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文档简介
1、智能机器人课程标准一、课程的基本理念(一)关注全体同学的进展,着力提高同学的多元素养普陀区智能机器人课程属于技术教育范畴,是以培育同学创新精神、实践力量为宗旨,以 提高同学的信息素养(利用信息技术的意识和力量)、技术素养(理解技术、选择技术、使用技术、管理决策技术的力量)为目标的教育,是同学信息科技课程的延长。智能机器人课程必需 尽可能的面对全体同学,必需为同学拓展信息技术、技术教育学习经受、行使受教育权利供应 机会和条件。要充分考虑到同学在爱好、生活经受、地域特征、文化背景等方面的差异,在课 程、教材、教学及其评价等方面鼓舞多样性和选择性,以满足不同同学的不同需要,促使同学 的共性进展。智能
2、机器人课程应当避开机械的、单一的技能训练,强调学习中同学技能的形成、思想方法的把握和文化的领悟三者之间的统一,留意在拓展同学实践力量的同时,促进同学创新精神的进展。(二)留意同学制造潜能的开发,加强同学实践力量的培育同学的创新思维力量和创新实践力量体现在乐观的求异性、敏锐的观看力、制造性的想象力、独特的学问结构以及活跃的灵感与直觉以及试验动手操作力量、组织管理力量和创新成果开发与转化的力量,捕获和处理信息的力量等。涉及古怪心、自信念、责任心、进取心、竞争意识、冒险精神、敢于否定与怀疑的意识、承受力、决断力和群体意识与团队合作精神等。在智能机器人的活动过程中必需留意同学制造潜能的开发,加强同学实
3、践力量的培育.学校阶段是共性进展的重要时期,感情渐渐丰富,有意想象增加、制造成分增多,从以具体形象思维为主要形式逐步过渡到以抽象规律思维为主要形式,思维缺乏批判性常以老师的言语作为衡量事物对错的标准。在学习活动中,要充分发掘机器人内在的“魅力”,培育同学的学习爱好,活跃制造的欲望;应通过智能机器人设计、机器人技术试验等活动,让同学体验合作学习、团队协作的方法、精神;经受探究和创新的启蒙和过程,使同学的制造潜能得到良好的引导和有效的开发,使同学的实践力量得到进展。学校同学认知结构的各种要素快速进展,认知力量不断提高,认知的核心成分-思维力量 渐渐在成熟,在向理论思维转化;抽象规律思维占优势地位,
4、辩证思维和制造思维有了很大发 展;自我评价和自我把握力量明显增加;心理状态极不平衡,多种多样,偏差心理不时呈现。 在学习活动中,要进一步拓展视野,关注机器人技术进展对社会的影响;培育同学的学习爱好, 增加制造的欲望;应通过智能机器人设计、机器人技术试验等活动,让同学习惯合作学习、团 队协作的学习与争辩方法;营造民主、活跃、进取的学习氛围来进行探究和创新,使同学的创 造潜能得到良好的引导和有效的开发,使同学的实践力量得到进展。高中同学正处于制造力进展的重要阶段,他们的想象力量、规律思维力量和批判精神都达 到了新的水平。在学习活动中,要鼓舞同学想象、怀疑和批判,要营造民主、活跃、进取的学 习氛围;
5、应充分利用智能机器人课程的内容载体,培育同学的学习爱好,激发同学的制造欲望; 应通过智能机器人设计、机器人技术试验等活动,培育同学的探究力量和敢于创新、擅长制造 的精神和士气,使同学的制造潜能得到良好的引导和有效的开发,使同学的实践力量得到进一步的进展。(三)立足科学、技术、社会的视野,加强人文素养的教育当代社会,技术与科学、社会的关系越来越亲密。智能机器人课程应当通过具体的技术实践使同学理解技术与科学的联系和区分,以及两者对社会进展、人类生活所具有的同等意义上的重要作用,从而深化同学的生疏,开拓同学的视野。与此同时,应留意将技术所蕴含的丰富的人文因素,自然地融入智能机器人课程的教学之中,使其
6、滋润同学的心田,提升同学的文化品位和人文素养。(四)紧密联系同学的生活实际,努力反映先进技术和先进文化技术是不断进展变化的,它具有鲜亮的时代印记。智能机器人课程应紧密联系同学的生活实际选择课程内容,在留意课程内容的基础性、通用性的同时,留意它的先进性;应留意从同学现实生活所接触的技术内容向现代技术和高新技术延长,使同学有机会了解现代工农业生产和日常生活中技术进展的崭新成果和将来走向;应让同学在把握基础学问和基本技能的同时, 有机会接触到所能理解的最新进展成果和技术信息,从而领会到技术进展的内在动力和文化意义,增加对当代先进技术及其文化的理解。(五)丰富同学的学习过程,提倡学习方式的多样化同学的
7、技术学习过程应是主动建构学问、不断拓展力量的过程,也是富有生气、布满探究、 生动活泼的活动过程。在这个过程中,同学是学习的主体,老师是学习活动的引导者、挂念者, 更是同学的亲热伴侣。在课程的实施过程中,应当从同学的实际动身,细心设计和组织同学的 学习活动;应当依据同学的身心进展规律和技术学习特点,指导同学实行自主学习、合作学习、 网络学习等多种学习方式,促进同学探究力量的提高,乐观的情感态度与价值观的形成,以及 终身学习力量的进展。二、课程的设计思想(一)课程的模块结构智能机器人课程设 6个模块。其中2 个必修模块,为智能机器人基础学问,智能机器人基础项目。4个选修模块为乐高机器人,力量风暴机
8、器人,慧鱼机器人简易机器人 的制作。教学时间为3672课时。课程的模块结构图 乐 高 机 器人(三选一)智能机器人基础学问 ( 必修)关于课程模块的说明力量风暴机器人(三选一) 慧 鱼 机 器人(三选一)智能机器人基础项目(必修)简易机器人的制作(选修)必修模块智能机器人基础学问通常在教学的开头阶段进行,涉及智能机器人的概念, 基本结构和工作原理,机器人的进展历史,机器人的应用。教学可以依据设备条件选择使用乐高,力量风暴,慧鱼等类型的机器人作为载体。必修模块智能机器人基础项目是需要进行的活动项目,是不论使用何种机器人都需要完成的活动,是机器人设计和机器人技术的基础。选修模块简易机器人的制作要求
9、比较高,需要肯定的专用器材和肯定的电子技术基础。教学可以按必修模块智能机器人基础学问,三选一模块乐高机器人初步、力量风暴机器人、慧鱼机器人,必修模块智能机器人基础项目的挨次进行。有条件的再选择选 修模块简易机器人的制作(二)关于课程标准结构的说明智能机器人课程标准由课程理念、课程设计思路、课程目标、内容标准、实施建议及案例等部分组成。课程理念是进行课程设计、确立课程目标、选择课程内容、组织课程实施的思想基础,着重列出涉及本课程理论与实践的几个主要问题,加以简要阐述,以便使课程实施者了解智能机器人课程的基本思想,并使之贯穿于课程实施的全过程。课程设计思路着重介绍本课程设计的基本思路、课程结构中的
10、模块设置及其选修建议、课程标准的结构及其使用方法等。课程目标是依据课程改革的基本精神和技术课程的性质及任务提出的,是同学通过技术课程学习必需实现的最低成就状态,是选择课程内容、实施课程教学、开发教学材料、进行课程评价及管理的依据。智能机器人的课程目标紧紧围绕信息素养、技术素养开放,留意科学素养与人文素养的结合,留意“学问与技能”“过程与方法”“情感态度与价值观”的统一,留意同学创 新精神和实践力量的培育,并形成智能机器人技术在课程目标上的独特追求。内容标准是从课程理念和目标动身,依据通用技术的特点和我区的教育现状提出的同学学习内容及其要求的基准。智能机器人课程内容标准以模块中的每一个主题为陈述
11、的基本单元, 每个主题的内容标准由若干个具体条目组成。每个标准条目除明确应学习的内容及应达到的要求外,还依据需要进行了举例。这些例子是从技术的特性动身,对标准内容的解释或说明,以使读者更好地理解标准的内容。每个主题除列出内容标准外,还提出了实现标准的一些活动建议。对这些建议,老师和同学可以依据实际选择使用,也可自主设计其他各类活动。实施建议是在课程实施层面上对课程的教学、评价、教材编写、课程资源的开发和利用等方面所提出的建设性意见,对技术课程的实施具有指导性和启示性,可供课程实施者参考。智能机器人课程的实施建议留意新课程理念在实施过程中的具体应用,在简述相应的原则、方法和策略的同时突出了重点;
12、在仪器、设备、场地、专用教室、师资等方面也提出了因地制宜、留意条件替代的思路,为各学校的课程实施留下了制造的空间。案例具有解释、引导和启示功能,对理解课程标准具有帮助作用。智能机器人课程的案例有些是专题性的,有些是综合性的,供课程实施时参考。(三)关于目标要求的说明本标准依据学习目标的要求,使用了体现不同水平的行为动词。这些词语有些是对学习结果目标的描述,有些是对学习过程目标的描述,并分别指向学问与技能(学问性,技能性)目标、过程与方法目标、情感态度与价值观目标。现说明如下:各水平的要求内容标准中使用的行为动词知低了解水平 再认或回忆事实性学问;识说出、知道、了解、生疏、生疏识性高别、辨认事实
13、或证据;列举属于某一概念的例子;描述对象的基本特征等。目标理解水平 把握事物之间的内在规律联系;新旧学问之间能建立联系;进说明、理解、解释、比较、权衡、找出、选择、识别、调查行解释、推断、区分、扩展;供应证据;收集、整理信息等。感态度与价值目标高并表达感受、态度和价值推断;做出推断相应的反应等。领悟(内化)水平 建立稳定的态度、 养成、形成、具有、树立、确立、进展、一贯的行为习惯和共性化的价值观等。保持、增加迁移应用水平 归纳、总结规律和原把握、分析、归纳、概括、确定、推断、理;将学到的概念、原理和方法应用优化、改进到新的问题情境中;建立不怜悯境中的合理联系等。技能低仿照水平 在原型示范和他人
14、指导下完成操作。仿照、尝试性高独立操作水平 独立完成操作;在评价会、能、学会、进行、完成、制定、识目的基础上调整与改进;与已有技能建读、绘制、画出、检测、安装、操作、标立联系等。运用、使用、选择娴熟操作水平 依据需要评价、选择并把握、实现、机敏运用娴熟操作技术和工具。过经受(感受)水平 从事并经受一项活感受、参与、经受、体验、沟通、争辩、程动的全过程,获得感性生疏。观看、调查、参观目标情低反应(认同)水平 在经受基础上获得关注、提出、获得、确认、观赏、发觉、三、课程目标智能机器人课程立足信息技术教学的基础,以基础的、宽泛的、与同学日常生活联系紧密的技术内容为载体,以进一步提高同学的信息素养、技
15、术素养、促进同学全面而富有共性的进展为目标。通过本课程的学习,同学将进一步拓展信息技术、技术学习的视野,学会或把握一些通用 技术的基本学问和基本技能,把握技术及其设计的一般思想和方法;具有肯定的技术探究、运 用技术原理解决实际问题以及终身进行技术学习的力量;形成和保持对技术的爱好和学习愿望, 具有正确的技术观和较强的技术创新意识;养成乐观、负责、安全地使用技术的行为习惯,发 展初步的技术力量和肯定的职业规划力量,为迎接将来社会挑战、提高生活质量、实现终身发 展奠定基础。智能机器人课程留意同学创新精神和实践力量的培育,在实现以上目标的同时,并着力在以下几个方面形成目标上的独特追求:技术的理解、使
16、用、改进及决策力量;意念的表达与理念转化为操作方案的力量;学问的整合、应用及物化力量;制造性想象、批判性思维及问题解决的力量;技术文化的理解、评价及选择力量。(一)学问与技能理解智能机器人技术的性质,了解智能机器人技术的进展历史和一些最新成果以及生活和生产中的应用,能正确生疏智能机器人技术对人们日常生活及社会产生的正反两方面的影响,具有正确操作机器人基本技能。了解传感器在智能机器人工作中的作用,理解红外、光敏、碰撞等传感器的工作原理和在智能机器人中的应用。了解智能机器人设计的基本学问,初步把握智能机器人设计的一般程序和基本技能, 能对设计的过程、方案和成果作出比较全面的评价。能从技术设计的角度
17、理解结构、系统、流程、把握的一般概念,了解简洁的结构设计、系统设计、流程设计、把握设计的基本学问,以及这些学问在机器人设计中的内在联系和广泛 应用。了解算法的概念和在机器人设计中的重要作用;能够用自然语言来描述机器人工作的过程。生疏一种可视化窗口的程序设计,并应用于机器人的制作。具有初步的技术试验的操作技能,能进行基本的技术测试和技术指标测量,会写简洁的技术测试和技术试验报告。(二)过程与方法经受依据生活和学习需要提出问题、并形成设计解决问题方案的过程,体验学习中应用批判性思维和制造性想象力量的方法。经受技术方案的实现或转化为作品的过程,初步学会模型或作品的制作、装配、调试的方法。经受作品制作
18、中沟通与评价的过程,学会在小组活动中进行学习的方法。经受将结构、流程、系统与把握的基本学问应用于技术实践的过程,初步把握结构、流程、系统与把握的基本思想和方法,并能综合运用所学学问和技能解决一些实际问题,进展创新精神和理论运用于实践的力量。经受典型的技术设计、制作和评价的活动过程,初步把握基本的技术学习方法和技术 探究方法,具有初步的参与技术活动的力量和使用技术及其产品的力量,进展技术的决策力量、创新力量和终身学习力量。(三)情感、态度、价值观形成和保持对技术问题的敏感性和探究欲望,领会技术世界的奇特与奇特,关注技术的新进展,具有对待技术的乐观态度和正确使用技术的意识。生疏从事技术活动必需具备
19、的品质,能够安全而又负责任地参与技术活动,具有良好的合作和沟通的态度,养成严谨、守信、负责、勤俭、进取等良好品质。体验技术问题解决过程的艰辛与曲折,具有克服困难的士气和决心,培育不怕困难、不屈不挠的意志,感受解决技术难题和获得劳动成果所带来的喜悦。生疏技术的制造性特征,形成实事求是、精益求精的态度,培育富于想象、擅长批判、敢于表现共性、勇于创新的共性品质。理解技术的文化特性和艺术特性,具有生疏技术问题的国际视野和全球意识,以及肯定的对技术文化的理解和选择力量。理解科学、技术与社会的相互关系,增加劳动观念,具有敬业意识与创业意识,形成与技术相联系的经济意识、质量意识、环保意识、伦理意识,以及主动
20、参与当地经济建设的意识。在课程实施过程中,学问与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面的目标是一个不行分割的整体,应留意融合与协调,努力实现三者的有机统一。四、内容标准必修模块-智能机器人基础学问智能机器人的基础学问是学习实践创新课程的基石,通过本模块的学习,同学应当知道智能机器人的概念,基本结构和工作原理,对进一步的学习产生深厚的爱好和猛烈的欲望。本模块有3个主题组成。智能机器人基础学问智能机器人的概念智能机器人的基本结构智能机器人制作入门(一)智能机器人的概念内容标准知道机器人有多种定义及多种定义的缘由。例能用自己的语言描述“机器人三原则”。例能找到我国科学家对机器人的定义。知道工业机器
21、人和自主机器人的区分。例1区分“第一届机器人学术会议上对机器人的定义”和“1987年国际标准化组织对工业机器人进行的定义”。例区分机器人与智能机器人的不同。了解智能机器人的进展与应用。例能用自己的语言或图描述“心目中的智能机器人”。例叙述家用智能机器人可以做的事。活动建议通过小组的活动,查找多个机器人的定义,了解机器人的应用现状。组织一次“10年后的机器人应用”畅想活动。(二)智能机器人的基本结构1内容标准知道对比人的“结构”来生疏机器人的结构要素例能描述人眼睛、耳朵、嘴巴、脑等器官在生疏世界中的作用。知道智能机器人的系统组成。例能叙述智能机器人由动力及运动、传感器组、把握部分及信息处理部分组
22、成。2活动建议剖析一款机器人,生疏各器件。以小组的合作开展学习活动,并有意识引导同学进行辨析、归纳从而不断建立、更新关于机器人的学问体系。(三)智能机器人制作入门内容标准知道机器人运动的基本方式。例1能让电动机转动,并搭建减速装置。例2能搭建让机器人运动的小车。知道传感器的作用例1知道光敏传感器能将光“亮度”的变化转换成电信号。例2.能识别三、四种传感器。会使用可视化编程软件例1.能打开VJC软件,知道各模块的功能。例2.能用自然语言表述机器人避障的过程。例3.编写机器人走正方形、走园的程序。能制作简洁功能的智能机器人例1.知道制作智能机器人需要有依据项目需求经受项目分析、设计算法、编写程序、
23、调试运行等过程。例2.会下载测试程序并生疏智能机器人相关的技术参数。例3.在智能机器人运行调试时,知道要观看并记录的现象,要分析、调整的参数。2活动建议以机器人避障碍为例说明感知、处理、行动的全过程。可视化编程学习是该单元的重点,要特殊重视算法的教学。用自然语言表示算法不仅关系以后的编程,也是同学可持续进展不行缺少的要素,教学必需赐予关注。制作智能机器人的过程是培育实践动手力量,提高创新意识的途径,教学中要有意识的发挥这一“载体”的作用。本主题的学习中,小组的合作活动是最有价值的,应当充分进行设计,特殊既要使每个同学乐观性高度发挥又要能相互协同完成项目体现群体的才智。选修模块力量风暴机器人依据
24、各学校设备条件,此模块教学主要以力量风暴机器人(实体机器人AS-M与虚拟仿真环境)作为教学载体。通过学习,同学应当了解力量风暴机器人的类型和结构,学会拆装AS-M 机器人,并在开展活动前完成机器人的自检测试及生疏VJC1.6软件开发系统。其次,结合必修模块 智能机器人基础项目,以力量风暴机器人AS-M为载体,学会用VJC1.6图形化编程软件,编程调试完成项目实践任务。为了让部分学有所长的同学能够得到更大的进展空间,在拓展版块,依据各学校的设备条件,还将涉及一些相关的机器人足球和灭火竞赛的编程教学实践活动,从而真正让机器人教育走进课堂,开发机器人文化的教育功能和发掘智能机器人的教育价值。本模块由
25、以下4个主题组成。力量风暴机器人的力量风暴 AS-M的力量风暴机器人的力量风暴机器人竞类型、结构组装、VJC1.6、自检项目实践技场(拓展)力量风暴机器人(一)力量风暴机器人的类型与结构1、内容标准了解力量风暴机器人的进展史及种类。例能登陆 HYPERLINK 了解更多种类的力量风暴机器人/ 了解更多种类的力量风暴机器人(如智能移动机器人越野型AS-M32P、力量风暴竞赛机器人 AS-MF、简化步行机器人、搭积木的机器手等创新机器人)知道力量风暴机器人AS-M外观各部件的组成例:能从俯视、后视和仰视的角度逐步生疏力量风暴AS-M各组成部件(俯视上盖、主板、传感器、底盘,后视-喇叭、LCD 液晶
26、显示屏、把握面板,仰视直流电机、主动轮、导向轮、电池)识别力量风暴机器人AS-M把握面板的各部件功能(充电指示灯、下载口、充电口 、开关、“复位/ASOS”按钮、“运行”键、电源指示灯)。例:找到充电口,尝试为机器人充电,并认真观看充电指示灯的变化。例:能尝试开关机器人,并观看电源指示灯及LCD液晶显示屏的变化。例:尝试将串口通信线的一端接下载口,另一端连接在电脑机箱后面的一个九针串口上, 让机器人与计算机就连接起来了。2、活动建议各小组自定视角,探讨力量风暴机器人AS-M的组成部件。小组各成员尝试拿放力量风暴机器人AS-M,归纳拿放的正确姿势。组织一次网络漫游活动,可登陆广茂达机器人网站了解
27、力量风暴机器人的不同种类和功能,也可登陆其他机器人网站了解相关信息。(二)力量风暴机器人AS-M组装与自检测试1、内容标准了解机器人组装所需工具。例;识别螺丝刀(如十字螺丝刀)、老虎钳、镊子、硅胶枪、焊接工具、扎带、测电压表等常用工具。拆装力量风暴AS-M机器人例:拆卸力量风暴AS-M的轮胎、电池板、上盖、传感器等,不建议拆装碰撞环。生疏VJC1.6软件开发系统例:VJC1.6 是由流程图编辑界面和JC 代码编辑界面组成的一种图形化交互式C 语言。 例:进入流程图编辑界面,可以看到这样几个部分:菜单栏、工具栏、模块库、垃圾箱、流程图生成区、JC 代码显示区。例:配置力量风暴智能机器人的型号。更
28、新操作系统,下载自检程序,观看LCD电子显示屏变化。例:尝试运行自检程序,进行LCD液晶屏、喇叭、光敏、红外、话筒、碰撞传感器、运动 系统、光电编码器、扩展电机的检测,从而初步了解智能机器人各传感器和各部件的工作原理。2、活动建议开展小组拆装力量风暴AS-M机器人竞赛,由于教学时间限制,建议可拆装一至二个部件,如滑轮或主板。以小组为单位,自定12个重点检测项目,并作好记录,汇报总结。建议进行红外 检测时,可用纸或书分别挡在机器人的不同方向,并移动,观看记录显示屏传感器数值的变化; 又如光敏检测,可将机器人放置于不同光亮度的地理位置,并观看记录显示屏数值变化.(三)力量风暴机器人的项目实践1、内
29、容标准能运用VJC1.6执行器模块中的常用模块完成机器人的简洁实践活动。例:学会调整“启动电机”中左右电机速率转变机器人运动轨迹。例:尝试运用“发音”和“显示”模块让力量风暴机器人唱歌和发言。例:能尝试运用“前进”和“转向”模块让机器人写出19数字。了解挨次结构和循环结构,简化程序。例:尝试比较用“直行”和“转向”模块编写机器人走正方形挨次结构的程序,和用“多次循环”模块编写的循环结构机器人走正方形的程序。了解传感器模块库,并完成相应实践活动任务。例:运用“亮度检测”模块让机器人查找蜡烛,运用“声音检测”功能启动机器人,运用“碰撞检测”和“红外检测”让机器人躲避障碍物,走迷宫等。2、活动建议几
30、何搭建(机器人走直线;机器人画钝角、直角、锐角;机器人学写数“ 19”,机器人走三角形;机器人走正方形、机器人画房子等)学会使用“启动电机”、“停止电机”模块,并通过调整参数,让机器人直行;知道和使 用“执行器模块”中的“直行”和“转向”模块相关学问点;学会使用“把握模块库”中的“多次循环”模块简化程序;通过比较,初步了解挨次结构和循环结构;在调试中,调整参数,成 功完成项目活动。音乐创作(机器人学唱儿歌;机器人乐队等)学会用“发音”模块编写程序,让机器人学唱儿歌;了解音乐常识,如音长、音高、休止符的不同作用;小组合作,组成机器人乐队,自编小乐曲。警笛声声(机器人碰障警示、机器人避障等)学会用
31、“红外测障”、“碰撞检测”模块编写程序,让机器人发觉障碍物后发出报警的声 音;学会用“红外测障”模块编写程序,让机器人发觉障碍物后准时避开;了解程序的选择结构。勇闯迷宫(机器人折返跑、机器人走迷宫等)小组合作通过障碍物的设置来搭建迷宫;学会用“红外传感器”检测三个方向的障碍, 并结合使用“直行”和“转向”让机器人折返跑或有效躲避障碍物。黑洞之谜(机器人找光源)学会用“传感器模块库”中的“亮度检测”模块编写程序,挂念机器人查找烛光;会用“执行器模块库”中的“显示”模块显示变量的值。(四)力量风暴机器人竞技场(拓展)1、内容标准了解当前全国级、市级、区级机器人竞赛项目及规章。例:在世界上比较有影响
32、的赛事主要有两个,一个是由国际机器人足球联合会 (FIRA)组织的微机器人世界杯Mirosot,另一个是由国际人工智能协会组织的机器人世界杯RoboCup。足球机器人的结构和程序简介灭火机器人的结构和程序简介2、活动建议可组织同学网络漫游活动,或观看竞赛的照片和视频及文字介绍,并相互沟通。有条件的学校可组织同学进行足球及灭火竞赛的尝试。必修模块智能机器人基础项目智能机器人具备形形色色的信息传感器,如视觉、听觉、触觉、嗅觉等。除具有传感器外, 它还有效应器,作为作用于四周环境的手段。必修模块智能机器人基础项目是不论使用何 种机器人都需要完成的项目活动,是机器人设计和机器人技术的基础。通过本模块的
33、学习,同学能够依据项目需求经受项目分析、设计算法、编写程序、调试运行等过程,理解红外、光敏、碰撞等传感器的工作原理和在智能机器人中的应用,并能通过流程图或代码编写的方式为机器人编写程序,完成单一任务和综合性的项目任务的设计与制作。教学中要重视同学合作力量和创新思维的培育,鼓舞同学通过小组同伴间的争辩、互助共同分析与解决问题。在课程标准供应的“实施建议”之余,鼓舞同学开拓思路,设计出具有肯定可行性的智能机器人项目。本模块由3个主题组成:智能机器人基础项目智能机器人性能测试单任务项目设计综合性项目设计(一)智能机器人性能测试1内容标准进一步生疏传感器在智能机器人工作中的作用。深化理解红外、光敏、碰
34、撞等传感器的工作原理和在智能机器人中的应用。例刚出厂的机器人,通常都有自检程序储存在里面。运行自检程序,就是给机器人检 查身体,观看机器人各部分功能是否正常。假如机器人已经被使用过,可能内存里已经没有了自检程序,则可以通过机器人编程软件下载自检程序。通过自检程序的运行,可以观看到智能机器人的液晶屏、喇叭、光敏传感器、红外传感 器、话筒、碰撞传感器、运动系统等多项项目指标,从而理解智能机器人各传感器和各部件的工作原理。通过编辑简洁的测试程序,学会测试红外、光敏和碰撞等传感器的灵敏度,并依据实际需要对传感器进行微调。例用流程图或程序代码编写一个智能机器人红外传感器的测试程序,将其下载到机器 人后,
35、按下机器人的“运行”键,用一张白纸分别挡在机器人的前方、左方和右方,并移动纸张,认真观看纸张与机器人之间的距离,及机器人显示屏上红外传感器数值的变化。体验运用流程图和代码两种方式为机器人编写程序的过程和方法。2活动建议后续的全部项目活动中,都将以小组合作的形式开展探究活动,所以有必要先成立探究活动小组。分组要求: 以3-4人为一个小组,并且填写好相关的小组信息。 小组内成员分工协作,可设立编程员、操作员、记录员等角色,并在每次活动中互换角色。要对整个 活动过程做好完整的记录。通过智能机器人自带的自检程序对机器人的各项功能指标逐一检查,并做好相关的记录。运行智能机器人自带的表演程序,了解并思考机
36、器人能够做什么。智能机器人通常都有红外传感器、光敏传感器、碰撞传感器、声音传感器和地面灰度传感器等,凭借这些传感器,机器人就有了视觉、听觉和触觉。但是,每个智能机器人的传 感器灵敏度是不同的,有些还需要依据任务需求作一些调整,使得它的敏感度处在一个合适的 范围之内。因此,可以动手编写一些小程序,下载到机器人上来进行测试和调整,从而学习如 何测试红外、光敏和碰撞传感器的灵敏度,以及怎样进行微调,使它符合项目的要求。(二)单任务项目设计内容标准了解智能机器人执行器模块库中常用模块的参数设置方法。例“前进”、“转向”模块中“速度”与“时间”两个参数转变对机器人运行轨迹的影响。比较 “多次循环”、“永
37、久循环”、“条件循环”等模块的不同功能。例“多次循环”模块中可以设置循环的次数,通常运用在预知循环次数的状况下;而 “永久循环”模块则需要人为的干预才能让机器人停止运动,通常运用在无法预知循环次数的状况。把握“红外测障”、“碰撞检测”等传感器模块先检测再推断的设置方法。例在“机器人折返跑”项目中,需要设置机器人的红外传感器在一边前进的同时一边不断地采集红外检测数据,并不断地进行推断“前方是否有障碍物”,假如检测到障碍物则掉头跑,假如没有检测到障碍物则始终向前。经受项目活动中发觉问题、争辩问题、解决问题的过程,体验通过小组成员间的互动合作共同完成任务的学习方法。活动建议机器人赛跑机器人赛跑不同于
38、玩具车的“赛跑”,不能用遥控器把握车的运动,无论是有线方式还是无线方式都不行以,这就是让机器人实现全自主运动方式的基础。即将机器人放在起跑线上之后,打开电源,机器人就能自主地向前跑,依据不同的赛程长度,设计机器人“前进”模块的参数。机器人折返跑这个机器人活动项目是让两个机器人同时从起点动身,跑向前方的障碍物,在触壁后马上返回跑向起点位,先到达起点线者获胜。机器人寻迹走设计一个环形的或“8”字形的轨迹线,让机器人跟着轨迹线行走。机器人接力赛机器人接力赛是由3个机器人组成一队的竞赛项目,竞赛要求将3个机器人以间隔1米的距离分别摆放在一条直线上。竞赛开头,第一棒机器人起跑,撞到第2棒机器人后第1棒停
39、下;第2 棒机器人起跑,第2棒机器人撞到第3棒机器人后停下;第3棒机器人起跑,当第3棒机器人发觉 终点的障碍墙时,要在障碍墙前15cm-20cm处停下。竞赛的胜败由每队完成竞赛所用的时间多少打算,最快的队获胜。机器人走正方形假如教室地板的地砖是正方形的,我们就有一个让机器人走正方形的场地了。这个项目是设计让机器人沿着地板砖的外边缘走一圈,并能够回到起点。(三)综合性项目设计内容标准知道让机器人同时执行不同程序的方法例 体验让机器人边唱歌边“跳舞”的项目实施能够设计涉及不同运动方式,多个传感器协同工作的机器人例制作 声音启动的机器人折返跑乐意按“项目”实施的规范,体验学问管理的初步学问例依据灭火
40、项目的要求,经受项目分析、设计算法、编写程序、调试运行等过程体验项目的学问管理“规范”活动建议需要小组的群体才智来实施综合的机器人项目,小组的合作学习方式是不行缺少的活动。机器人追星族、机器人打招呼、机器人回家、机器人走迷宫都是可以选择的项目选修模块-简易机器人制作简易机器人的核心元件是单片机。单片机技术是计算机技术的一个分支,日常生活中的VCD 机、DVD机、数字电视机、自动洗衣机、空调及其遥控器等设备都使用着各种各样的单片机,同时,在工业把握、智能机器、智能武器、智能化仪表和仪器等领域,它也有广泛地应用。通过本模块的学习,同学应当知道简易机器人制作中单片机和机械传动的基本学问,能设计与制作
41、由单片机和传动机械等组成的简易机器人或简洁的自动把握系统。教学中要重视使用计算机技术供应的学习平台,突出简易机器人的实际应用,合理选择价格低廉、可多次烧结的单片机型号和通俗易懂的单片机编程语言。留意应用实例的典型性,着重系统和技术试验等技术思想方法在设计过程中的具体运用,力争达到举一反三的效果。本模块由3个主题组成:简易机器人制作单片机及其把握程序单片机与把握电路单片机与传动机械(一)单片机及其把握程序内容标准知道单片机的特点及应用。知道单片机的基本组成及工作过程。例单片机由中心处理器(CPU)、存储器、输入/输出接口以及连接这三部分的总线组成。例单片机执行一条完整的指令必需经过提取指令、分析
42、指令和执行指令三个过程。单片机中的每条指令都分别存放在特地的存储器(ROM)中。了解一种单片机汇编语言,把握一种单片机常用的汇编语言指令。例单片机使用的C语言。例指令就是把握单片机进行各种操作和运算的命令,由操作码和操作数两部分组成。 例汇编语言的常用指令有数据传送指令、算术运算指令、简洁的把握转移指令、简洁的位操作指令等。学会用指令编制简洁把握的程序,并能依据试验进行修正。例用单片机把握发光二极管完成下面的程序:先是发光二极管全部熄灭,然后二极管全部发光,接着二极管间隔发光,再回复到全部熄灭,并始终不断地反复循环。活动建议调查一个交通路口的行人流量、自行车流量和汽车流量,制订出交通红绿灯翻转
43、时间间隔的合理方案,设计和制作一个用单片机把握的交通信号灯把握模型,并进行模拟试验。接受分组的形式,设计不同的程序,使单片机把握的彩灯组消灭各种不同的发光形式,如奇数发光二极管发出闪光、偶数发光二极管发出闪光和逐个发光。在电子试验板上搭接 电路进行试验,并将这些设计成果应用于实际。比如,为广告牌四周设计和制作一个逐个闪烁 发光的循环彩灯组。(二)单片机与把握电路1内容标准了解电子把握系统的基本组成,知道单片机是一种使用广泛的把握电路。例电子把握系统由输入、把握和输出等三个部分组成。知道常见的传感器及其作用。例光敏传感器能把光信号转变为电信号。了解继电器的结构和工作原理,并能把握简洁的使用方法。
44、能用传感器、单片机和继电器等安装一个简洁把握装置,并进行试验。例用光敏传感器、单片机和蜂鸣器等设计和安装的一个遮光报警装置。 2活动建议设计由传感器、单片机和发光二极管等组成的13种在夜晚才能工作的循环彩灯把握系统, 并在电子试验板上搭接电路后进行试验。(三)单片机与传动机械内容标准知道一般机械的组成,了解常见的机械传动的方式。例机械一般由动力部分、传动部分、执行部分和机体组成。例常见的机械传动有带传动、链传动、齿轮传动和平面连杆传动等。了解常见齿轮传动的特点、形式和应用,会计算简洁的齿轮传动比。例常见的齿轮传动有圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动、蜗杆传动和齿条传动等。例蜗杆传动具有传动比大、传动平
45、稳、能自锁等特点。能依据装配图样安装简洁的齿轮装置,并进行调试。例装配电动玩具中的齿轮箱。了解常见的连杆传动机构的结构及其应用,能设计和制作简洁的连杆装置。例收缩门、支架式工具箱中的平行连杆机构,缝纫机脚踏板的曲柄连杆机构。 例以竹片和细竹管等为材料制作的可缩放毛巾架。能设计一个简洁的电动机械,并进行安装和调试。能设计和制作一个由传感器、单片机、继电器、电动机和传动机械等组成的简易机器人或简洁的自动把握系统,并能通过试验完成23个规定的动作。例某电动机械模型行进中完成了下列规定动作:在遇到障碍物之前便能自动后退,并发出“倒车、倒车”的声音。活动建议调查四周环境中的机械传动装置,分析其结构和工作
46、过程,画出简洁的结构草图。如伸缩晒衣架、挖土机的机械手臂、消防车的升降云梯等。分组设计和制作一个简洁的机械手模型,用它完成夹取和释放一只乒乓球的动作,并进行小组沟通。设计并制作由玩具电动机、模型齿轮箱和连杆机构组成的能两腿步行(或爬行)的简洁机械模型,并在运行试验后调整结构的稳定性。设计和制作一个由单片机把握的电动四足爬行(或两腿步行)的机械模型,且完成前进、停止、眼睛闪烁、发声和后退等动作。以小组学习的方式,先设计一个简易机器人模型,要求完成下列动作:在它行进的正方向上遇见点燃的蜡烛时,能自动停止,并启动模型携带的电风扇将蜡烛吹灭。然后组内分工 制作,并组装调试、沟通和评价。五、实施建议教
47、学 建 议教学是学校实现课程目标的主要途径,老师的角色转换和同学学习方式的改善是实施有效教学的关键,是课程改革成功的保证。为实现本课程目标,结合课程的设计思想和教学实际,提出如下教学建议:(一)引导同学亲历设计的过程设计是技术活动中的核心过程。在教学中,应让同学亲历由一系列环节组成的设计活动。首先,老师要重视同学的全员性参与。老师应亲密结合同学的生活阅历,重视改进教学方法, 激发同学对技术问题的爱好和争辩愿望,并留意发挥每个同学的乐观性,最大限度地开发每个 同学的潜能,促使其主动、有效地参与设计过程,获得直接阅历。其次,要强调同学的全程性 参与,即每个同学都必需经受设计方案的形成过程、方案转化
48、为作品的过程、沟通和评价的过 程。为此,老师应留意保持同学学习爱好的稳定性和持续性,引导同学从多个角度提出问题, 用多种方法解决问题,运用各种技术沟通和评价手段丰富设计过程,以使同学获得比较完整的 体验。在设计的教学过程中,老师还要以引导者的身份创设一种开放、民主、活跃、进取的学 习氛围,鼓舞同学开放想象,大胆创新,使设计真正成为生动活泼、师生互动的过程,使全体同学在设计过程中都得到进展。(二)重视技术思想和方法的学习指导在解决具体技术问题的过程中,要重视对同学进行技术思想和方法的学习指导,并把它贯穿在整个教学过程中。在教学中,老师要细心选择一些集中体现技术思想和方法的技术设计实例,引导同学使
49、用技术思想和方法这把“钥匙”,去打开技术问题的“大门”,从而去体验、领悟技术思想和方法的 真谛。技术思想和方法的获得并非通过一次实践就能解决,而要经过“实践-生疏-再实践-再生疏”的多次循环。(三)重视机器人仿真试验的教学仿真试验是解决技术问题的一个重要方法。智能机器人的教学初期,可以依据教学实际,结合学校的具体状况,接受模拟试验的方法。二维或三维的机器人仿真试验可以成为初期实现激发爱好,学会算法,编写流程等教学要求的手段和方法。(四)提倡学习方式的多元化要针对不同的学习内容和同学差异,选择仿照、合作和争辩等不同的学习方式,促进同学在老师指导下主动地、富有共性地学习。仿照是一种学习方式,它在工
50、具的操作技能等教学中有着广泛的应用,但要防止把它作为唯一的教学方式。应特殊重视合作学习方式在技术教学中的应用。可以让同学分工协作设计作品来完成某个技术任务。在合作学习过程中,要留意调动每个同学的主动性与乐观性,留意分工的合理性和均衡性;发挥小组全体成员的作用,形成优势互补;激发每个小组团体成员的集体荣誉感,加强成员之间、小组之间的准时沟通和沟通,培育人际交往和沟通力量,形成与他人协作、共享与共进的态度和团队精神。此外,要乐观渗透争辩性学习的方式,转变以往的教学过于偏重接受性学习的倾向,促进课内外的沟通,加强同学学习的自主性,提高同学的技术探究力量。(五)加强对同学的个别辅导由于智能机器人课程内
51、容之间的联系格外紧密,同时同学的接受力量也各有差异,所以在同学的学习过程中,简洁消灭分化现象。特殊是调试中,有些同学假如得不到老师的准时辅导和具体挂念,往往会造成学习的中断,甚至还会干扰正常的教学秩序。因此,在技能操作方法教学和同学动手实践过程中,老师要加强巡察,留意教学信息的准时反馈,依据不同状况,采用小组辅导、个别辅导和同学之间互帮互学等多种方式,准时给有困难的同学供应挂念。在辅导过程中,要重视对所消灭的技术问题的分析和方法上的指导,防止消灭老师代替同学操作的现象。在制作过程中,有的同学假如提前完成任务,老师可以准时聘请他当“小老师”,辅导有困难的同学,分析消灭问题的缘由;或者对这些同学提
52、出更高的要求,让他们连续进行争辩和改进。(六)加强教学争辩要依据本标准的要求,结合学校的实际状况,立足于教学的具体问题,通过争辩、听课、公开教学、课题争辩、教学评比等各种形式,加强对本课程的教学争辩。学校(或校际)应建 立技术教研组,组织老师探讨教学中的问题,开展教学阅历和争辩成果的沟通,从而促进课程 资源的开发,提高老师的教学力量。六、评 价 建 议智能机器人课程的评价是对学校推动实践创新课程(一个方面)定性定量的描述,反映领导的决策力,管理的规范度,课程学习的有效度等状况,是课程进展不行缺少的要素。智能机器人课程学习的评价是指对同学在学问与技能、过程与方法及情感态度与价值观 等方面的学习过
53、程和进展状况进行定性定量的描述。合理的评价可以使同学了解自己在技术学习中的特点、已有成果和不足之处,也可以挂念老师调整和改善教学行为,进而促进同学和老师的共同进展。可以考虑用定性描述与定量来评价课程学习的有效性,但需要进一步争辩和探究。(一)评价的原则 发挥评价的激励、诊断和进展功能评价时,要留意通过多种方式和手段关照不同水平的同学在不同方面的进展,增加同学 学习的爱好和乐观性,避开用一把尺子、一个标准衡量同学。要通过有针对性的评价改善老师的教学,使全部同学在原有基础上都得到进展。 过程评价与结果评价相结合评价不仅要关注同学技术学习的结果,更要留意同学在技术活动过程中的收获和对技术 思想和方法
54、的理解及体验,应把同学在技术学习过程中的参与程度、参与水平和情感态度等作为评价的重要指标。 全面评价与单项评价相结合智能机器人课程学习的评价不仅关注同学的学问和技能的获得状况,更关注同学学习的 过程与方法、情感态度价值观的进展状况。因此,在评价中要留意多方面的评价以促进同学的全面进展。与此同时,应依据不同的课程模块、不同的技术学习内容、不同的技术学习阶段确定不同的评价项目,以提高评价的针对性和有效性。 阶段性评价与日常性评价相结合对同学的技术学习既要有统一的、阶段性的评价,如某一模块教学结束之后的测试或对 作品的评价,又要在同学的学习过程中依据具体状况予以日常性的随机评价。在同学学习过程中,老
55、师对同学的微小进步、对同学的特殊表现予以准时、适当的评价,往往起到意想不到的效果。老师在同学的技术学习过程中要擅长捕获评价的最佳时机,要关注同学在设计和制作关键环节中的表现,要关注同学在技术设计、技术试验或技术制作中的独特想法、取得的重要进展,并实行相应的评价措施。(二)评价的主体智能机器人课程的评价主体(评价者)主要有老师、同学、家长、校外技术人员,以及 校外竞赛组织机构等。要发挥不同评价主体在评价中的作用,将老师的评价与同学的自评、互评,校外技术人员的参评等有机结合起来。老师是各类评价主体的组织者,应依据不同评价内容协调有关人员参与评价,切实发挥各类评价主体在评价中的作用。(三)评价的内容评价要体现本课程的基本理念、课程目标和内容标准。可以从学问与技能、过程与方法 及情感态度与价值观等方面了解同
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