《第3节 校园机器人垃圾分类赛》名师教案

学而优教有方课题校园机器人垃圾分类赛单元三单元学科信息技术年级六年级学习目标【核心素养】信息意识：能根据解决问题的需要，认识和了解机器人。具有自主动手解决问题，掌握核心技术的意识。能合理利用信息真诚友善地进行表达。计算思维：在教师指导下，学习机器人相关知识，体验机器人对生活带来的便利。完成垃圾分类任务，将设计和搭建的过程记录成日志，用机器人参加竞赛。能尝试搜索、验证解决问题的过程，反思、优化解决问题的方案，并将其迁移运用与解决其他问题。将知识建构、技能培养与思维发展融入信息技术核心素养之中。数字化学习与创新：在日常学习与生活中，具有创新创造活力，能积极主动运用信息科技高效地解决问题，并进行创新活动。能根据学习需求，利用信息科技获取、加工、管理、评价、交流学习资源，开展自主学习和合作探究。信息社会责任：能理解信息科技给人们学习、生活和工作带来的各种影响，具有自我保护意识和能力；自觉遵守信息科技领域的价值观念、道德责任和行为准则，形成良好的信息道德品质，不断增强信息社会责任感。知道并遵守信息技术课堂规范，养成良好的操作计算机习惯。重点了解机器人竞赛活动背景、主题与要求；了解竞赛场地和环境；了解比赛规则要点；了解未来机器人的发展趋势。难点参与竞赛过程中科创精神的培养；团队协作能力与合作意识的培养。教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图教学设计一、新课导入1、情景展示。随着人类科技日新月异的发展，机器人技术和机器人竞赛在校园内广泛普及。机器人竞赛，能让同学们在参与的过程中培养科创精神、团队协作能力及合作意识，还给大家搭建了充分展示自己的舞台。2、揭示课题。二、竞赛活动，看一看1、了解活动背景垃圾分类，指按一定规定或标准将垃圾分类投放、分类储存和分类搬运，从而转变成公共资源的一系列活动的总称。分类的目的是减少士地资源消耗、降低环境污染、提高垃圾的资源价值和经济价值，力争物尽其用。加快推进生活垃圾分类是加强生态文明建设、促进绿色发展的重要举措，有利于增强人民群众获得感、幸福感和安全感，有利于打造共建共治共享的社会治理格局，有利于提高全社会文明程度。2、竞赛要求参赛队需要准备好1台机器人、编写机器人程序、调试和操作机器人，完成规定的任务以获取得分。3、竞赛场地和环境（1）场地为加厚喷绘布材质，长2400mm、宽1200mm，场地区域分为1个起始区、2个回收站、1个垃圾存放点。（2）垃圾道具为4个边长45mm正方体轻质软方块，道具的其一面贴有可回收物或者不可回收物的图片标签。需要分类的垃圾图片标签可能但不限于以下清单：（3）垃圾的收集位：机器人必须到达对应垃圾存放点的“T”型口位置才能开始进行垃圾的收集动作，在其他地方开始进行垃圾的收集动作将被视为“脱线”。（4）垃圾的放置位：机器人必须到达对应垃圾处理站的“T”型口位置才能开始进行垃圾的放置动作，在其他地方开始进行垃圾的放置动作将被视为“脱线”。三、任务分解，读一读允许各参赛队自行设计或使用外设结构件，鼓励大家使用开源平台设计制作并个性化装饰。在比赛开始时，机器人从地点出发沿黑色轨道行进，前往垃圾存放点，根据垃圾的种类，将分类后的垃圾放置到对应的类别垃圾回收区内。当垃圾存放点的垃圾全部分类放置完成后，机器人返回并停止在地点视为完成任务，整个任务必须在3分钟内完成。1、“出发”是第一个任务、“返回”是最后一个任务。在完成“收集搬运垃圾”和“分类放置垃圾”的任务的时候，机器人允许多次穿越起始区，但中途穿越起始区不会被视为完成“回”任务。2、机器人须使用传感器检测场地中的黑色轨迹线移动。3、除了在垃圾存放点和垃圾处理站的“T”型口位置机器人因为任务动作需要，车身可以短暂脱离黑色轨迹线外，其他任何时候机器人车身竖直投影不得脱离黑色轨迹线（简称“脱线〞）。一旦脱线，视为后续任务失败、比赛结束，但不影响之前已经获得的任务得分。4、在垃圾处理站，机器人根据垃圾种类正确分类放置垃圾至对应的垃圾处理站的：垃圾完全进人得20分/个，垃圾部分进人的得10分/个。但如果某个垃圾错误分类放置到某一个垃圾处理站中，将污染处理站内所有垃圾造成该处理站内所有的垃圾均不得分。5、比赛最后机器人回到“起点”得20分（机器人轮子接触即起点可得分）。6、比赛分为2轮进行，最终成绩为第一轮得分和第二轮得分之和。若最终成绩相同，按以下顺序决定名次：①单轮成绩高者；②机器人重量轻者。四、参加活动，试一试1、解读比赛规则要点（1）比赛开始机器人从起始区出发，完成任务需要回到起点。（2）机器人需要通过传感器沿着黑线完成循线工作，机器人的垂直投影不能“脱线”。（3）在保证垃圾分类的准确率的同时尽量减少完成垃圾分类。（4）机器人识别垃圾后将垃圾运输至相应的处理站，完成垃圾分类任务。2、机器人结构机器人采用两个直流电机驱动，完成行走。机器人上搭载机械夾及寻迹传感器用于完成循线及垃圾搬运工作，机械夾的设计应易于夹放垃圾块。3、完成任务策略分析机器人从起点出发，通过循线直行到达垃圾存放点，通过“寻迹”传感器识别垃圾的种类，打开机械夹子夹住“收垃圾”后调整机器人运动方向，将垃圾运输到相应垃圾处理站，再回到起点，结束回收任务。“可回收垃圾”及〝不可回收垃圾”回收策略，如图3-3-3及图3-3-4所示。五、分享时间，说一说关于比赛，除了机器人制作过程，还需要哪此需要特别注意？六、拓展知识，读一读机器人技术的未来发展趋势近年来，机器人技术在研究和应用中取得很快的发展，但要想在我们的生活中大量普及机器人仍是障碍重重。《ScienceRobories》杂志列举了机器人普及亟待解决的5大挑战，这些挑战可能在未来5到10年对人类产生重大影响。1、新材料和制造方案机器人专家正开始不再局限于以往用电动机、齿轮和传感器制作机器人的方法尝试使用诸如人造肌肉、软体机器人技术和新的制造方法，将多种功能整合在一种材料中。2、仿生机器人和生物混合机器人诈多专家将机器人技术转向生物学寻求灵感，甚至正努力把生命系统融人到他们的机器人中。3、机器人集群式处理任务成群的简单机器人组装成不同的结构来处理不同的任务，用于替代大型的执行特定任务的机器人。4、脑机接口脑机接口是人或动物的大脑与外部设备间建立的连接通路，未来能对先进的机器人进行无缝控制。5、医疗机器人末来机器人将在医学领域有重大影响，对于医疗机器人的需求将逐渐增大。七、活动介绍，读一读青少年机器人活动竞赛1、CARC(ChinaAdolescentRoboticsCompetition），中国青少年机器人竞赛。中国青少年机器人竞赛是一项面向青少年机器人爱好者的普及性科技活动。活动以富于创造性、挑战性和趣味性的比赛项目，引起青少年对机器人技术和知识的兴趣，培养青少年的创新精神、动手实践能力和团队合作意识，鼓励青少年未来在科学、技术、工程和数学相关领域寻求发展。2、全国青少年电子信息智能创新大赛，是由中国电子学会于2011年设立的面向全国的青少年电子信息科普竞赛项目。大赛涵盖电子科技、智能机器人、软件编程三大类共10余个竞赛项目。大赛的目标在于培养青少年钻研探究、创新创造的科学精神，提升青少年在电子信息和智能应用方面的技术素养，培养学生实践创新意识与基本能力、团队协作的人文精神和理论联系实际的学风。3、“全国中小学信息技术创新与实践大赛〞是一项运用信息技术，培养广大师生的创新精神和实践能力，面向青少年学生开展人工智能科学普及、引领科技创新的素质教育实践平台，简称NOC大赛(NOC为Novelty,OriginalityCreativity的缩写）。八、课堂小结通过今天的学习，你有哪些收获？遇到了哪些困难？是怎么解决的？还有哪些困惑？你还有什么发现？九、作业布置复习。观看了解了解学习学习了解操作练习交