機器人課程介紹講課教案

2023年12月13日發(fā)(作者：鉗口結舌)

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機器人課程介紹講課教案

機器人課程介紹

第1課機器人簡介

目的意義概述：本課以科普的形式介紹機器人的進展及應用，并在此基礎上初步給出機器人的定義；機器人的分類和機器人的基本組成；最后向同學介紹了款教學機器人。

1．1什么是機器人？

本節(jié)以科普的形式機器人的出生及其廣泛應用，并容易地給出了“機器人的定義”。教學中讓同學在自學的基礎上，通過上網了解更多的機器人出生的背景，目前的應用范圍以及科學家目前的努力方向。關于機器人的定義目前國際上還沒有精確 的定義，因此讓同學理解什么是機器人，機器人與一般機器人的主要區(qū)分是什么就可以了。

1．2 機器人的分類

與計算機的分類一樣，機器人根據不同的分類方式有著多種不同類別的機器人，教材中介紹了多種分類機器人。同樣建議在教學中采納自學和上網探索的學習方式，主要是了解各種不同類型的機器人的應用狀況，以及在我國現階段機器人工業(yè)機器人、服務機器人以及仿人型機器人主要有哪些方面的應用。

1．3常見教學機器人簡介

教材在介紹各種教學機器人的基礎上，主要介紹了樂高機器人和納英特機器人的特點。有條件的狀況下，一定要向同學展示和演示教學機器人完成任務的過程，以提高同學的感性熟悉，激發(fā)同學的學習愛好。

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千里之行，始于足下

1．4機器人的基本組成

本節(jié)教學中應讓同學明了，機器人系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)一樣，包括硬件和軟件兩部份。機器人硬件包括思維器官、動作器官和感應器官，而軟件系統(tǒng)包括操作系統(tǒng)和高級計算機語言編程系統(tǒng)。

同時應讓同學明了機器人學習中，主要是學習科學家是如何分析問題，并針對問題設計和搭建機器人來解決問題的。重點應落實到分析問題和解決問題的辦法上。上同學樹立信念：隨著機器人的技術的不斷提高，設計和制作自己的機器人是徹低可行的。

第2課機器人的編程系統(tǒng)

目的意義概述：本課通過實際操作納英特機器人和樂高機器人了解和學習機器人的編程系統(tǒng)。教學時可按照小學的實際，選用一種類型的教學機器人實施教學，老師應盡可能的制造條件讓同學有機會親手操作，至少應能給學生演示。本課的重點是機器人與機器人的銜接辦法、為機器人下載操作系統(tǒng)。同學的高興點在如何讓“機器人前進”的任務上。

概述：首先讓學生明確，機器人的微處理器實際是一臺微型計算機，它只懂得機器語言，不同類型的機器人普通都有自己特地的操作系統(tǒng)。另外，因為機器人的微處理器體積小，功能容易，普通不提供直接編程。由于大多數狀況下人們都需要在計算機上為機器人編寫程序，再通用下載線將程序下載到機器人內存中，以便控制機器人的行為。

2．1納英特機器人編程系統(tǒng)

本節(jié)重點介紹納英特機器人編程環(huán)境，納英特機器人與計算機的銜接方式以及如何為納英特機器人下載操作系統(tǒng)和程序，最后通過一個容易的實例——讓機

器人前進，讓學生們感觸和體驗人們是怎么為機器人下達命令并第 2

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讓機器人運動起來的。

教學中，老師應盡可能讓同學有動手機會，至少要能觀察老師的演示操作。

2．1．1納英特機器人編程系統(tǒng)簡介

打開納英特機器人編程軟件窗口，指出納英特機器人編程系統(tǒng)支持C、LOGO、BASIC等多種計算機高級語言以及流程圖方式編程。為了學習計算機編程語言和思維辦法，本書我們采納BASIC為納英特機器人編寫程序。

2．1．2機器人與計算機的銜接

讓同學明確機器人通訊下載線是計算機與機器人銜接的橋梁，老師可通過實物投影儀向同學清晰地演示計算機與機器人的銜接辦法。

2．1．3機器人操作系統(tǒng)的下載

對初中學生來講，他們很清晰計算機正常工作需要有正確的操作系統(tǒng)。老師應充分利用這一有利條件，實現同學學問結構的正遷移，使同學明了機器人的“大腦”是一臺微電腦，它也需要有自己的操作系統(tǒng)。

老師演示或分組操作，學習如何為納英特機器人下載操作系統(tǒng)。

2．1．4應用舉例——讓機器人前進

有了操作系統(tǒng)的機器人就能執(zhí)行人們的程序指令了，為了激發(fā)同學的學習愛好，作為第一個機器人行為任務，我們選用了最容易的任務，機器人直線前進。任務雖然容易，但它包含了以下四個基本過程：

A、為機器人編寫程序

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B、下載程序

C、試運行機器人

D、觀看調試

本環(huán)節(jié)的重點是讓同學明確要機器人完成任何一個任務，都需要上述四個基本過程。

難點在理解圖2-6所示的程序。

2．2樂高機器人編程系統(tǒng)（ROBOLAB）

2．2．1樂高機器人編程系統(tǒng)簡介

讓同學明了，樂高機器人編程軟件無數，最常用的是“ROBOLAB”它是一款集RCX管理、機器人編程和數據采集、顯示、分析于一身的圖形化編程系統(tǒng)軟件。

老師可向同學容易演示ROBOLAB的圖形化編程特點。

2．2．2機器人與計算機的銜接

樂高機器人采納紅外放射器與計算機銜接，銜接辦法很容易。教學時應讓同學知道這是紅外線無線銜接，需要將紅外射器的放射端與機器人紅外接收接對接。

2．2．3挑選紅外線放射器的端口

我們可以通過ROBOLAB管理員來管理樂高機器人，為了正的確現機器人與計算機的通訊，固然需要選報正確的紅外放射器的安裝端口。這是同學很簡單理解的。

假如在本課教學中只挑選了樂高機器人，老師在教學過程可適當第 4

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拓展介紹ROBOLAB管理中的其他功能。

2．2．4下載RCX固件

RCX固件可以理解RCX的操作系統(tǒng)。下載固件的辦法比較容易，教學時應講清晰圖2-13RCX顯示器代表的意義。

第3課制作能行走的機器人

目的意義概述：本課主要想通用制作一個能行走的機器人，讓學習親身體驗機器人制作的基本步驟。通過活動熬煉學生們的動手動腦能力。本課的重點是體驗機器人制作過程，難點是ROBOLAB編程環(huán)境及編程辦法。

教學建議：將本兩分為2課時完成，第一課時完成機器人的搭建及ROBRLAB 編程環(huán)境的熟悉；第2課時，完成為機器人編寫程序和調試機器人。

3．1機器人制作的基本步驟

在中學校機器人活動中，機器人的外型經常被做成車的外型，為了打破這一固有思維，老師可通過視頻展示各種外型、不同功能的機器人。

在展示的基礎上，讓同學理解設計制作機器人的四個基本步驟：

1、確立目標

2、搭建機器人

3、編寫程序

4、調試機器人

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3．2搭建機器人的“身軀”

本環(huán)節(jié)的目的是讓學生們熟悉搭建機器人所用到的各種積木件。有條件的小學應當學生親手動手摸一摸、試一試。

3．3制作能行走的機器人

3．3．1搭建“身軀”

樂高機器人的精華之一是它詳細豐盛的積木塊和靈便多樣的搭建方式。能行走的機器人，巧妙地應用了齒輪傳動和活賽桿。教學時中應讓同學理解傳動原理，不限制同學的思維，引導他們自行設計更好的機器人。

3．3．2進入ROIBOLAB編程環(huán)境

初看ROBOLAB編程環(huán)境會有眼花繚亂的感覺，老師應引導同學分類熟悉ROBOLAB的功能面板和工具面板。

老師應演示如何拖拉功能圖標，編寫程序。

3．3．3為機器人編寫程序

老師在上面講清了編程辦法后，這里可分組讓同學自己完成任務。由于，這個任務非常容易，教材也說得很清晰。

3．3．4下載程序

本環(huán)節(jié)的重點是講清晰程序的挑選。

3．3．5程序的執(zhí)行和測試

這個環(huán)節(jié)同樣可分組讓同學自己完成，老師的任務是協(xié)助同學解決他們解決不了的問題。

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第4課讓機器人送餐

目的意義概述：本課的目的是通過兩個詳細任務為教學載體，培養(yǎng)同學分析問題和解決問題的思維辦法。兩個任務從編寫程序的角度來講，都是解決機器人轉彎的問題，這是本節(jié)的重點。

4．1教機器人走正方形

本任務我們用納英特機器人完成，其目的是把學生的注重力集中在編程的算法上。

如何走正方形，對同學來講不是難點，難點在于如何控制機器人轉彎。這里有兩個問題：一是實際機器人馬達電源的接口與程序控制的馬達端口的對應關系是怎樣的？二是，如何實現轉彎運動。

老師應講清晰：普通從左到右，0號馬達，1號馬達；轉彎運動的幾種辦法可讓同學研究，差速轉動和反轉都能實現轉彎，實際應用時應看你是要轉大彎還是小彎而定。

本節(jié)的其次個難點是圖4-2中的程序，要求同學能理解就行了。

4．2讓機器人送餐

本任務用樂高機器人完成，其目的是皆顧兩種機器人器材的選取。

送餐機器人的搭建比較難，需要在教師的指導下完成。建議教學時分組完成，由一部分學生負責搭建，一部分學生負責編程。

關于任務描述：有條件的小學可以搭一個場地，條件普通的小學，可以畫一個場地，用一個方塊代替餐桌。

4．2．1解決計劃——時光控制

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本環(huán)節(jié)分為機器人的搭建和編程，可分組舉行。

程序的編寫難點在圖標的修飾量的設置，對此，需要老師演示，掃清障礙。4．2．2解決計劃二——角度傳感器控制

角度傳感器是同學接觸的第一個傳感器，教學時應讓同學理解，角度傳感器其實就是一個記數器，它記錄轉動軸轉過的圈數。

圖4-8的程序比較復雜，老師除了講清各圖標的意義外，還應說明圖標在功能面板中的位置。

第5課計算機程序與QBASIC語言

目的意義概述：本冊的編寫意圖之一是通過智能機器人活動為教學載體，學習計算機程序編寫的基本思想和辦法。本節(jié)主要學習什么是計算機程序、計算機語言等基本概念，并在此基礎上學習QBASIC語言。

本節(jié)的重點是：QBASIC程序的組成及格式以及QBASIC語言中的常量和變量，變量的數據類型。

本節(jié)的技能目標要求，學生們在理解例程的基礎上，能應用常數、變量以及函數編寫容易的程序。

5．1算機的程序與語言

5．1．1計算機程序

本小點通過兩個詳細的機器人控制程序，讓學生理解什么是程序。即：把解決問題的辦法、步驟，用計算機語言編寫成一條條指揮計算機動作的指令集，就叫計算機程序。

5．1．2計算機語言

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既然程序是由計算機語言編寫而成的，那么，什么是計算機語言它與人們使用的自然語言有什么相同和區(qū)分呢？

從規(guī)律的挨次首先應讓學生明了，計算機還“聽”不懂人類的自然語言，它只懂得二進制的“機器指令”。開頭人們用機器語言為計算機編程，后來改用“匯編語

言”，一種采納符號代表機器人指令的語言。不管是機器語言還是匯編語言，它們都依靠于詳細的計算機。

再后來，人們開發(fā)出了“計算機高級語言”，一種臨近人們自然語言和數學語言的計算機語言，它們與詳細的計算機無關，但計算機執(zhí)行這樣的語言編寫的程序之前，必需由解釋程序和編譯程序翻譯成詳細的計算機指令。

教學時，應理清什么是機器人語言、匯編語言和計算機高級語言，以及它們的進展歷程，但不詳細深究。

5．1．3程序的結構

程序的好壞與程序的結構直接相關，計算機語言中提供的循環(huán)程序結構、條件分支結構是解決實際問題的突破口。在此，可容易提醒學生，程序的執(zhí)行并非從第一條指令挨次款待到最后一條指令。

5．2 QBASIC語言簡介

5．2．1QBASIC程序的組成

QBASIC程序的組成是QBASIC語言編程的商定，也是程序編寫時必需遵守的規(guī)矩。對此，老師應對照詳細的例程說明，避開空洞地說教，否則說了同學也記不住。

5．2．2常量和變量

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常量和變量是計算機語言中的基本概念，教學時同樣應通過詳細的例子說明，以協(xié)助理解。

5．2．3變量的數據類型

變量的數據類型是計算機語言所特有的（普通在數學中不區(qū)分變量的類型），緣由是不同的數據類型，計算機的存儲空間和方式不同。所以，在編寫程序使用變量之前，須說明變量的數據類型。對此，同學是能夠理解的。

5．2．4QBASIC語句的格式

基本格式：語句定義符語句體

這里建議：以例程2講解語句的格式，同進說明各語句的功能。程序都是一些容易的鞏單詞，同學在理解上應當沒有障礙。

5．2．5QBASIC的函數

計算機語言中的函數相當于數學中的公式。用QBASIC語言控制機器人的動作使用得最多的函數是MOTOR和SLEEP，應當說這兩個函數都不難理解。我們可通過延伸機器人運動的時光或提高機器人的運動速度等詳細問題，協(xié)助同學理解它們。

第6課程序設計流程圖

目的意義概述：學習了計算機語言，接下來就可以用計算機語言編寫程序，解決詳細問題了。本課的目標是了解程序設計的普通步驟及流程圖，學會用流程圖表示問題的解決過程。

本課首先通過讓機器人走正方形這一任務，說明程序設計的普通步驟，再在此基礎上引入程序流程圖的概念及表示辦法。最后通過“前方有障礙，STOP”這個詳細實例的應用，讓同學親歷，問題分析、機器人的搭建，程序設計和編寫、調試的過程，從而構建分析問題、解第 10

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決問題的思路和辦法。流程圖是本節(jié)的重點。建議用兩課時完成。

6．1程序設計的普通步驟

本小點同學不難理解，可略講。值得注重的是應讓同學理解“算法”這一概念。

6．2程序流程圖

程序流程圖是本課的重點，首先可通過圖6-1說明，像這樣用圖框描述解決問題或執(zhí)行任務的辦法、思路或算法的圖叫程序流程圖；然后再引導同學觀看，不同的操作用不同外形的框表示，箭頭表示了計算機處理或執(zhí)行的規(guī)律挨次。建議第一課時到此為止，剩下的時光可讓同學畫出送餐機器人程序的流程圖，通過實物展臺或視頻展示的辦法，講評同學作業(yè)，以檢查同學的把握狀況。

最后總結流程圖的優(yōu)點。

6．3應用舉例：前言有障礙，STOP！

本小節(jié)是前部分學問的詳細應用，對同學來說問題是全新的。教材提醒的問題容易，目的是把同學的注重力和思維放在問題的解決辦法和過程上來，而不是自怎樣求解這個問題。

6．3．1任務描述

任務描述也是任務解決需達成的目標，可以說在機器人活動中，能預備描述出任務目標，任務已經解決一半了。建議通過動畫或視頻演示說明任務達成目標。

6．3．2任務分析

在機器人活動中，任務分析經常要從兩方面去思量，一是機器人的硬件搭建，二是程序實現的可行性。這兩者經常又是相輔相成的，第 11 頁/共 33

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也就是說，不同的搭建需要不同的程序。有的教師可能會認為機器人的搭建不是信息技術的內容，而

我們認為，機器人的搭建不僅是信息技術的內容，而且是重要內容。試想，機器人感觸其周圍環(huán)境，不正是感測技術嗎？

本節(jié)的任務分析，建議讓同學研究。首先作為機器人來說，它怎么感觸到有無障礙物，自然學生們會想到，需要有一個檢測是否有障礙物的元件；其次，機器人的行為動作是怎樣的？無障礙物怎么辦？有障礙物怎么辦？

6．3．3機器人的搭建

這里機器人的搭建很容易，老師可先搭好，讓同學觀看，熟悉紅外避障傳感器。老師應可通過實物投影儀講解紅外避障傳感器的結構。

6．3．4設定檢測距離

紅外避障傳感器是感測技術的常用傳感器，對此同學也很簡單理解。教學時，應注重講清晰檢測距離的調節(jié)辦法。有條件的小學可分組試驗。

6．3．5程序流程圖

這個程序流程圖比較容易，可讓同學研究完成。

6．3．6QBASIC程序

程序的實現辦法無數，可能成犯難點的是紅外避障傳感器檢測到有無障礙在程序中的表達式是怎樣的。

可用下面的表格表示：

建議：假如同學能力強的，可引導同學研究程序的編寫；對于能第 12

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力普通的，只要求能理解程序就行了。

最后，下載程序，運行，調試，按照機器人停止點距障礙物的距離，老師可適當調節(jié)距離，讓同學體味檢測距離的作用。

探究活動：

機器人前方遇障礙，右轉90度后繼續(xù)直線前進。

這個任務是應用舉例的連續(xù)，可引導同學在前一任務的基礎上修改。

第7課機器人的“感覺器官”

目的意義概述：通過前一課的學習，我們知道機器人可以通過紅外線傳感器感知障礙。本課類比人的感覺器官，熟悉機器人的傳感器，了解幾種常見傳感器的原理和作用。教材支配了三個探索性試驗，建議用二課時，第一課時完成7.1-7.3，其次課時完成7.4-7.5和探索活動。

教學時始終應讓同學明了一個道理，那就是，機器人與機器最顯著的區(qū)分在于，機器人對外界環(huán)境具有規(guī)律推斷和思維的能力。那么，機器人是如何感覺環(huán)境變化的呢？它是靠各種傳感器。傳感器實質上是一些特別的電子元件或裝置，它能感觸或響應特定的被測量的物理量或化學量，并將其轉化為電信號。

7．1機器人的“嘴巴”和“耳朵”

明確機器人的“嘴巴”和“耳朵”其實就是機器人的發(fā)聲和聽覺裝。教學時讓同學了解，目前人們還只能讓機器人感知聲音的有無或強弱，還不能識別音色。要讓機器人熟悉人的聲音，還有待科學家的努力。

容易的聲控傳感器很簡單實現，教材介紹了納英特機器人的聲控傳感器。

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教學建議：

1、熟悉納英特聲控傳感器；

2、明確納英特聲控傳感器是模擬傳感器，檢測環(huán)境聲音的相對強度；

3、會正確銜接納英特聲控傳感器；

4、將“試驗一：檢測環(huán)境聲強的相對值”作為探索性試驗。

7．2機器人的“眼睛”

視覺傳感器是機器人身上至關重要的傳感器。因為目前還找不到能代替人眼這樣精密的視覺傳感器（既能辨別色彩，又能推斷距離）。人們只好按照不同的用途制作出不同的視覺傳感器，如有檢測距離的紅外傳感器或超聲波傳感器；有能辨別色彩的光電傳感器或灰度傳感器。

教學建議：教材對紅外傳感器和灰度傳感器的原理講述非常清晰，同學易于理解，可指導同學閱讀。活動重點應放在“試驗二：檢測迷宮場地地面和白線的灰度值”上。固然，也可檢測不同物體表面色彩的灰度值。

假如是使用樂高光電傳感器，也可以檢測不同色彩的物體的光值。

7．3機器人的“鼻子”

機器人的鼻子其實就是一個煙霧傳感器。建議教學時容易介紹。

7．4機器人的“觸覺”

機器人的觸覺傳感器無數，教材中只介紹了觸碰傳感器和溫度傳第 14

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感

器。

教學建議：因為有前面的基礎，本節(jié)的試驗三，可以讓同學自主探索

完成。

7．5機器人的能源

機器人的能源普通來源于電池的化學能。

探究活動：

本課的探索活動效果顯然，趣味性強。建議制造條件讓同學動手去做。

第8課機器人走迷宮

目的意義概述：前面學習了機器人的傳感器和程序的編寫。作為應用，教材選用了機器人走迷宮，目的是通過機器人走迷宮問題的分析和求解，培養(yǎng)和提高同學分析問題和解決問題的能力。

本課1-3小節(jié)重在問題的分析和機器人的搭建；4-6小節(jié)為程序的編寫、保存和調試。

建議：本課用兩課時，1-3小節(jié)為一課，4-6小節(jié)為其次課時；機器人硬件條件不夠的小學可將本課與下一課重組，在仿真環(huán)境下學習和練習。

8．1任務描述

本節(jié)主要是讓同學明確機器人走迷宮所需完成的任務，教學時可第 15 頁/共 33

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用納英特仿真軟件“迅速啟動項目”仿真演示。

8．2任務分析及算法

可組織學生研究，假如是我們人來完成走迷宮，你會怎么走？在此基礎上引入迷宮定則。

確定左手或右手定則后，再進一走研究，在迷宮里行走過程中可能碰到的幾種狀況：

下面是左手定則的三種狀況：

（1）前方有障礙

（2）前方無障礙左方有障礙

（3）前方無障礙左方無障礙

進一步研究，在上述三種狀況中，機器人應做出怎樣的反應？

8．3走迷宮機器人的搭建

機器人的搭建，涉及到兩個問題，選用什么樣的傳感器來推斷障礙物？傳感器如何安裝？這實質上就是上一課傳感器學習后的應用問題。可組織學習研究解決計劃。

8．4機器人走迷宮程序流程圖

有了前面的分析，畫出程序流程圖不是難事。

8．5機器人走迷宮的QBASIC程序

按照流程圖寫程序，難點在于QBASIC語言的表達。已經寫出的程序同學要讀懂不難，難在自己寫程序。再有就是程序中馬達參數第 16

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的調節(jié)，實際上馬達參數的調節(jié)與場地有關，必需仔細觀看機器人的運動后，才干得到正確的參數。

建議：對程度普通的同學，只要求能讀懂程序就可以了。

有條件的小學，應支配時光調試程序。

8．6程序的保存

新版的納英特編程軟件保存操作容易多了。

探究活動：

活動1：

建議改為：假定機器人前方紅外傳感器接10號數字傳感器端口，要求機器人前方有障礙特，左轉90度，否則直行。

本目題實質上是在理解前面程序的基礎上的改寫，也是條件推斷語句的練習。 If digital(10)=1 then

Motor (0,-70)

Motor (1,70)

El

Motor (0,100)

Motor (1,100)

End

答案不唯一，老師慶鼓舞同學寫出不同的程序段。

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活動2：

這是一個容易的機器人活動，對場地要求不高。在機房就可完成。

第9課在仿真環(huán)境中走迷宮

目的意義概述：教材支配本課的目的，一方面是學習如何在仿真軟件中搭建場地和機器人，另一方面是利用仿真軟件開展機器人活動，彌補硬件條件不足。

實際新版的納英特仿真軟件，較教材中介紹的軟件操作更容易。

本課可完成兩課時，第一課時，熟悉軟件，搭建場地；其次課時，搭建機器人，仿真運行。

9．1熟悉機器人仿真系統(tǒng)

初三的同學使用納英特仿真軟件，很簡單上手。這一節(jié)主要應通過“迅速啟動”感觸三維立體仿真系統(tǒng)，同時會變換不同視角，觀看機器人的運動狀況。

9．2在仿真系統(tǒng)中搭建場地

場地的搭建包括（1）畫場地底圖（2）導入場地圖（3）搭建場地實物本小節(jié)的難點在搭建場地實物。

教學建議：老師可支配詳細而容易的操作任務，讓同學練習。

9．3在仿真環(huán)境下搭建機器人

機器人的搭建包括馬達、輪子和傳感器的安裝。這部分內容教材寫得很具體，新版的軟件也比較好用。

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老師只要支配足夠的時光讓學生們上機實踐就可以了。

9．4在仿真環(huán)境中測試機器人

仿真運動包括：（1）機器人組隊設置（2）機器人與場地的合成（3）仿真運行

對學生來說，按提醒操作，問題不大。

第10課軌跡機器人

目的意義概述：軌跡機器人是機器人活動應用的又一個典范，本課教材以軌跡機器人活動任務為載體，學習樂高光電傳感器的工作原理、使用辦法；以及ROBOLAB的編程技巧，主要學習條件分支和跳轉圖標的使用。從思維訓練的角度上講，本課分離就單光感和雙光感機器人走軌跡舉行了任務描術和算法分析，對開辟學生的創(chuàng)新思維詳細一定的協(xié)助和借鑒。

建議：本課用二課時，第一課時完成1、2小節(jié)，單光感走軌跡；其次課時完成第3小節(jié)雙光感走軌跡。

10．1光電傳感器是怎樣工作的

本節(jié)主要介紹了光電傳感器的工作原理，樂高光電傳感器的使用辦法。就原理部分，同學很簡單理解。教學中應著重介紹樂高光電傳感器的使用辦法，特殊是如何檢測物體的光值。

老師應指導同學仔細完成P65的試一試。

10．2單光電傳感器實現走軌跡

單光感走軌跡只能是單線軌跡，為此，老師應預備一個容易的場地。

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本任務涉及到機器人的搭建、算法分析、程序的編寫、下載運行和調試，四方面的問題，對學生來講都是全新的，下面就這四方面提出建議：

1、機器人的搭建，不是我們教學的重點，加之這樣的機器人的

搭建也不是很復雜，老師可先搭建好，與同學一起分析為什么

這樣搭就行了。

2、算法分析，是思維的高級訓練，老師可制作一個容易的動畫

演示，協(xié)助同學理解。流程圖能直觀、清楚的表示算法分析。

3、程序設計：作為例程，老師可先介紹程序，讓同學理解程

序。再演示程序的編寫。

在ROLBLAB中，常用跳轉圖標實現無限循環(huán)。

分支圖標可實現各種條件分支，本例中的光感分支圖標實現了，

按照光電傳感器不同的反饋值，讓機器人做出不同的動作反應。

4、程序的保存、下載、運行和調試

樂高機器人程序的保存、下載都很容易。

關于程序的優(yōu)化，可引導同學研究，圖10-5所示的程序有什么不足？為什么？從而進一步思量，怎么制作一個全自動機器人。另外，作為思維訓練，應讓同學明了，傳感器自主采集數據是信息技術應用的重要組成部分。

10．3用雙光感實現走軌跡

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從任務描述看，本任務比前一個任務多了一個“十字”路口，老師應引導同學分離出圖10-12所示的幾種狀況，并讀懂圖10-13所示的程序。

建議：本課時的重點應放在機器人的調試上。

第11課可監(jiān)控大事的機器人

目的意義概述：大事控制技術是信息技術中傳感技術、自動控制技術的重要內容。同時大事控制也是解決多任務并發(fā)問題的一種有效途徑。教材支配本課既是學習多任務（大事）監(jiān)控處理的辦法，同時又有利于提高學生們分析問題和解決問題的能力。

本課的重點是大事監(jiān)控的思維訓練，難點是理解本課的程序流程圖和程序。

11．1什么是大事控制

本小節(jié)主要是讓同學理解什么是大事、什么是大事監(jiān)控。

所謂大事，容易地理解就是一段時光內發(fā)生的事情、或事物變化。

大事監(jiān)控是指關注大事是否發(fā)生，當大事發(fā)生后做出什么樣的響應和處

理。

建議：教學時多用學生們認識的實例說明。

11．2 RCX對大事的監(jiān)控

本小節(jié)的重點應讓學生知道大事監(jiān)控分為定義大事、監(jiān)控大事、大事著陸和停止監(jiān)控四個步驟，并熟悉相應的圖標。

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千里之行，始于足下

ROBOLAB對大事的監(jiān)控用以下四步：

1、定義大事：即大事觸發(fā)的條件

2、監(jiān)控大事：即關注大事的發(fā)生。假如只是定義了大事，沒有開頭監(jiān)控

大事，即使大事發(fā)生了，處理器也不會對大事做出響應。

3、大事著陸：指大事觸發(fā)后的著陸點，其后是大事觸發(fā)后，所做出的響

應命令。

4、停止監(jiān)控：指程序結束對大事的監(jiān)控。

以上四個操作中，定義大事是難點。

11．3三光電傳感器軌跡機器人的制作

11．3．1問題解決策略

問題解決策略分為硬件搭建和軟件實現，二者是相輔相成的。

教材中所用的硬件搭建是經典的三光感小車，老師可事先搭建，并向同學介紹這樣搭建的優(yōu)點。

優(yōu)點：動力后驅，具有強勁的動力，兩輪距離較大，具有較大的動力力矩（轉彎靈便）；三光感成“品”字羅列，有利用黑線的檢測，減小檢測黑線后的擺幅。

循線策略分析：這是訓練同學思維能力的良好載體，是教學分析的重點。11．3．2程序流程圖

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讓知識帶有溫度。

初看圖11-5的程序流程圖會有眼花繚亂的感覺，教學時應注重理清思維規(guī)律。

容易地說就是：初始化環(huán)境條件（包括環(huán)境光的檢測、大事的定義等）；

大事分支：即假如紅色大事發(fā)生，如何處理；藍色大事發(fā)覺如何處理；兩大事同時發(fā)生如何處理。

以上述規(guī)律層次去分析流程圖，能協(xié)助同學理清思路。

11．3．3程序

圖11-6的程序與流程圖對應理解應當說不是很困難。程序理解上的難點在于“大事的值”上，老師應說明因為有多個監(jiān)控的大事，而大事的著陸點惟獨一個，那么如何區(qū)分是哪個大事發(fā)生了呢？最大的方法就是通過“大事的值”去區(qū)別，再按照大事的值分支，當不同的大事發(fā)生，實現不同的響應和處理。

第12課機器人滅火——尋覓火源

目的意義概述：機器人滅火可以說是一個大型的綜合任務，所涉及到的傳感器的應用和程序的處理都比較復雜，同時，它又是培養(yǎng)同學綜合應用所學學問解決實際問題的一個典型實例。教材以納英特機器人滅火活動為載體，化整為零，從容易到復雜一步一步的引導同學完成滅火任務，這樣做既簇擁了教學難點，將灰度傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鳌⒙暱貍鞲衅饕约澳K化程序結構思想溶入教學中。

建議：本課分兩課時完成，第1、2節(jié)為第一課時，第3節(jié)為其次課時。

12． 1 滅火試驗及場地簡介

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千里之行，始于足下

此小節(jié)目的在于讓同學明確任務目標，可讓同學自行閱讀。

12．2 簡易滅火機器人的制作

本節(jié)的重點是熟悉納英特灰度傳感器及其使用辦法，并會用灰度傳感器檢測物體表面的灰度值。而本節(jié)的任務1可作為灰度傳感器的應用實例。

任務一只要求機器人能推斷自己是否進入警線。

12．2．1 簡易滅火機器人的搭建

要求：1、熟悉地面灰度傳感器，并會正確安裝；

2、知道灰度傳感器屬模擬傳感器，普通來說，物體表面色彩越深，

灰度值越大；白色（淺色）物體，灰度值小于125，黑色（深色）物體，灰度值大于125；

3、理解圖12-4的程序，會正確檢測物體表面灰度。

12．2．2 滅火程序

到現在讀懂圖12-6的程序并不困難。

12．2．3 測試

建議：老師可自制一個簡易場地，讓同學分組完成滅火任務。

12．3 使用火焰?zhèn)鞲衅鲗ひ捇鹪礈缁?

用檢測是否“看”到白線的辦法滅火很不科學，同學很自然地會想到是否有一個能檢測火焰的火焰?zhèn)鞲衅鳌?

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12．3．1火焰?zhèn)鞲衅?

作為信息技術，正確采集有利信息十分重要。因此，按照火焰特征，制作的火焰?zhèn)鞲衅髂苡行У臋z測和推斷火源的位置。

至于火焰?zhèn)鞲衅鞯姆答佒蹬c火源的距離及方位的關系，教材把它作為探索性試驗，為既有利于老師組織教學活動，又有利于培養(yǎng)同學探索性學習的愛好和能力。

12．3．2 能尋覓火源的機器人搭建

因為有前面的基礎，這里的搭建很簡單。

12．3．3 教會機器人尋覓火源

這是一個探索性試驗，我們希翼學生在讀懂程序的基礎上，通過試驗，發(fā)覺火焰值與火焰距離以及方位的關系。

12．3．4 尋覓火源滅火的兩個任務

這兩個任務，有條件的小學也可作為探究性試驗。硬作條件不足的小學，可在仿真環(huán)境下完成。

任務2與任務1的算法一樣，只是以火焰值來推斷滅火的有效位置。

任務3實質上是任務1和任務2的綜合，滅火條件是復合條件，即：火焰值達到有效距離，并且進入警戒線。

第13課機器人滅火——迷宮滅火

目的意義概述：本課是迷宮機器人和滅火機器人的綜合。本課的重點應放在分析問題、解決問題的思維以及程序的模塊化結構上。換第 25 頁/共 33

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千里之行，始于足下

言之，本課的機器人滅火任務的完成只是作為學習的一個結果，甚至可淡化試驗，利用仿真軟件協(xié)助同學理解，這樣可減小真切試驗中一些不確定的干擾因素，把注重力集中在思維訓練上。

建議：本課用兩課時第一節(jié)為第一課時，結構化程序設計和其次節(jié)為其次課時13．1迷宮機器人的制作

13．1．1迷宮滅火的策略

可借助仿真軟件，比如把火焰放在房間2或房間3，組織同學研究滅火計劃。引導同學得出迷宮滅火策略，沒有發(fā)覺火焰，走迷宮，尋覓火源；發(fā)覺火焰，啟動滅火程序。

13．1．2 迷宮滅火的流程圖

圖13-1所示的滅火程序流程圖，十分符合人的思維習慣，老師應很好的加以利用。左邊的模塊化程序流程圖，容易，清楚。右邊的程序流程圖，

是左邊流程圖的細化。即啟動滅火程序，詳細要做什么？又該怎樣走迷宮尋覓火源。

程序流程圖的細化，實質上將程序分成了兩個分支，每個分支只完成該分支所要解決的問題。另外，對復雜任務，我們還可以分工合作，一部分人解決發(fā)覺火焰后如何滅火，一部分人解決尋覓火源的問題。這樣的教學，我們不僅教給了同學分析問題和解決問題的辦法，而且提倡的合作精神。這才是教學的根本。

13．1．3 迷宮滅火機器人的搭建

這里的機器人實質上是迷宮機器人和簡易滅火機器人的綜合。建議通過仿真練習機器人的搭建。

13．1．4 迷宮機器人滅火程序

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要求同學能讀懂程序。

建議：通過仿真滅火協(xié)助同學理解程序。

結構化程序設計

結構化程序設計思想作為學問窗介紹，要求同學能理解就行了。

關于主程序和子程序的關系，可歸納為：主程序排列滿足什么條件，需要完成什么任務；而子程序則回答，如何去完成相應的任務。

13．2 聲控啟動滅火機器人

本節(jié)可以說是前面的大綜合。要求能讀懂程序就行。

第14課機器人試驗室

目的意義概述：前面我們提到的機器人基本上都是一輛車，一輛智能化的小車。通過傳感器，感觸環(huán)境的變化，采集數據，再按照程序做出相應的處理和響應，所涉及到的信息技術，主要包括傳感技術和自動控制技術，但還未涉及到信息的采集后的分析、處理和加工。為了拓展同學裝的思維和學問面，本課我們將學習如何利用ROBOLAB軟件建立一個機器人試驗室，并在此基礎上設計一個容易的物理試驗裝置，通過編寫程序，體驗數據的采集、上傳、分析和處理的全過程。

對課對老師和教學設備要求都比較高，建議作為演示教學，目的是讓同學體驗試驗辦法和過程。

14．1建立自己的主題

ROBOLAB試驗討論是在討論者級別中完成的，在開頭試驗之前，需要創(chuàng)建一個試驗主題。

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千里之行，始于足下

本節(jié)的重點，應讓同學明確一個試驗項目所經受的五個步驟。

1、使用傳感器設計和搭建試驗

2、編寫程序，告知RCX需要采集的信息；

3、開頭試驗，采集信息；

4、上傳數據（信息）；

5、分析數據

14．2 我的第一個試驗

大家都知道，蒸發(fā)要吸熱，物體溫度要降低，但物體溫度降低了多少？經過多長時光溫度降到最低？要得到相關的數據，并制成溫度變化曲線還真不是一件簡單的事，但智能機器人試驗，確可以輕易的做到。

14．2．1 設計和搭建試驗

利用樂高溫度傳感器，很簡單設計出容易的試驗裝置。

試驗要求：讓RCX每隔3秒鐘采集一次溫度數據，1分鐘后停止采集。

14．2．2 程序的編寫

這里我們用的是討論者編別中的編程者級別1，即最容易的討論者程序，程序雖然容易，但它仍包含了數據的采集思想：即采集什么數據，數據采集的速度以及結束采集的條件。這是教學的重點。

14．2．3 下載程序

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與編程者級別一樣。

14．2．4 開頭試驗

這個試驗很容易，試驗時光也不長。

14．2．5 上傳數據

上傳數據是本節(jié)的難點。這里包括：

1、數據集名字，相當于數據保存文件名；

2、數據桶色彩，相當存儲數據的變量名；

3、桶名稱，可用來表示物理、化學量的名稱和單位；

4、數據格式，指以不同的統(tǒng)計方式表示數據，常用的有波形圖和直方

圖。

14．2．6 查看和比較數據

通過查看我比較數據我們可以觀看到溫度的變化曲線，查看什么時刻溫度最高和最低，分離為多少等。

14．2．7 計算

計算是對數據的分析、處理和加工。

14．2．8 試驗報告

可生成圖文并茂的試驗報告。

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第15課綜合實踐活動——“陽光尋找者”的制作目的意義概述：作為本冊書的綜合實踐活動，教材主要從兩方面考慮：一是突出綜合，包括本冊信息技術學問的綜合和學科學問的大綜合（也叫學問的整合）；二是突出同學的實踐活動。

學科學問的整合方面，在“準備試驗——太陽能小車”一節(jié)，教材用樂高太陽能電池板和電容器，通過容易的試驗驗證了光具有能量，并且光能可以轉化為電能或其它形式的能，能量還能儲存。試驗容易，效果顯然。

在“陽光尋找者”實踐活動中，我們利用光電傳感器，設計了一個能自動追隨陽光的智能小車，智能小車詳細自動檢測什么方向陽光最強，并始終面向陽光最強的方向，包含了信息技術的感測技術、通訊技術和自動控制技術。同時，智能小車具有自動采集數據的功能。活動中我們還設計了對采集的數據舉行分析、處理和比較環(huán)節(jié)。實質上，陽光尋找者還是一架太空智能探測器。

15．1 準備試驗——太陽能小車

圖15-1容易的裝置，在一盞200W臺燈光芒的驅動下，就能運動，真的十分奇特。

試驗一：驗證樂具有能量

試驗二：電容器能儲存電能

這兩個試驗效果同樣顯然。

建議：老師演示上述試驗。

15．2 “陽光尋找者”的制作

15．2．1試驗目標

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本試驗要求同時達到下面三方面的要求：

1、小車能自己調節(jié)自己的方向，總是面對光芒最強的方位，并可以

RCX液晶顯示屏上顯示當前的光值；

2、小車搭載了太陽能電池板和電容器，太陽能電池板對電容器充

電；

3、小車在尋找陽光的過程中，采集了各個方向的光值。

15．2．2 如何實現目標

初看起來任務很復雜，其實上述三個目標是分別的。

為實現第一個目標，首先，小車要能自動轉動；第二是小車原地轉動一周后，并記錄下光芒最強的值；第三，再次轉動到光芒最強的方向，停止；第四，小車停下的過程中，不斷監(jiān)測當前的光值，當光值下降2%后，重新定位光芒最強的方向。

其次個目標是為電容充電，只需要將太陽能電池板與電容器相連，試驗的過程中向來充電。

第三個目標，采集光值，只要在程序適當的地方，告知RCX采集什么數據，數據存放容器，采集速度和什么時候停止采集就行了。

15．3 給予“陽光尋找者”智力

本節(jié)是本課的重點也是難點。即為“陽光尋找者”編寫程序。編程環(huán)境是在討論者級別的編程者級別5，它較“發(fā)明家級別”的編程環(huán)境第 31 頁/共 33

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千里之行，始于足下

多出了數據采集的功能。15．3．1 討論者級別編程等級5

這里介紹了如何進入討論者級別的編程環(huán)境。

15．3．2 容易的數據采集程序

與數據采集相關的操作并不難理解：

1、是初始化傳感器，即指明要采集的數據端口的傳感器類型以及將

采集的數據存儲在什么數據集中；

2、開頭采集數據：指明何時開頭采集數據以及采集的速度和采集的

數據個數；

3、停止采集：指明何時停止數據采集。

圖15-7的兩個例程能協(xié)助同學理解數據采集程序。

15．3．3 陽光尋找者程序

這里只要求同學初步理解程序就行了。

15．4 開頭實驗，驗證結果

因為條件限制，估量實驗只能演示，但實驗過程具有很強的操作實踐性，同時對協(xié)助同學理解程序，提高同學學習愛好具有較強的促進作用。

建議老師制造條件完成教學任務

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