项目的整个过程有一 个整体的了解与把握。(2) 通过运用多媒体设备的展示， 将项目中涉及到的程序模块讲解清楚， 使 学生对程序模块的使用更加熟悉。(3) 通过多媒体网络教室中

5、学生程序的调用展示和师生的讨论互动， 将项目 中遇到的问题具体化，以培养学生能够发现问题解决问题的能力。(4) 通过学生的项目的自主设计，提高学生的独立编程能力。3、情感、态度与价值观：(1) 通过学生对问题的发现、 试图解决并获得成功的过程， 培养学生对计算 机编程与机器人学科的兴趣。(2) 通过项目的自主设计，激发学生的创新意识。(3) 通过项目实施过程中的小组合作， 提高学生的互相学习、 团队协作的能 力。五、重点难点1、重点：亮度检测模块和条件判断模块的作用和使用在机器人身体结构的各类部件中， 传感器部件是一类十分重要的部件， 它是 机器人与外界互动的一个桥梁， 机器人中的任何一个传感

6、器的作用都是不容忽视 的，光敏传感器作为机器人传感器中的一种， 它所对应的亮度检测模块有着比其 他传感器模块更为丰富的内容， 它可以分别检测左边和右边的亮度， 也可以检测 总体亮度或偏差亮度。 我们可以根据不同的需要使用不同的功能， 使得机器人的 控制运行的能力更加丰富。 在本节课中要用到的关键程序结构是选择结构， 用到 的控制模块是条件判断模块，通过它的判断，机器人才能实现哪边亮往哪边走， 它是这个项目能否成功的关键之一。 因此，亮度检测模块和条件判断模块的作用 和使用是本节课的重点。2、难点：选择与循环混合程序结构的使用 机器人追光项目的运行过程是一个复杂的过程， 既要通过判断来选择较亮的

7、 地方行走， 又要进行反复检测和判断， 才能保证机器人最后能到达光线最亮的地 方。程序中需要设计多个控制模块才能控制机器人的运行， 特别是选择结构和循 环结构的控制， 所以整个程序结构是一个选择与循环混合的程序结构。 学生能够 编写简单的循环程序， 但是要在循环程序中再加入复杂结构的程序， 是相对较难 的。学生在复杂程序的理解和使用上相对较为薄弱，因此它是本节课的难点。六、教学策略与手段 本课教学采用问题式教学模式，在教学中教师通过呈现问题让学生思考讨 论，通过学生的互相合作进行学习， 教师在其间以启发指导的方式参与学生的自 主学习。同时又以“探究发现”教学模式让学生积极动手、去发现问题和解

8、决问题，进行项目设计。本课采用产生是教学策略， 让学生自己对教学所用到的模块进行组织、 安排 顺序，构建他们自己的学习风格， 控制自己的学习活动， 在学习过程中主动地处 理获得的信息，编写程序与调试，正确处理程序执行中的问题。在教学方法和手段上， 本课主要是以项目驱动为主、 教师启发为辅， 具体有 以下几个方面： 1、向学生展示机器人追光的动画情景，让学生了解机器人的运 行环境，同时也激发了学生的兴趣。 2、项目中采用多个问题呈现，有助于学生 积极思考，开阔思维，同时也清晰了课程任务。 3、让学生进行自主探究和程序 编写，有助于发挥学生自身的潜力和主观能动性，促进个性发展。4、将学生的 问题通

9、过多媒体展现，寻求其他同学帮助，增强学生发现问题解决问题的能力。5、充分进行项目展示与评价，增加学生互动，提高学生间互相学习，也促进了 学生的可持续发展。七、课前准备1学生的学习准备学生已经了解了程序的三种基本结构， 初步学会了使用编程软件中的流程图 程序方式来编写一些简单程序， 对一些执行器模块的使用已经得心应手， 而对传 感器模块则是充满着好奇并有初步的预习。2教师的教学准备教师根据学生的情况设计好教学过程， 制作好教学的多媒体课件， 预设好不 同基础的学生， 设计好个别化教学的方案。 同时把学生分成三人一组， 每组安排 好一个组长。3教学环境的设计与布置；把教室里学生的座位进行调整， 使

10、得教室中间留出一个大的空间作为机器人 追光调试与演示的空间， 方便学生在座位上观看演示效果。 演示环境对光的要求 较高，为了避免室外太阳光对电筒光的干扰，专门对教室的门窗进行遮光处理， 以减弱外部影响。4教学用具的设计和准备为学生的 AS-MII 机器人充好电，检查好机器人的各个部件都完好，同时准 备好两个电筒，在项目中作为追光的光源。八、教学过程1、课题导入(1) 动画展示机器人追光的场景，吸引学生的注意力，让学生观看机器人追 光的动画。(2) 提出问题：机器人所处的环境是怎样的？它的具体运行过程是怎么样 的？让学生带着问题继续观看动画， 激发学生对这个项目的兴趣， 然后请个别学 生回答这两

11、个问题。(3) 引出本课任务：通过编程使机器人追光。2、项目初探(1) 教师提问：项目中，机器人如何知道环境中光线的亮度？又是如何实现 往光线较强的方向走？请预想这个过程可能用到哪些模块？学生思考后回答。(2) 教师讲解光敏传感器的作用与亮度检测模块的使用，条件判断模块的作 用与使用，这是本节课的重点。(3) 讨论机器人追光的程序流程。请学生以小组为单位讨论本项目中， 机器人运行过程的程序流程。 根据学生 的回答，教师提示机器人运行的程序流程。3、项目实施(1) 学生以小组为单位自主进行程序的设计、 编写与调试， 教师查看学生的 自编程序，观察机器人运行情况。(2) 询问学生所设计的机器人运行

12、情况， 请某些机器人运行有问题的小组将 其程序通过网络教室展示给全体同学，其他同学帮忙指出问题所在。(3) 教师给出整个程序的指导意见，同学们继续修改程序与调试机器人。4、项目展示 请几个小组展示机器人追光的运行情况。5、项目优化(1) 教师提问：在机器人追光过程中还遇到了什么问题， 哪些方面还需要改 进，怎么解决？个别学生回答问题， 进而引出优化的内容。 优化的内容有以下两 方面：A 能否让机器人在追光的过程中避开障碍物？B 能否让机器人到了最亮的地方停下来结束追光？(2) 以小组为单位，自主探究，合作学习，解决机器人追光过程中遇到的问 题。6、展示、评价与总结(1) 展示各个小组的项目实施

13、的最终成果。(2) 小组之间互相评价实施的情况。(3) 交流实践体会。请学生回答实施这个项目过程中的感受和收获。(4) 总结实施机器人追光项目的目的，机器人对于我们人类的价值。九、板书设计 项目 机器人追光1、知识准备(1) 亮度检测：左、右两种方式(2) 条件判断：左右亮度值比较2、程序流程设计3、项目实施4、项目展示5、项目优化6、展示评价与总结十、学习训练设计及依据 对于需要帮助的学生， 要求能够和同组同学共同学习， 完成机器人追光的基 本任务，对于优化任务，要求其能够积极参与。对于基础比较好的高材生， 要求能够自主进行项目的综合实践， 并向全班同 学总结项目学习经验和体会【教学反思 】 本课堂教学虽然达到了预期的教学目标，但是仍然有一些需要改进的地方， 主要有以下几个方面：1、问题应该更加简洁精炼，数量不要太多，因为高中生普遍不太喜欢回答 问题，问题太多容易造成课堂中的冷场，而且易浪费时间。2、在课堂时间的安排上，应该压缩前面问题讨论与讲解内容的