九年级下册信息技术教案

九年级（下册）信息技术教案教学课题第一课走进机器人的世界(1课时)教学目标知识与技能知道什么是机器人，了解机器人的发展情况，对即将要学习的机器人有一个感性的认识。过程与方法让学生自己动手通过上网查询机器人的定义，以及机器人的发展概况。再通过讨论把自己的所见所闻讲述出来，教师归纳总结。再以丰富的视频资料帮助学生对教学机器人建立一个感性的认识。情感、态度、价值观让学生体会自主学习所带来的成功感，培养学生发现问题、解决问题的能力。教学重点了解机器人的基本知识，特别是现在普遍使用的教学机器人。教学难点如何让学生对机器人有一个生动形象的认识，从而激发学生的学习兴趣。课前准备计算机机房、互联网、机器人器材教学方法讲授任务驱动法教学步骤教师活动学生活动教学目的1.播放影片剪辑《终结者2》片段观看影片引起学生的注意2.提出问题：影片中的主角是人还是机器人？展开思考作答机器人引导学生进入主题3.提出问题：什么是机器人？请同学们通过网络寻找答案学生开始通过搜索引擎去寻找答案让学生通过自主学习去解决问题4.巡视整个机房，了解学生完成情况，并对部分学生给予提示。通过操作，学生对机器人的定义有了初步认识让学生体会成功感5.请部分学生讲述他所发现的关于机器人的描述学生各自表达自己的观点通过发言的方式让学生增强自信心6.总结发言：各位同学对机器人的描述都是大同小异的，应该说都是正确的，我们国家的科学家对机器人是这样理解的……关注教材中对机器人所下的定义让学生明白机器人实际上是一个开放性的话题7.提出任务：同学们接下来继续通过搜索引擎去网上下载机器人的图片，等一下拿出来大家交流一下，看看谁下的不同种类的机器人最多？学生开始通过搜索引擎去下载图片继续渗透自主学习8.巡视机房掌握学生完成情况将下载下来的图片保存在硬盘中了解学生的操作情况，为开展下一步教学作准备9.请同学来展示自己下载的机器人图片并提出问题：你能给你下载的机器人进行一个简单的归类吗？学生凭自己的想象力进行归纳为讲解机器人的分类作一个铺垫10.归纳总结：其实机器人分类的方法很多，现在还没有一个统一的标准，按目前一般的方式可分为……（结合课本对这些分类作简单解释）关注教材中对机器人的分类让学生对机器人有一个框架上的认识11.结合课本引入教学机器人的介绍，重点说明教学机器人在我国的发展情况，以及在现实中的具体应用，配合讲解出示目前使用比较普遍的机器人器材学生认真听讲，并观察机器人器材实物通过实物展示，提高学生的感性认识，为即将学习的内容提升兴趣12.播放收集整理的关于教学机器人的使用和比赛片段，结合视频作一定的补充说明（比如近年来发生在身边的青少年智能机器人大赛等等）观看视频让机器人从一个抽象的概念变得较为形象，为下步学习作一个铺垫13.出示一个已经制作好的机器人实物，结合这个机器人来讲解机器人的基本组成通过听讲和观察，去理解机器人的组成部分出示实物让学生能够把教师所讲的组成部分很容易和实际联系起来，加深理解14.提出思考问题：用自己的方式表达，你心目中未来的机器人是什么样的？学生思考回答培养学生的想象力课后反思

教学课题第二课机器人的编程系统（1课时）教学目标知识与能力知道人与机器人是怎样进行交流的，认识纳英特和乐高机器人的编程平台过程与方法以形象生动的讲解和演示操作相结合，辅以任务驱动的方式完成授课情感、态度和价值观通过对本节知识的学习，着重培养学生的观察能力、理解能力和模仿能力。

重、难点分析重点：认识机器人的编程平台，知道人与机器人是如何通讯的难点：学生如何能够熟练的完成打开编程软件录入指令下载程序到机器人

课前准备网络教室、乐高纳英特编程软件、机器人核心部件（机器人的大脑）

课时安排1课时教学方法讲授任务驱动法

教学步骤1、课前引入师：人与人之间的交流主要是通过语言完成的，比如我叫大家打开电脑，你们马上就可以完成这个动作。那么人与机器人之间的交流是怎样完成的呢？

生：认真思考

师：其实机器人并非人类因此它也不能听懂人类的语言，既然如此那么我们到底通过什么手段和机器人交流呢？这是我们这节课所要学习的。2、新课教学师：首先我们进行一个简单的设想，机器人首先还是一台机器，我们把它能听懂的话叫做机器语言，人要与机器人进行沟通就需要一个翻译，把人类的语言翻译为机器语言，这样机器人就能听懂我们说的话了。那谁来充当我们的翻译呢，这就是编程软件了，我们把我们要说的话先组织好，写在编程软件里，再由它告诉机器人。接下来我们就来具体学习怎样使用我们的翻译，让它把我们的要求告诉机器人。师：首先给大家介绍两个翻译家认识，一个叫做纳英特、一个叫做乐高，这是两个不同地方的翻译家，一个来自杭州、一个来自北京，但是他们要做的工作是一样的，为我们和机器人充当翻译。首先我们来看看纳英特编程软件怎么使用？纳英特使用步骤：步骤一使用前首先要把这个软件装入电脑。装好以后可以看到桌面上的nstrobot图标。

步骤二双击该图标，就可以看到纳英特积木式机器人图形化编程平台了。步骤三下面我们随便输入一些想要给机器人说的话，比如让机器人动起来（机器人的行动主要靠马达来完成）。1、从左边的执行器模块库中拖一个启动电机模块到程序中如图，注：这里的拖动和我们平时拖动文件到某个地方是一样的SHAPE2、在右边的启动电机模块上双击或者点右键，点模块属性，如下图，把马达的功率设置为100。步骤四好，接下来我们就要让翻译把这句转达给机器人了，在转达之间我们还要把机器人和我们的翻译联在一起，翻译是装在什么地方的？对，计算机里面的。那我们只需要把机器人和计算机连接在一起就可以了1、先把机器人通讯线的一头和电脑的一个串口连接，连接方法见下图2、通讯线的另一端和机器人相连，见下图。步骤五下面我们就开始让翻译把我们的指令传达给机器人在下载前我们用1个手把机器人提起，防止马达的转动使机器人从高处摔下损坏，然后向右打开开关。点“编译下载”，选择好与电脑连接的串口，点“下载应用程序”，如果下载失败，请检查串口是否搞错，通信线有没有连接，机器人电源有没有打开等情况。有时候什么也没有改变，关开一下电源，重新下载，也可能会取得成功。下载成功后把电源拨到中间，关闭机器人，然后在把电源拨到右侧打开机器人，这时你就可以看到机器人按我们的意思动起来了

任务一下面各位同学马上把刚才学习到的体验一下吧，有什么问题请举手师：下面我再给大家介绍另一位翻译看看它又是怎样把我们的语言翻译给机器人的

乐高的使用步骤步骤安装好的软件在桌面有一个快捷方式，双击该快捷方式即可进入如图所示的ROBOLAB的主菜单界面。1、单击“管理员”按钮即可进入管理者界面2、将红外发射器与电脑相连，做好下载前的准备（红外发射器和刚才使用的通讯线作用是一样的，负责把程序传给机器人。SHAPE3、RCX电源打开，并将RCX红外发射的地方（前面黑色部分）对准红外发射塔的红外发射部分，如下图：3、下面我们点击“下载固件”按钮，将固件下载到机器人里面。为什么需要下载固件？就象我们使用计算机首先要装操作系统一样，固件也可以想象成是机器人大脑的操作系统。有了它，机器人才可以识别翻译传达来的信息。为什么刚才使用的纳英特不需要固件？纳英特的固件实际上在出厂前已经固化在机器人的大脑里了，所以不需要再次安装。课后反思[教学课题]第三课制作能行走的机器人教学目标：1.知识目标：学习使用ROBOLAB软件编制程序，会搭建具体的机器人

2.能力目标：通过实践培养学生的观察能力、动手能力、创造能力，具体要达到：

①能够使用乐高编程软件；练习用电脑控制机器人，启动机器人；②学会简单的搭建技术3.情感目标：培养学生对待知识的科学态度和辩证唯物主义观点。培养学生探索机器人的兴趣和科学精神。培养良好的生活习惯、与人的沟通与合作、对他人的尊重、面对困难的毅志力与自信心的树立及时间的合理分配和利用。教学重点难点：

重点：编程软件的使用。难点：编写程序的逻辑思想。

教学方法：以学生直接体验为主，并辅以教师启发、引导。

教学准备：乐高机器人套装、电脑、网络教室。教学方法讲授任务驱动法教学过程：1、引入：通过前面的学习，我们已经知道了怎样跟机器人交流。今天，我们具体搭建一个机器人，让它按我们的要求工作。2、新课：首先我们还是要再次熟悉一下今天我们要使用的翻译家“乐高编程软件”。步骤一介绍基本图标功能

从电脑桌面双击其快捷方式，即可进入robolab的编程主界面。（图一）主界面上有三个菜单项：管理员、编程者级别和研究者级别，以及三个按钮：帮助、退出和说明。点击编程者级别菜单项进入其界面（图二），它的界面菜单分为导航者与发明家两大级别，每一级下有三个小项：水平、主题和程序。一般编程分为三个步骤：

1.根据模型从功能板上选择所需的图标2.在编程窗口里合理布置图标，并进行连线3.程序的下载a.当功能和工具模块不在编程窗口显示时，可通过点击菜单栏里的Windows,分别选取showtoolspalette（显示工具面板）和showfunctionspalette（显示功能面板）来使它们出现b.工具模块中主要用到的几个说明：1--操纵工具（operatingtool）:2--定位工具（postioningtool）:可选取、移动物件3--标示工具（labelingtool）:编辑注解或文字输入4--连线工具（wiringtool）:连接图示区内各结点5--弹出工具（objectpopup）6--滚动工具（scrollingtool）7—断点工具（set/clearbreakpoint）8—探针工具（probedata）9—颜色工具（getcolor）10-着色工具（setcolor）注：图标的选取一般选用定位工具；连线使用连线工具c.图标的抓取及连线说明:把光标移到功能模块上,选取所需的图标点击一下，然后把鼠标移到适合的位置再点击一下鼠标，则完成了图标的抓取过程；把鼠标移到工具模块上，在连线图标点一下，便可进行连线。当把鼠标移到将要进行连线的图标上，图标会不停的闪烁并出现黄色的端口提示，在所要进行连线的端口点一下，然后移到另一端口再点下，即可完成连线过程，连线正确为一条粉红色的粗线，不正确为黑色的细虚线。

步骤二：搭建一个任务机器人现在我们以一个简单的例子来说明：目的：制作一辆直线竞速车，要跑得顺、跑得好，车子不能一跑就散了。

1.我们用两个马达控制车轮2.左图中使用了一个L型的积木，它的作用是什么？3.小车轱辘擦边如何解决？4.想想图中各部分结构的作用？步骤三、演示图标对机器人的控制

下面我们给机器人编写一个往返跑的程序SHAPE注意观察两个程序有什么不同？答：刚才我们说过连线正确为一条粉红色的粗线，不正确为黑色的细虚线。因此，只有第二个程序能够正确执行。3.课堂体验：让他们从具体的搭建过程中感受力学知识；从控制马达的转动中体验电学知识；从电脑控制机器人运作体验信息技术知识。并在动手做的过程中观察、体验、思考：我学会了什么？我怎样才能做得更好？这与我们的生活有什么联系？六、布置课后探索思考：（1）我们能为这个机器人设计更多、更好的动作吗？（2）今天学的机器人同我们自己家的电器有什么关系？课后反思教学课题第四课让机器人送餐教学目标知识目标：了解马达的运转带动齿轮及机器的运转原理。知道通过马达控制机器人运动的基本原理。能力目标：通过实践培养学生的观察能力、动手能力、创造能力，具体要达到：通过编辑程序控制机器人前进、转向等动作。学会按需组装简单机器人，例如：齿轮连接、马达的连接等；观察机器人的运作原理，思考是否能改进，使它运作得更好一些。情感目标：培养良好的生活习惯、与人的沟通与合作、对他人的尊重、面对困难的毅志力与自信心的树立及时间的合理分配和利用。培养学生对待知识的科学态度和辩证唯物主义观点。培养学生探索机器人的兴趣和科学精神。教学重点、难点重点：正确完成通过编辑程序控制机器人前进、后退、转向、上下移动等动作。难点：用电脑编辑控制程序，控制机器人完成任务规定动作；按需组装好能完成规定任务的机器人；控制好机器人完成任务的动作距离。教学方法：以学生直接实践体验为主，辅以教师演示、启发、引导。教学准备：纳英特机器人套装若干套，乐高机器人套装若干套，电脑，积木、导线等若干工具。教学方法讲授任务驱动法教学过程：教学环节教师活动学生活动复习旧知识前两次课我们学习过“让机器人动起来”、“能行走的机器人”，现在我们来回忆一下机器人怎样前进的。板书：Motor0,50Motor1,50Sleep2问题一：请一位同学来说说上面这段代码是什么意思。问题二：如果是乐高机器人又是怎么样实现上面的功能。学生回顾旧知识，回答：三行代码分别是让0号马达按转速50正转；1号马达按转速50正转；两个马达转动的时间为2秒。导入新任务情景演示：一个机器人按正方形的路径进行；一个机器人进行“送餐”表演。今天我们不光要让机器人前进，我们还要让它按照我们的设定的程序前进。学生观察、思考，激发学生兴趣新课一、教纳英特机器人走正方形要让纳英特机器人完成走正方形，实际上就是让机器人重复完成四次“前进→转弯”的动作。我们先来看看，机器人是怎样实现“前进→转弯”的：首先启动电机，让机器人以一定的速度向前一段路程，再以左轮（或右轮）为中心转动90°，最后停止。这样就走完了正方形的一个边。BASIC程序设计可参考教材图4-1。二、让乐高机器人去送餐任务分析：机器人运动的同时，还需要有一只机械手托起餐盘。另外，机器人必须准确地到达目的，并能准确地将餐盘放在餐桌上，后退回出发点时不可以将餐盘打翻。由于餐桌上的空位不在出发区的正前方，机器人必须做转弯运动。解决策略：用两个马达驱动机器人的运动，一个马达控制机械手，完成送餐任务。机器人行进路线和动作行为：前进——右转——前进——放餐盘——后退——左转——后退。用时间控制机器人前进、转弯、后退的距离。学生观察、分析机器人是如何通过程序实现“转变”。学生分析总任务、解决策略，思考如何在程序设计里实现左右转、后退、放餐盘等具体动作指导实验动手体验第一个任务：让机器人走正方形这个任务由纳英特机器人机器人来完成，刚才我们讲了正方形一个边的程序，想一想：要让机器人走正方形，该如何修改程序？如果要让机器人与运动员一样绕正方形场地跑三圈，又该如何修改程序？参与程序如图4-2所示。用通讯下载线将机器人与计算机连接，打开下载运行开关；单击编译下载按钮，编译下载程序，试运行，观察机器人运动情况，修改程序。第二个任务：让机器人送餐要完成这个任务，首先要搭建可以实现送餐的机器人，图4-5A是马达驱动机器人运动的参考搭建，这里采用的是齿轮传动，主动轮24齿，从动轮40齿。完成这个任务有两种方法。方法1、时间控制法。乐高机器人送餐重点要解决几个关键动作：前进——右转——前进——放餐盘——后退——左转——后退，这几个动作的控制距离还要通过同学们实践反复调试。调试时机器人如果没能按你的要求动作，请仔细检查机器人的连线是否正确，如果马达的转动方向不是你希望的，可以改变导线的连接方向。方法2、角度传感器控制法。角度传感器的RCX和乐高轴的连接方式可以参考图4-7。当马达工作时，带动乐高轴转动，套在轴上的角度传感器开始记数。同时，由于角度传感器与RCX的输入端口相连，计数器的值随时反馈给RCX，以便机器人做出判断和决策。在程序设计时，要清楚角度传感器的计数器与它的初始位置有关。当初始化角度传感器时，它的计数值被设置为0，为确保数据的准确，角度传感器在重新计数前，最好对其清零。这个程序也要完成前进——右转——前进——放餐盘——后退——左转——后退几个动作，程序基本和方法一相同，只是在控制机器人转动时使用的程序不一样。同学们参考图4-2进行程序设计与修改实现机器人跑正方形三圈根据图4-6程序的提示进行设计程序，重点是反复调试，直到完成相应任务为止。根据图4-7程序的提示进行设计程序，重点是反复调试，直到完成相应任务为止。评价激励，成果分享让每个小组发表见解，大家参与评价、分享。对实验成功的学生给予表扬，并鼓励改进实验的方法；对实验失败的学生要帮助分析原因，重树他们的自信心；不论成功还是失败，每个小组都会发现一些问题，以及对这些问题的分析和议论，或是对实验有创意的想法和设计。学生发表见解畅谈实验过程中的感想。布置课后探索思考1、图4-6所示的程序中，机器人是怎样实现右转的？请补充机器人送餐后，返回出发区的程序。2、同样是指挥机器人前进和转弯，纳英特机器人和乐高机器人在编程思想和方式上，有哪些地方相同，哪些地方不同？3、对机器人来说，角度传感器是输入信息还是输出信息？它是怎样工作的？使用角度传感器控制机器人运动的距离与电池的电量有关吗？为什么？课后反思[教学课题]第五课计算机程序与QBASIC语言教学目标1.知识目标：了解计算机语言、计算机程序的基础知识。了解BASIC语言的基本运用规则。了解BASIC的函数和变量。2.能力目标：能准确运用QBASIC语句的格式能编辑简单的QBASIC程序。3.情感目标：培养良好的生活习惯、与人的沟通与合作、对他人的尊重、面对困难的毅志力与自信心的树立及时间的合理分配和利用。培养学生信息素养，培养学生的程序员基本道德操守。培养学生编写程序的兴趣。教学重点、难点重点：计算机语言的基础知识。编写简单QBASIC程序语句。难点：正确理解程序语言QABSIC的常量、变量与函数的定义与作用；正确理解程序语言QBASIC的变量的数据类型；如何编写QBASIC的循环语句。教学方法教师讲解、演示、启发；学生上机实践体验；教师个别辅导。教学过程第一板块计算机程序与计算机语言介绍。1.计算机程序在上节课“教机器人走正方形”的任务中，我们知道，让机器人执行程序后就能完成“前进——转弯”的动作。如果让计算机执行图5-1所示的程序2，它就能沿着正方形轨迹运动。电脑每做的一次动作，一个步骤，都是按照以经用计算机语言编好的程序来执行的，程序是计算机要执行的指令的集合，而程序全部都是用我们所掌握的语言来编写的。所以人们要控制计算机一定要通过计算机语言向计算机发出命令。把解决问题的方法、步骤，用计算机能听懂的语言，编成一条条指挥计算机动作的指令集，就叫做计算机程序，简称程序。如果由机器人的“大脑”执行一段程序，它就能完成相应的任务。

2.计算机语言计算机语言通常是一个能完整、准确和规则地表达人们的意图,并用以指挥或控制计算机工作的“符号系统”。①机器语言机器语言是用二进制代码表示的计算机能直接识别和执行的一种机器指令的集合。它是计算机的设计者通过计算机的硬件结构赋予计算机的操作功能。机器语言具有灵活、直接执行和速度快等特点。机器语言编出的程序全是些0和1的指令代码,直观性差,还容易出错。现在,除了计算机生产厂家的专业人员外,绝大多数程序员已经不再去学习机器语言了。②汇编语言为了克服机器语言难读、难编、难记和易出错的缺点,人们就用与代码指令实际含义相近的英文缩写词、字母和数字等符号来取代指令代码(如用ADD表示运算符号“＋”的机器代码),于是就产生了汇编语言。所以说,汇编语言是一种用助记符表示的仍然面向机器的计算机语言。汇编语言亦称符号语言。汇编语言由③高级语言不论是机器语言还是汇编语言都是面向硬件的具体操作的，语言对机器的过分依赖，要求使用者必须对硬件结构及其工作原理都十分熟悉，这对非计算机专业人员是难以做到的,对于计算机的推广应用是不利的。计算机事业的发展,促使人们去寻求一些与人类自然语言相接近且能为计算机所接受的语意确定、规则明确、自然直观和通用易学的计算机语言。这种与自然语言相近并为计算机所接受和执行的计算机语言称高级语言。高级语言是面向用户的语言。无论何种机型的计算机,只要配备上相应的高级语言的编译或解释程序,则用该高级语言编写的程序就可以通用。随着计算机硬件的发展，近年来又出现了图形化编程语言，它具有直观易学的特点。如ROBOLAB语言就是一种图形化编程语言。我们必须清楚，计算机本身是不能直接识别高级语言的，必须将高级语言的程序翻译成计算机能识别的机器指令，计算机才能执行。这个翻译的工作是由“编译系统”软件来完成的。不同类型的计算机上使用的翻译软件也不尽相同。3.程序结构程序结构顺序程序结构循环程序结构分支程序结构等。执行程序1，机器人先前进2秒，然后再左转0.6秒，最后停止。机器人从程序开始依次执行命令，直到程序结束，这样的程序结构叫顺序程序结构；而程序2，我们用了fori=1to4step1……nextI语句，使机器人执行了四次“前进、左转”命令，这样的程序结构叫循环程序结构，以后我们还会学到条件循环和无条件循环程序结构以及分支程序结构等。第二板块QBASIC语言简介。所有计算机语言中，高级程序语言是适合人们学习的编程工具，高级语言有：C语言、BIASC语言、FOXBASE、JAVA等，在众多的高级语言中，QBASIC语言是比较适用青少年学生学习和使用的高级语言，它具有简单、适用、易学的优点。是比尔•盖茨发明的。1.QBASIC程序的组成①一个QBASIC程序由若干行组成，程序按照语句排列顺序执行。每一行称为一个语句行，一行中可以包含一个语句，也可以包含多个语句，若一行中包含多个语句，语句间应用“：”分开。注意由于纳英特机器人的微电脑比我们使用的普通电脑处理能力差，在它的QBASIC子系统中规定，一行中只能有一个语句。②每个语句都以一个语句定义符开始，如程序中的stop、dimfor等都是语句定义符。语句定义符用来标识语句的性质，告诉QBASIC执行什么样的功能，语句定义符后面一般还跟有语句体，表示语句执行的对象。如dimiasint说明变量i是一个整数型变量③一个QBASIC程序一般以“END”语句结束。程序执行到“END”语句时即停止执行。一个程序中可以有多个“END”语句，在程序执行时遇到任何第一个“END”语句都会停止执行。如果程序中只有一个“END”，“END”语句应放在整个程序的最后。但在纳英特机器人QBASIC子系统中，没有END命令，我们用STOP来停止机器人动作。一个程序可以只包括主程序，也可以包括一个主程序及若干个子程序或函数。2.QBASIC常量、变量、函数介绍板书：整数：-32767到32767之间的整数；单精度浮点数：可以精确到小数点后7位；双精度浮点数：可以精确掉小数点后15位；字符串：是一个不超过32767个字符的序列。函数相当于数理化中的计算公式。在QBASIC中，开发人员把一些常用的算法编成一个个标准程序放在解释程序中，称为标准函数。我们编写程序时，只要按约定写出函数名及它的自变量就可以随时调用了。如图5-1程序中的motor，sleep就是函数名，而其后的数字则是自变量的值。如motor0,50表示0号马达以50转速前进；motor0,-50表示0号马达以50转速反转；sleep2.0表示延时2秒。本节注意点：①字符串需要用引号引起来②变量的数据类型必须在使用前定义3.QBASIC语言的语句格式QBASIC的基本语句一般格式为：语句定义符语句体①变量说明语句格式：dim变量名as变量类型举例：dimiasint解释：定义变量i为一个整数型数字变量。②循环语句格式：FOR循环变量＝初始值TO终止值［STEP步长］命令串NEXT循环变量举例：fori=1to4step1motor0,50motor1,50sleep2.0motor0,-50motor1,50sleep0.6nexti解释：第一行程序表示给循环变量i赋初始值1，终止值是4，步长是1，这是循环的开头。第六行是循环体，指挥机器人前进2秒，左转0.6秒。③结束语句格式：stop功能：终止程序执行五、探索活动请编依照本课实例，试着编写一段程序，让机器人实现走“8”字。六、教学反思第六课程序设计流程图教材分析：本节课是人如何控制机器人进行工作、交流的一节基础课程；学习后便于学生理清思路、严密思考、分析问题，并以相应的框图来形象、直观的表示问题，从而找到解决问题的算法，为程序设计做好关键的一步。教学目标知识与技能：学会用流程图来分析问题。过程与方法：通过分析、举例画出流程图。通过动手练习，发现这样做会让问题更简单，思路更清晰，思考问题更严密。情感态度与价值观：通过本节学习让学生体会到这样做会把复杂问题简单化，学好、会用、爱用流程图来分析问题并解决问题；成功调试一个程序，从而树立他们学习的信心，找到成功感。教学重难点重点：了解程序设计的一般步骤及流程图，学会用流程图来表示问题，为其编好程式打下基础。难点：分析问题，正确的画出流程图写出程序并调试。学生分析：通过上几节的学习，学生巳经掌握和了解了机器人的相关知识，并对之产生浓厚的兴趣；学习本节后学生能更好的与ROBOT交流，控制它来完成一定任务。教法与学法：教法：例证分析任务驱动

主题研究学法：观察，分析，模仿，任务驱动，评价课时：1节教学过程：

一、引入课题

前面的课程中我们学习了如何搭建一个机器人，并有目的搭建了走正方形和送餐机器人，并了解和使用了用BASIC语言来编程控制我们的机器人，但我们都是直接拿来用的，今天我们就与同学们一起学习、分析如何进行程序设计，要经过哪些步骤、了解什么是算法？算法与流程图有什么关系？它的作用是什么？如何画流程图，并根据流程图来进行程序设计。

二、程序设计的一般步骤（15分钟）

要为机器人设计一个好的程序，一般需要以下几个步骤：分析问题->设计算法->画出框图->编写程序->调试程序，共5个步骤。

1.分析问题

首先明确机器人要干什么，有些什么已知条件，未知条件，最终要达到什么目标，要完成这些还需要哪些条件。

2.设计算法

从已知的条件出发，到达目标需要经过一系列的处理过程，通常把这种解决问题的方法步骤称为“算法”。

注，它不是数学中“计算方法”，而是解决问题的方法步骤。

如，前边我们讲到的让机器人走正方形的算法见书P32页倒数第四行开始。

3.画出流程图

前边我们进行了算法设计，对于机器人走正方形的算法是相对来说很简单的，但一般情况我们面对的问题都是比较复杂的，故人们喜欢用一种框图来描述算法，这样让我们把解决问题的思路更加清晰、形象、直观地表现出来，为下一步的程序编制打下基础。

现在我们就以机器人走正方形的算法来画出流程图：

师：

与学生一起分析机器人走正方形的算法，画一个正方形推导机器人运动过程，找出共同点，如前进->转弯要做同样的事4次才能形成一个正方形，分析时看到书上的流程图6-1所示。

流程图中各框图的意思见书上图6-2

4.编写程序

根据流程图我们可以用相应的指令、命令语句来编制出程序了。如前面的走正形的程序为：

FORI=1TO4STEP1

MOTOR0，50

MOTOR1，50

SLEEP2.0

MOTOR0,-50

MOTOR1,50

SLEEP0.6

NEXTI

STOP

任务1：现在分析并画出一个机器人原地转4个圆圈的流程图，并写出程序。（仿照图6-1）[时间5分钟]

[小帖示：]此题在于只要任何一个轮子不动，另一个以一定的速度转动，这样就形成了一个同心圆。

5.调试程序

前面我画好了流程图，编好了程序，是不是就大工告成了呢？不是这样的，还要将编制好程序下载到我们的机器人中去执行，对比与我们的目标是否一至，不对的就去修改程序，再下载，再调试了，可能个需要多次才能成功哦，大家快去调试吧，享受其中的快乐吧。

三、应用举例：前方有障碍，STOP！！

完成此任务的步骤：

1.任务描述

机器人在前进的过程中，遇到障碍物，即停止，否则继续前进。

2.分析任务

机器人运动中最重要的是检测有无障碍物，无继续前进，这样一直下去直到检测到障碍物机器人停止。

流程图（见P35图6-5）

要完成这个任务必需要一个检测设备，它就是红外线传感器。

3.红外线传感器

检测障碍物的纳英特的红外线传感器见书图6-3（实物出示），它检测到障碍物灯亮，否则灯为不亮。

调节设置方法为：前边有一障碍物，若指示灯亮，则逆时针旋转直到不亮；相反，则顺时针调节传感器的调节钮，直到调亮；这样的距离为为其检测范围。

（演示示例）如，10CM距离有手前后移动时，指示灯会在移近时产生一个高电平灯亮，移开时会是低电平灯处于灭的状态。

[学生动手自己测一下]

4.[生]搭建一个两轮的机器人，用上红外线传感器，如书上图所示将传感器连在第10输入端口上。

5.编程

因为要一直检测下去，只当传感器检测到障碍物下停下，所以要使用条件循环，在BASIC中其语句和语法格式为：

WHILE条件为真

语句组

WEND

所以，上面的任务的程序应如下：

WHILE

DIGITAL（10）=0

MOTOR0，50

MOTOR1，50

WEND

STOP

表示10号端口的传感器没检测到障碍物时状态为0，反之为1；若一直为0就一直前进，反之就停止。

6.调试

注意其值和传感器可检测范围的调整。

四、学生作品展示、评价

从活动组中抽取几个组的作品来展示，有成功的，有还存在问题的，引导学生从下表内来点评，老师总结。\

总结，第一本活动课重在前边的用流程图分析，并写出程序调试，要完成任务必需会用，用好红外线传感器；第二对于传感器的使用关键在于障碍物可视范围参数设置；第三本活动重在动手实践，从问题分析->搭建->编程->调试的动手做、做中学的思想中感受成功。

五、各组归纳整理设备

各组按分类盒的要求归纳整理好自己使用的设备，检查后离开。

[目标]行为习惯的养成，做事有条不紊，爱护设备。

六，教学反思

教学流程畅通吗？

学生参予度？

绘流程图的情况，编写程序，进行调试情况？从学生作品评价后发现了些什么问题？\o"（参考教案）第七课机器人的\“感觉器官\”"第七课机器人的“感觉器官”教材分析：本节课主要介绍机器人的各种传感器，如，声音，红外，灰度，烟雾，触动，温度等等；它如同我们的感觉器官，要会灵活的使用它们，从而控制机器人工作。教学目标知识与技能：了解各种常用的传感器，并能够熟练使用红外、声音、灰度传感器，利用他们来检测声音的强弱，光值的变化，有无障碍物等。过程与方法：实验例证，观察分析；主学习、研究；多实践，多动手，多总结。情感态度与价值观：培养吃苦耐劳的钻研精神，动手通过实验得到第一手资料是很宝贵的。应用所学知识来解决现实生活中的实际问题，培养信息素养。教学重难点重点：声音传感器、灰度传感器等传感器的使用。难点：如何使用各种传感器，调试、并获取相关的参考值；实现：机器人+传感器+程序=任务的完成。学生分析：学生巳对机器人有所了解，能分析问题，画出流程图，编出简单任务的程序。教法与学法：教法：实验举例任务驱动学法：观察，分析，取证，自主学习课时：2课时教学设施：机器人活动室，多媒体投影仪，乐高套件，纳英特套件及各种传感器教学过程：

一、播放影片剪辑片段，引入课题（5分钟）

播放影片剪辑片段《终结者2》及机器人视频《迎宾机器人》、《快乐接线员》，通过影片和视频片段，我们看到机器人具有我们人脑的一部分功能。机器人的核心是其电脑核心，光有电脑发号施令还不行，要让机器人处理相视频中的各种复杂的事务，对周围的环境能够很快做出反应，能够完成“至欢迎词”，“能过简单接听电话”等功能，是靠各种传感器来实现的，他们好像有我们人类的眼、耳、口、鼻、舌。

什么是传感器？

传感器是机器人的“感觉器官”，是一种电子元件或装置，能响应或感知被测量的物理量或化学量，并按一定规律转换成电信号，以供机器人核心识别。它就像人的眼睛、耳朵、鼻子一样，能够感应到周围环境的信息，并把这些信息传递给机器人的“大脑”。有了传感器，机器人就变得更加聪明了。下图展示的是各种类型的传感器。

二、机器人的“嘴巴”和“耳朵”

1、机器人的“嘴巴”：它是一个峰鸣器，也叫扬声器，可以通过它发出声音，如音符、音乐等。

2、机器人的“耳朵”：它只能分辩声音的强、弱度，返回一个电信号，用相应的数值来表示，而现在此类传感器不能分辨具体的声音，也就是没办法进行高难度、复杂的语言智能识别。

声音传感器的原理：将其连接在机器人的模拟端口上，用它感觉外界声音的强度与给定的强度比较，超过时向主机发送“有声音”，反之“无声音”。

如图所示（纳英特声控传感器）：

技术指标：

外形尺寸：30.5×15.0×14.5mm(长×宽×高)

重量：20g

额定电压：直流电源5.0V

线长：17.2cm±0.2cm

调节方式：多圈电阻式调节，顺时针方向旋转功率调强，逆时针方向旋转功率调弱

连接方式：单条3芯排线，2510型3脚插头安装方式：单颗Ø3螺丝安装

返回值：有声音返回1，无声音返回0（相对）指示方式：白灯发出绿光指示

使用方法:

使用单颗Ø3螺丝将声控传感器安装于要检测的环境之内，将其连接线接入任何空闭的数字传感器接口中。

声控传感器上配有信号指示灯，当有声音时指示灯会亮，还配有检测强度调节器。欲使声控传感器在给定的环境中有无声音时，可以使其先处于相对无声音的情况中，利用距离调节器可调出给定的初始声音强度。方法如下：

a）如果指示灯不亮，将调节器顺时针方向旋转，旋转至指示灯刚刚不亮为止；

b）如果灯不亮，将调节器逆时针方向旋转，旋转至指示灯刚刚亮起为止；

此时，声控传感器的检测强度即为给定的强度。

实验一：测定声强相对值

（将学生按4个人一小组进行分组来完成本实验任务。）

运行下面的程序：（见书P38）

注意：WHILE1。。。

WEND是一个无条件循环，始终为真，也称为死循环。

在LCD上会显示当前的声强值，如：ANALOG（4）=100

其中返回值的范围为[0，255]，声音越大，值越大，反之越小。

[师]：巡视，帮助学生测出相应声强的值；

注意事项:

1、环境内的声音值是个变量，要取得比较精确的环境声音值，可以在一段时间内连续取几次值，再求它们的平均数。这种办法适用于所有的模拟传感器。

2、检测指定环境声音时，注意不要受其它声源干扰。

三、机器人的“眼睛”

眼睛是人们心灵的窗户，人们80%的信息都是通过视觉获取的，所以是非常重要的器官。机器人的视觉传感器也一样非常重要，它主要通过红外传感器或光电传感器两种传感器来“看”东西，“辨别”颜色。

现目前主要的红外传感器、灰度传感器和光电传感器：

原理和功能：

红外传感器（以下简称红外）。红外具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射一定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物（反射面）时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理之后，通过数字传感器接口返回到机器人主机，机器人即可利用红外波的返回信号来识别周围环境的变化。

灰度传感器是模拟传感器，有一只发光二极管和一只光敏电阻，安装在同一面上。灰度传感器利用不同颜色的检测面对光的反射程度不同，光敏电阻对不同检测面返回的光其阻值也不同的原理进行颜色深浅检测。在有效的检测距离内，发光二极管发出白光，照射在检测面上，检测面反射部分光线，光敏电阻检测此光线的强度并将其转换为机器人可以识别的信号。

用途范围：

-通过检测光强变化计数人数

-通过测试反向光强来辨别颜色

-测量一个光源的光强

类型和供电要求:有源模拟传感器

典型应用和说明:

实例1：沿黑线机器人。

实例2：在交通模型中，控制路灯在晚上自动打开。

实例3：自动门。

实验二：

分别用不同的传感器来检测迷宫场地地面（黑色）和白线的灰度值。

方法一：将书上P40的图7-5程序编写好并下载到纳英特机器人内存中，检测其灰度值。

实验结论填写在书上。

方法二：不用编程将乐高光电直接在其输入端口1上面，打开电源按一下RCX上VIEW，将光电分别对白色物体和黑色物体上，观察其LCD上显示的数值。

乐高光电读取值的范围为（0~100）

实验结论（白色物体的读取到的灰度值应大于50，黑色物体的灰度值应小于50）。

注意：各品牌的传感器只能用于本品牌的电脑核心上，不能相互混用。

四、机器人的“鼻子”

人们用鼻子来分辨气味，机器人的“鼻子”是用气体分析仪做成的，当遇到某类气体其电阻会发生变化，这样电路上反应出来，机器人接受到后，从而实现如报警等处理方式。现在我们就来了解一下机器人的“鼻子”吧。

原理和功能：

检测环境是否有烟雾和烟雾的浓度，例如检测起火时的浓烟。烟雾探头碰到烟雾或某些特定的气体，烟雾探头内部阻值发生变化，产生一个模拟值，从而对其进行控制。烟雾传感器利用烟雾敏感电阻受烟雾（主要是可燃颗粒）浓度影响阻值变化的原理向机器人主机发送烟雾浓度相应的模拟信号。

烟雾传感器是模拟传感器，接在主板（A2-A6）模拟口跟扩展板的（A16-A31）模拟口。使用前先预热1—5分钟（开机1-5分钟后使用）。在无烟的房间内，烟雾传感器测试的返回值大概在75左右。例如：你可以点支香烟，距离烟雾50公分左右时，烟雾传感器测试的返回值在110左右，浓烟时，烟雾传感器测试的返回值在180左右。

编程应用示例：

While1

Print

“Bottom=%d”,analog(4)

//烟雾传感器接在模拟口4上

Sleep0.5

WEND

运行程序，观察液晶屏显示可知：烟雾浓度越高，返回值越大；烟雾浓度越低，返回值越小。

注意事项:

1、环境内的烟雾浓度值是个变量，要取得比较精确的环境烟雾值，可以在一段时间内连续取几次值，再求它们的平均数。这种办法适用于所有的模拟传感器。

2、检测指定环境烟雾时，注意不要受其他烟雾源的干扰。

3、烟雾探头上装有滤烟网，注意在使用时不要堵塞滤烟网，否则会影响检测效果。

4、可以点支香烟，测试烟雾传感器的效果。

[实验]：本实验由老师完成，学生只观看其结果，实验中注意防火。

五、机器人的“触觉”

人们用通过身体部分的触觉器官如触碰、温度、温度来感知外界，作出反应。而机器人的触觉传感器仍然是都过相应的触敏元件来反馈接触信号，从而主机处理接受到信号。

使用方法与技巧见网上资源：

/new/robot/RCX/99xx.aspRCX传感器介绍篇。

使用方法与技巧见网上资源：

/Html/kzhfj/133452626.html

/Html/kzhfj/160551151.html

实验三：用乐高机器人做一个碰墙返回的机器人。

步骤1，用乐高设备搭一个机器人，最前面安一个触碰传感器。

2，在ROBLAB中编写如下的程序，并下载到乐高RCX的中。

程序表示：A、B马达一直前进，当1号端口的触动传感器碰到墙后马上退回来。

自主学习、探究：自主探究其余的几个传感器。

六、机器人的电源

机器人的电源是其动力的核心，没有一个稳定的供电系统，你的机器人就无法很好运转，它是一切的有本之源。

现目前的所有教育机器人一般都使用直流的9V~12V供电，可采用锂电池、碱性电池、可充电的镍氢电池和相应的交流变压器。

建议大家平时训练和实验时都使用可充电电池，这样一次性投入可以得到一个经济实惠、稳定的电源。

七、探索活动练：

1．将已经认识的几种传感器，填写在下表中。

2.设计一个声控机器人，无声音时原地不动，“听”到声音时立即向前运动。八、后记第八课机器人走迷宫教材分析：机器人走迷宫是本节课在经过几节实验课后，在掌握了相关知识后的一项大的、传统的，并具有一定任务难度的活动课；它要求我们的同学能够综合前面的所学，加上自己的创造、创新，去分析、解释任务；搭建机器人；写出详细的流程图，并选择一种编程语言如BASIC来描述我们的算法，并通过机器人来检验其正确性，通过反复调试最终完成项目任务。教学目标知识与技能：学会任务分析，找出其特点；综合运用红外传感器和相关机器人的知识来完成任务；用BASIC语言来编制程序，完成任务。情感态度与价值观：培养团队、合作、交流精神；形成脑力、智力资源共享；不经历风雨，怎么会见彩虹。教学重难点重点：任务分析找准走迷宫的左手法则、或右手法则；搭建机器人；画流程图；编程；调试。难点：迷宫定则的找出，画流程图，编程、下载、调试。学生分析：学生有一定的相关知识，但本节难度比较大，要多引导，多鼓励。教法与学法：问题分解模块化，组内合作、交流、分工；教学过程：

走迷宫是一项比较有趣的活动，是国际上最流行的赛事之一，可以考验每个人的记忆力、判断力、分析问题等方面的能力。如图8-1所示是一个迷宫场地，要求机器人从起如区出发，寻找一个最佳路径，走完1，2，3，4号房间后回到起始区。具体参数如书P44页所述。

一、任务分析及算法：让机器人沿迷宫的墙壁的某一侧行走可以使机器人走遍迷宫几个房间，这是走迷宫的一般方法，我们称沿左侧行走的方法为左手法则，称沿右侧行走的方法为右手法则。假设按左手法则行走，机器人可以在左边安一个红外传感器来检测左边的墙壁，以确定前进的方向，一只红外传感器伸向前方，避免在前进的过程中撞到前方拐弯处的墙上。根据两只传感器获得的光电信息可以做出以下四种判断：

1．当左边检测到墙壁障碍物时，向前方走，如图1所示。

2．当左边和伸向前方的传感器都探测到墙壁障碍物时右转90度，如图2。

3．当左边探测不到墙壁时，左转90度，如图3。

二、搭建机器人根据分析搭建一个机器人，因实践发现，由于前方的传感器视觉太小，机器人容易卡死，为了增加机器人视角，在其左前角45度处再安装一个红红传感器，配合正前方传感器的工作，这样卡死现象有所改善。搭建如图所示的机器人：（要求机器人要装饰，并给它取名）教师指导其搭建

三、画流程图

利用左手法则让机器人走迷宫，流程图可参考图8-4。

教师一步的分析。

四、BASIC的两个语句

1.WHILE条件循环语句

格式：WHILE

条件表达式

<循环体语句组>

WEND

功能：当条件满足时，即为真时，执行循环体中语句组。条件表达式得到的是一个布尔值，当返回值为真时，其值在QB中可为“-1”或“1”，为假时为“0”。

例，WHILE

DIGITAL（2）>50

MOTOR(0,50)

MOTOR(1,50)

WEND

表示2号红外传感器的值当大于50时，马达0，1按50的速度前进，直到2号传感器的值小于50。

2.IF条件语句

格式：

IF

条件表达式

THEN

语句组1

THEN

语句组2

ENDIF

功能：如果条件表达式成立为真时，则执行语句组1后执行ENDIF后面的语句；反之，执行语句组2后执ENDIF后的语句。

例如，

IFDIGITAL（2）<50THEN

MOTOR(0,60)

MOTOR(1,-60)

ELSE

STOP

ENDIF当红外传感器的值小于50时，机器人向右转，反之大于50时就停止。3.QB的关系运算与逻辑运算符

关系运算又称比较运算，如，两个是否相等，若为真那么就成立得到逻辑值为“1”，为假返回值为“0”；逻辑运算又称布尔运算，返回值真为“1”，假为“0”。这两种运算详细见书P48，P49

五、编制走迷宫的程序[教师示范]1，程序见书p47

图8-6所示

2，保存。保存为BASIC源程序扩展名为.BAS或编译为扩展名为.IC文件，可以作为仿真运行的程序。

六、下载、运行、调试要求：将同学按每3人一个小组，确定一个小组长，进行合作、交流、共享资源，最终调试成功，走完迷宫，完成任务。

注：教师辅导进行调试。按要求在场地上调试--修改，并记录下你调试的每一步的详细资料和改进地方：

七、我行，我SHOW

（小组作品展示，评价延伸）小组推荐一名同学自我描述其作品，主要从做的好、创新、创造、小组的合作、交流、完成任务情况等方面来述说，其它组的同学发表其看法。参考内容见下表：作品展示、评价方案第九课在仿真环境中走迷宫教材分析：仿真系统以优化机器人硬件和软件设计、缩短研发周期、节约成本为特色，解决机器人设计过程中的不足。本节是全新的一节，主要以纳英特的仿真系统来介绍，通过其NSTRSS软件的介绍，掌握如何搭建场地，如何在仿真状态下设计一个机器人，在仿真环境下测试机器人三个大部分。教学目标知识与技能：认识仿真下的虚拟机器人；能用NSTRSS设计场地、构建机器人并利用仿真环境进行组队测试。情感态度与价值观：自由无限，创意无限，只有想不到，没有做不到。教学重难点重点：用NSTRSS仿真系统设计迷宫场地；搭建走迷宫的机器人；利用仿真环境进行组队测试。难点：设计场地；搭建机器人。学生分析：通过上节学习我们了解了传感器，并使用它们进行走迷宫的实践练习，对走迷宫的机器人从设计到算法分析、程序设计都有一个了解，那么如何更加高效的设计我们自己的机器人并调试出来，我们可以使用虚拟仿真软件来完成任务，有了本节内容他们会更加有兴趣投入到机器人的创新、创造活动中来。教法与学法：教法：示例讲解任务驱动辅导答疑学法：仔细观察，多动手实践，讨论交流教学设施多媒体网络教室，NSTRSS仿真系统，仿真专题论坛系统教学过程：引入在前面的课程中我们学习了有关机器人相关知识，并自己去动手设计、搭建、调试了相关任务的机器人。今天我来学习虚拟机器人，进入仿真系统的走迷宫机器的仿真演示。一、关于仿真系统什么是仿真系统？仿真系统是机器人的设计、实现，完全在虚拟的环境中，以虚拟的形式出现，它以优化机器人硬件和软件设计、缩短研发周期、节约成本为特色，解决机器人设计过程中的不足。二，初识NSTRSS软件NSTRSS是NST科技新近推出的一款以.NET平台为基础，使用MicrosoftDirectX9.0技术的3D机器人仿真软件。用户通过构建虚拟机器人、虚拟环境，编写虚拟机器人的驱动程序，模拟现实情况下机器人在特定环境中的运行情况。NSTRSS与市面上的同类产品相比，它具有如下的特点：全3D场景。用户可自由控制视角的位置，角度，甚至以第一人称方式进行场景漫游。逼真的仿真效果。采用虚拟现实技术，高度接近实际环境下的机器人运动状态，大大简化实际机器人调试过程。实时运行调试。运行时，依据实际运行情况，调整机器人参数，帮助用户快速实现理想中的效果。自由灵活的机器人搭建与场地搭建。用户可自由选择机器人及其配件，进行机器人搭建，可自行编辑3D训练比赛场地，所想即所得。单人或多人的对抗过程。用户可添加多个机器人，自由组队进行队伍间对抗。与NSTRobot无缝连接。NSTRobot生成的控制程序代码可有NSTRSS直接调用，大大节省编程时间。NSTRSS带您进入全新的3D仿真世界，自由无限，创意无限。7，系统配置要求操作系统:win98,win2000全系列,winXp,win2003server运行环境:.NetFrameworkv1.1,DirectX9.0c最低硬件配置： 600MHz以上主频的CPU,128M内存,8M显存以上的3D显卡.支持1024×768分辨率,16bit颜色的监视器，声卡。 推荐配置： 1G以上主频的CPU,256M内存,64M显存的3D显卡，支持1024×768分辨率,16bit颜色，75Hz刷新率的监视器，声卡。3，打开C：\PROGRAMFILE\NSTRSS\NSTRSS.EXE启动系统。其C：\PROGRAMFILE\NSTRSS\下MAP目录存放场地背景图，而ROBOT目录下存放仿真机器人。4，先睹为快。进入仿真系统，选择“快速启动”运行“机器人走迷宫”，感受一下三维立体空间中的机器人仿真运动。如下图所示：三、搭建仿真场地任务要求：画场地底图；导入场地图到仿真系统中；搭建场地实物画场地底图底图是搭建场地的依据，比赛中一般对场地的大小、颜色等均作一定要求，一定要按要求的大小（实际尺寸）作图。如一个2.5M*1.5M的场地，文件的尺寸应为250*150像素。实例画一个迷宫底图，并保存到MAP文件夹里，文件格式为JPG，文件名为“我设计的迷宫图地图”。（师）实例化：3，导入场地图（师演示）步骤：1，打开仿真系统的主菜单的“场地编辑”进入场地搭建窗口。2，在表示场地的“绿地”上单击右键，选择“设置属性”，这时窗口的左边会弹出场地属性设置对话框；3，在“场地纹理”中选择巳保存的场地图文件，如“我设计的迷宫图地图”；4，按住左键移动，改变视角，和观察视角，其效果图如图9-6所示；5，确定。4，场地实例搭建搭建场地的墙壁，墙壁由“方体”代替。方法步骤：1，在“现有部件类型列表”中选择“方体”，此时屏幕左上角有一个“方体”预览；2，单击“添加部件”，方体被加在场地中；3，右键选取“方体”，选择“设置属性”；4，设置其颜色、重量、长、宽、高和位置。注意：可以采用复制、粘贴加快搭建。部件的位置和方向不能用鼠标拖动，只能用属性设置面板中箭头按钮移动位置，用“@”旋转方向。其旁边的移动倍数，如*10,*5等可调整其移动速度。5，动手做一做（学生活动）将场地底图发到每一个机器的MAP目录下，要求学生搭建其它墙壁并安放圆柱形的家具。教师辅导、答疑。四、搭建机器人该模块利用系统提供的各种机器人配件完成机器人从零件到整机的搭建。系统采用装配点的思想，快速、准确的实现配件的装配过程。机器人搭建环境：在主菜单中选择“机器人搭建”，进入搭建窗口。窗口右边的搭建面板介绍：：选择要搭建的机器人类型：选择新建，则从机器人最原始状态开始搭建；选择其他项目，则对已搭建完成的机器人进行编辑；巳完成的机器人有祼机、走黑线机器人、迷宫机器人、灭火机器人、指南针机器人。：选择需要搭建的部件种类，用以快速查找部件。主要类型有：传感器，轮子，马达。：当前机器人组件类型所包含的具体配件。：用右键选中3D中的部件，点击可从参数设置从设置部件的位置、方向等各个参数。：选中现有部件类型列表中的部件，点击可添加此部件到“工作桌面”。：用右键选中3D中的部件，点击可删除此部件。[演示：]安装马达和轮子步骤方法：初始化机器人；选择“新建”，右键选中“机器人主机”，这时机器人主机被一个白色的立体框框住，表明处于选中状态；参数设置，选中机器人进行三维空间的调整，以X，Y，Z三个方向的坐标来调整；前后左右位置的调整：选择如“XZ平面（俯视）”，用前、后、左、右四个按钮来分别进行调整；上下位置的调整：坐标平选择“XY平面（正视）”，以上、下按钮来调整；旋转时，点击“@”来旋转，分别绕“X，Y，Z轴”旋转。安装马达通过“添加部件”按钮将选中的配件添加到屏幕（即“工作桌面”）后，鼠标左键选择当前添加的配件的装配点，再选择装配目的装配点，即可完成操作，具体下所示：选择当前添加的配件，如：Z马达，按下鼠标左键拖动，翻转目标，选取其中一个合适的装配点。按下鼠标左键拖动，翻转目标，选择一个合适的停靠点，如下图所示：即可完成装配。装配结果如下图： 安装角度的旋转：选中旋转目标配件，右键打开“属性设置”，通过按钮，即可实现配件的旋转，注意：一旦配件已被安装，则只能以装配点为旋转中心进行角度的调整。如下图：拆卸零配件：选中拆卸目标，右键打开“属性设置“，通过“上”、“下”、“左”、“右”按钮可进行拆卸操作。设置马达“端口号”参数，左马达的端口号为0，右马达的端口号为1；点确定。动手做一做[安上万向轮]（学生活动）同学们自己动手做一下，给机器人安上万向轮。教师指导。注意，装配点的选择，让机器人平衡。4，动手做一做[安装传感器]（学生活动）分别在机器人的前方、左前方45度处和左侧为机器人安装红外传感器。将其端口分别设为9、10、11。方法：选择传感器类组件中的“红外避障传感器”，单击“添加部件”；调整其位置到机器人的正前方；右键选择它，单击“参数设置”；设定其端口号为9；拖动“感应区夹角”和“半径”的滑块，设置其探测范围，这时设定为30。也可根据实际情况，调整其范围；单击“确定”；同上，安装第二、第三两个红外传感器，设定好后点“完成”，以“我的迷宫机器人”为名保存。五、在仿真环境中测试机器人单击主菜单的“进入仿真”，在这里进行：机器人组队设置；机器人与场地的合成；仿真运行；组队设置就是对仿真比赛的规则、场地、分组情况以及机器人和其控制程序进行设置。如下图所示：其中左侧面板为设置面板，右边面板为内容预览面板。规则选择：选择比赛规则，如要编辑规则，可使用规则编辑器。场地选择：选择与项目相适应的比赛场地。分组：选择比赛队伍名称，将各个队伍加以区别。名 称：编辑机器人名称，作为仿真中的机器人代号，接受中英文、数字。程序代码：选择程序，作为机器人的控制程序，这里选走迷宫。该列表内包含“浏览…”，“新建”两个固定项目，其中“浏览…”可打开应用程序安装目录以外的用户程序，执行完该操作，该文件则被被加入到当前程序列表中。“新建”则调用程序编辑器，新建一个机器人控制程序。机器人：选择已搭建完成的机器人“我的迷宫机器人”。加载：打开保存的历史仿真项目。下一步：设置完成，进入下一步（机器人场地合成），如果有信息未设置完成，将无法进入下一步，并且会有相应的提示。机器人场地合成该步骤完成机器人在场地中的初始位置设定，并且可以保存当前的仿真项目，供以后快速启动之用。进入该界面以后，窗口的左上角将会列出当前所有可用的机器人，点击机器人之后，按照提示，单击鼠标左键确定机器人在场地中的放置位置。图示如下： （注：如果场地中已经包含了起始点，则系统将自动设置机器人到起始点位置。）返回：返回到上一步（机器人组队设置）保存：保存当前仿真项目，供快速启动使用。进入仿真：进入仿真运行界面。仿真运行[教师示范]机器人按照预定的设置，在控制程序的控制下完成预定的功能，系统将依据场地、机器人的搭建情况等因素进行较为真实的过程模拟。图示如下：各控制按钮的说明加载控制程序：在机器人选中的情况下，可变更当前的控制程序。注：如果机器人正在运行中，系统将会有提示用户首先暂停机器人的运行。 开始：默认情况下，当前场景中所有的机器人将开始运行。如果某个机器人被选中，则只会运行选中的机器人，而其他的继续处于停止状态。同时，计时器开始计时。 停止：默认情况下，当前场景中所有的机器人将停止运行。如果某个机器人被选中，则只会停止选中的机器人，而其他的继续处于运行状态。同时，计时器停止计时。 复位：默认情况下，当前场景中所有的机器人的位置，程序等将被重置回初始状态。如果某个机器人被选中，则只会复位选中的机器人，而其他的继续处于运行状态。此时，计时器处于停止状态。 俯视：从顶部向下观察整个场景。 正视：从场景正前方观察整个场景。 侧视：从场景的正左方观察整个场景。选择机器人或其零部件或者场地时，将显示选中物的状态，示例如右图： 代码显示：显示当前选中机器人的控制代码以及当前执行的具体语句。机器人停止运行的状态下,双击代码显示列表可打开程序编辑器。 显示部件本地坐标系：控制各个物体（部件）本地坐标系是否显示。 注：所谓的本地坐标系是以各物体（部件）的中心点为坐标原点的坐标系统。 返回主菜单：返回到系统主菜单。保存项目文件将设计的项目保存起来，以便“快速启动”中观看运行状况。如图9-18所示。六、探索活动（学生活动）每一个同学按步骤完成仿真走迷宫机器人。教师辅导、答疑。七、我形我秀（学生活动）秀出自己的仿真迷宫机器人。八、后记第十课轨迹机器人教材分析：本节课是知识缧旋性上升中的综合性知识的一部分，在前的几节课中我们学习了关于机器人主机、传感器，并用实验完成了机器人走迷宫的项目任务，在此基础为了加快学习步伐我们介绍了在仿真环境中如何构建一个机器人来完成我们自设的任务，有了这些知识，我们巳对机器人的相关知识有了深入的了解和掌握，在此基础上我们学习本节的沿着某一特定路线运动的轨迹机器人，让我们的知识进一步深化；在学生的创造、创新、综合素质方面可以进一步的体现。教学目标：知识与技能：学习乐高的光电传感器；搭建一个轨迹机器人，在图形编程方式下完成走轨迹；学习图形编程语言（ROBLAB）的条件分支、循环、容量的使用；过程与方法：举例拓展视野，情景导入；作品分析，主题研究，巩固知识，提高应用所学知识解决实际问题的能力。自主探究，并发现问题；总结方法，解答疑问。树立模范，利用活动组，形成比干追，对表现突出的给予一定的奖励。情感态度与价值观：人人争做优秀教学重难点重点：乐高光电传感器的使用；轨迹任务的分析、流程图、编程，搭建一个轨迹机器人；ROBOLAB编程工具的补充介绍，并介绍其中的条件分支、容器、循环的使用。难点：写流程图，编走轨迹程序；分支、循环、容器的使用。学生分析：学生对此课非常感兴趣，但课堂中合作要加强，课后设备的整理、规范应形成习惯。教学过程：一、关于轨迹机器人通常我们把沿着一定路线运动的机器人，叫做轨迹机器人。近年国际、国内各地组织的各级青少年机器人竞赛活动中，每一次竞赛活动轨迹机器人的活动项目是最多的。如，机器人滑雪，沿固定路线运动，机器人穿越障碍，机器人灭火……等项目。轨迹机器人的共性是：它是搭建、控制机器人沿着一定路线运动，识别场地中特定颜色标识，利用机械结构、应用传感器、编程控制的一项基础又具挑战性的机器人研究活动。现在请大家观看一些关于机器走轨迹的视频：机器人营救，机器人灭火，单光感走黑线，小学滑雪，城市交通，打保龄球……示例图示1：[目标]通过视频让学生对轨迹机器有一个了解，为下面教学起到引领作用。二、乐高机器人的光电传感器通过上面的视频和学习，我们了解到了什么是轨迹机器人，轨迹机器人是挑战性很强的研究活动，各种活动都少不了用到一种让机器人来识别场地，辨识颜色标识的光电传感器，现在我就以乐高的光电传感器来给大家介绍一下。在前边的课程中我了解到光电传感器传感器相当于机器人的眼睛，那么再来学习一下光电传感器的知识：乐高光电传感器原理和功能：光电传感器机器人的眼睛，它是主要无件是一个发光二极管，有两个灯，工作时，一个灯发红光，一个灯不发光只接收反射回来的光线。在将其接在RCX的输入端口上，打开电源按下VIEW按钮，可以在RCX的LCD上读出当前的值，如书上图10-2所示，其值范围为（0~100），光线越亮，值越大，反之越小。动手小实验：1，把光电传感器接RCX的输入端口1，打开RCX，按下VIEW按钮，读出其LCD上的值。2，同一，用光电测出不同颜色的光值：黑色反光值：（<41），白色反光值：>50，蓝色反光值应：(40,43)，红色反光值与白色接近，因其反光值是一样的。三、单光感走黑线1，任务描述搭建一个单光感机器人，沿着一个封闭的黑色轨迹线运动，线宽2CM。2，算法分析，画出流程图当光电位于黑线上，C马达停，A马达前进，车右转直到光电检测到白色，即脱离黑线；当光电位于白色区，A马达停，C马达前进，直到光电检测到黑色，如此重复利用一个光电传感器走S型黑线。具体流程图见书P10-4所示。（重要的是教师演示，学生自己推导一次）3，搭建机器人如右图所示：测出黑线的光值为404，根据分析在ROBLAB中写出单光感走黑线的程序，如下图：提示：先介绍ROBLAB及其编程环境，了解图形编程的方便、快捷、直观、高效。程序注释：1.光感条件分支语句：根据与给定的光感值条件比较大小，由比较出的不同结果作出相应的动作，如马达转或停。默认的是1号输入端口（没有指明端口时）。2.分支合并，凡是用到分支语句都需要用合并图标，否则就要出错。3.着陆图标：，跳转图标：；它们表示无条件循环，根据不同条件从跳转地跳回到着陆区后又开始执行，它们必须是同一颜色的跳转，可以从不同地方返回到唯一的开始区（着陆图标的位置）。补充：ROBLAB提供5种颜色的跳转，当要使用多出5种时，使用白色着陆和跳转图标，下面用相应的常数数值表示，如图所示，但一定要用同序号跳转图标。5.下载、调试机器人每一组同学下载程序到RCX中进行调试，看一看有什么问题？能否走黑线？成功率高吗？6.程序的优化通过调试我们发现当前测的光感值40时能够大多完成任务，但随着时间和地点不一样，光值为发生变化，这样就不能走黑线了；那么我们有没有解决的办法，让机器人自己自动取得光值呢？要想解决这个问题，我们必须引入一个容器概念，如下面几个图所示介绍一下容器的使用：表示读出1号输入端口上的光电值，并把它赋值到红色容器中，相对于给变量赋值。表示给红色容器的值加上4后再赋给红色容器。表示光感分支图标的1端口的值与红红容器的值做比较，根据比较不同做出相应的动作。有了以上的知识新那么现在我们就来优化我们的程序吧。程序见书上P69图10-7所示，下载并重新调试，观察成功率是否高了。四、用双光感走轨迹1.问题展现，引出新课通过前面的实验和学习我们了解到单光感走一个闭合（没有交叉点）环路是非常成功的，现在我们在如书图10-10所示的轨迹线运行，起点可以任地方，看能否成功？实验3次。通过大家动手做，我们请几个组来介绍一下他们组的情况。我们发现几个组都有同样的问题，单走黑线没有交叉点时很成功，但一遇到交叉点和拐弯时，机器人就不知道走哪边了，机器人就乱走了，3次成功走完一次的都没有，请问是前面的程序不对吗？不是。是环境光影响吗？不是，可以走黑线。那是不是我们的机器人结构有问题呢，我们用什么方法来解决呢？（同学讨论，提出看法、想法）2.解决问题的办法通过大家讨论和实践，我们需要重新分析任务、要求，改进不足。我们发现此任务中心仍是走黑线，只是有转弯和交叉点，这就是问题的所在。要解决它们，我们需要把光感位置改在车头的两边，用两只光电来判断黑线，也称为骑黑线法，方法是：两个光电分别位于黑线两侧，当1，3号光电在白区或黑线上时，机器人前进；当1号光电在白色区，3号在黑线上，机器人右转；当1号在黑线上，3号在白区，左转；机器人的动作与光电的位置关系如图10-12所示：流程图为：2.编程。程序如图10-13所示：3.下载调试程序。4.比一比，看谁的机器人又快又好。五、探索活动扩展用3光感走黑线总结双光感仍然存在稳定性问题，没办法走太多方格格子的场地第十一课可监控事件的机器人教学目标知识目标：了解事件监控的意义。知道RCX对事件的监控原理。掌握制作三光感事件监控的轨迹机器人的方法。能力目标：机器人直线前进、左右转向等动作的策略分析。学会编写三光感轨迹机器人程序流程图。用事件控制