第1课认识新朋友.docx

1、第1课 认识新朋友第1课 认识新朋友 机器人仿真系统的应用与“直行”模块一、教学目标：1.了解机器人的功能，知道智能机器人的三个特点2.学会安装VJC1.5机器人仿真系统3.了解仿真系统的编程界面和仿真界面4.学习简单机器人程序的编辑与运行二、教学重难点：1.学会安装VJC1.5机器人仿真系统2学习简单机器人程序的编辑与运行三、教学课时：1课时四、教学设计：活动内容知识内容1.问题研究-智能机器人的特点动力来源于电池动作来源于声、光、电（完成任务的基本动作）识别环境的传感器（自主识别环境，完成任务的关键）可以编程控制的大脑机器人的形象（像人、不像人）智能机器人的三个特点（感觉、大脑、动作）DI

2、Y安装VJC1.5仿真系统进入编辑界面智多星：软、硬件基本要求2.认识VJC1.5仿真版流程图编辑界面工具栏四个模块库（执行器模块库、传感器模块库、控制模块库、程序模块库）每个模块库中的模块进入仿真环境界面3.认识VJC1.5仿真版的仿真环境界面信息显示区（顶部）环境显示区（下部）环境编辑区（左侧中间）可添加：障碍物、图带、声源、光源返回流程图编辑区（左上角退出按钮）智多星：设定障碍物和图带的大小（矩形的边长、圆的半径）设定图带的颜色声源强度范围和光源半径的范围80180之间的整数光源的渐变值范围1030之间的整数4.参加比赛-迈出第一步直行模块及其设置智多星：速度参数：-100到100之间的

3、整数正数前进、负数后退、“0”停止时间参数：最小值为0.001进入仿真环境、运行程序、返回编辑界面保存程序DIY机器人直行速度和时间之间的关系机器人往返跑机器人跑多边形创作天地机器人走四边形、机器人走三角形参考提示通过调整机器人转向时间来调试转向角度教学反思： 本课是起始教学内容，内容虽然简单，但是需要学习的内容比较多，教学中可以通过简单任务的完成过程，了解仿真系统、学习编程操作和仿真运行程序。第2课 无脚走天下 “启动电机”模块和“延时等待”模块一、教学目标：1.学会“启动电机”模块、“延时等待”模块和“停止电机”模块的设置与应用2.掌握机器人转圈时两轮电机功率的设置方法3.找出机器人转圈弧

4、度大小与两轮电机功率设置的规律4.通过绕标场地的搭建，掌握场地存储、加载的方法二、教学重难点： 1.学会“启动电机”模块、“延时等待”模块和“停止电机”模块的设置与应用 2.掌握机器人转圈时两轮电机功率的设置方法三、教学课时：1课时四、教学设计：活动内容知识内容1.机器人转圆圈从直线到曲线问题的提出2.问题研究-从简单问题出发用“启动电机”、“延时等待”和“停止电机”模块实现机器人走直线通过“显示轨迹”按钮显示行走轨迹两轮电机功率相同3.问题研究-尝试改变改变一个轮子的电机功率观察行走轨迹4.问题研究-对应的变化会让你发现规律两轮电机功率相同机器人走直行两轮电机功率不同机器人往功率小的一侧转动

5、DIY调整“延时等待”使机器人走一个完整的圆圈调整两电机功率之差，观察、总结机器人转弯大小的规律两轮电机功率之差越大转弯弧度越小两轮电机功率之差越小转弯弧度越大5.让机器人围绕着两个圆标绕“8”字建立绕标场地制作场地 - 保存场地 - 加载场地编写走“8”字程序机器人置于两标中间顺时针走一个圆圈机器人置于两标中间逆时针走一个圆圈DIY走“8”字将以上两段程序按先后顺序合二为一走“s”形将走“8”字程序修改为顺时针走半圈接逆时针走半圈一轮电机功率为0，一轮电机功率不为0右轮电机功率为0，以右轮为圆心顺时针转圈左轮电机功率为0，以左轮为圆心逆时针转圈电机功率一轮为正，另一轮为负，绝对值相同右轮为正

6、，左轮为负，以机器人两轮中间为圆心，逆时针原地转圈左轮为正，右轮为负，以机器人两轮中间为圆心，顺时针原地转圈创作天地：完成图2.15的圆形组合图案程序参考提示：1.左转60- 顺时针画圆 - 右转120- 顺时针画圆 - 右转120- 顺时针画圆2.在前一课创作天地中，画三角形图案中用到过转120，可作为本例转向速度和转向时间的设置参考。教学反思：本课从“直线运动 - 圆弧运动 - 圆的运动 - 8字运动 - S形运动 - 绕标运动”任务的逐步完善、修改、调试的过程中，逐步完成机器人的绕标任务。在学习过程中希望引导学生感受、体会完成任务的过程，并总结出圆弧大小与两轮电机功率之间的关系。第3课

7、我的本领大循环模块与执行器模块组合应用本课教学目标1.理解循环结构在程序中的作用，学会“多次循环”模块的运用。2.学会“转向”、“发音”、“设置眼睛”、“显示”等模块的设置与运用。3.体会每次重复动作后添加转向动作的作用4.理解转角大小与转向时间和转向时电机功率的关系教材分析 本课从画圆后转向动作的反复执行需求引入了“多次循环”模块和“转向”模块，为了实现机器人的“人机对话”功能，使机器人在行走过程中可以显示机器人的状态信息，发音等，本课还学习了“发音”、“设置眼睛”、“显示”模块等。教学设计活动内容知识内容1.问题研究-如何让机器人完成圆形组合图案画一个圆圈后右转90以上动作重复执行4次控制

8、模块库中选择“多次循环”模块将动作置于循环模块中作为循环体设置循环次数DIY修改循环次数和转向时间，观察图形变化提示：“转向”模块设置时，速度一定，改变转向时间，转角大小随之变化延长画圆时间提示：可改变下一个画圆的起点。2.问题研究-机器人的本领发音模块的功能显示模块的功能设置眼睛模块的功能3.新的尝试-人机对话显示模块、延时模块、前进模块添加“设置眼睛”模块添加“发音”模块创作天地机器人走正方形或正多边形参考提示图3.13 正方形组合图例程序：将画正四边形后右转45的程序段，循环执行8次。图3.14 三角形组合图例程序：先左转30-画小正三角形后画三角形的一条大边的程序段循环3次教学建议教学

9、中建议从机器人走圆形的程序入手，然后给出图3.1的任务要求，分析其算法引入循环和转角的需求，从而体会“多次循环”模块和“转向”模块在本任务中的必要性。在完成本任务后，启发学生改变转向的角度和循环次数以观察、摸索规律，以便完成机器人组合多边形程序的规律。第4课 嘹亮的歌声子程序设计与机器人发音本课教学目标1.了解子程序的概念2.通过音乐程序体会设置子程序的必要性3.学会子程序的创建、编辑和运行教材分析 本课通过音乐程序的制作引入了“子程序”模块，学习子程序的创建，子程序的编辑，在编写音乐子程序的过程中进一步巩固用“发音”模块创作音乐程序的方法。教学设计活动内容知识内容1.问题研究子程序概念的引入

10、2.新建子程序“新建子程序”模块新建子程序的命名返回主程序编辑子程序3.在子程序中编辑歌曲音乐子程序的编辑编辑音调选择修改音频编辑节拍选择修改音符教学建议 本课教学中应让学生感受子程序对简化程序结构的作用，使学生愿意在处理较复杂或重复程序段时，用建立子程序的方式实现程序的模块化设计。第2单元 超人的感觉一、单元概述 本单元通过“红外测障”模块和“亮度检测”模块的学习，了解传感器的功能和对传感器获取信息做出判断的必要性，学习传感器模块检测获取信息的方法，以及判断获取不同信息产生不同动作的方法。学习多种“条件判断”模块实现对不同动作的处理方法。二、学习目标1.掌握“红外测障”模块和“亮度检测”模块

11、的设置方法2.学会传感器模块的检测方法3.会用传感器模块对获取的信息进行判断4.会用“条件判断”模块设置变量进行条件判断三、重点难点重点：传感器模块的运用难点：用传感器模块或条件判断模块做多条件判断四、学时安排（共计4课时）第5课：忠诚的卫士 1课时第6课：看谁“躲”的快 1课时第7课：机器人“闹钟” 1课时第8课：机器人“扑火” 1课时第5课 忠诚的卫士红外传感器的检测与条件控制本课教学目标1.理解“永远循环”模块在传感器检测程序中的作用2.学会“红外测障”模块设置和运用方法3.学会用变量百宝箱设置存放传感器检测值的变量4.知道红外测障变量获取的检测返回值教材分析 本课在对红外传感器获取信息

12、检测的需求下介绍了“永远循环”模块，通过显示检测值的需求学习了在变量百宝箱中设置变量的方法，在仿真环境下建立障碍物并运行检测程序以观测检测结果，通过对检测到障碍后报警的需求学习了“红外测障”模块条件判断的设置功能。教学设计活动内容知识内容1.问题研究-机器人如何识别环境障碍物“永远循环”模块循环体内添加“红外测障”模块添加“显示”模块，显示测障结果显示红外变量值要用到“变量百宝箱”变量：是存放数据的地方变量百宝箱：箱子中装着可能用到的所有变量将机器人置于障碍物前的不同位置观察红外变量 ir_1 的检测值正前方有障碍：ir_1=4左前方有障碍：ir_1=1右前方有障碍：ir_1=2正前方有障碍：

13、ir_1=02.问题研究-如何让机器人“看”的远一点修改红外传感器的探测距离红外传感器的探测范围在10到80之间3.问题研究-让机器人看到障碍物时发出报警“红外测障”模块的判断功能条件判断：如果，条件设置为“无”，当条件成立时，表示无障碍；否则，也就是条件不成立时，表示有障碍，这时机器人发出报警声；创作天地让机器人一边报警一边往前运动参考提示：在“显示”模块前添加“直行”模块，在条件判断的“否”一侧的“发声”模块后添加“转向”模块。教学建议本课教学过程中希望强调智能机器人的三个特点在学习中的体现，让学生感受“红外测障”模块功能体现的“感觉”特点，“条件判断”模块功能体现的“大脑”特点，行走、发

14、声等功能体现的“动作”特点。第6课 看谁“躲”的快红外传感器的应用与避障运动本课教学目标1.理解机器人避障的策略2.学会为机器人设计避障程序3.掌握条件判断的程序设计方法4.通过“避障”问题策略的研究分析，提高编程的能力教材分析 本课首先从环境的“有障碍”、“无障碍”两种状态设计了如果有障碍启动电机，否则停止电机的避障程序。为了让机器人更好的在行走中避开障碍，提出了根据检测值确定障碍方向并避开障碍行走的任务，引入了对一个变量进行多次条件判断的编程需求。教学设计活动内容知识内容1.问题研究-让机器人在前进中遇到障碍物时停下来编写遇见障碍物停止的程序设置仿真环境观察机器人运动研究结论如果，无障碍机

15、器人眼睛为红色向前走。否则，遇到障碍机器人报警并停止前进。2.问题研究-让机器人在前进中避开障碍物自主运动红外传感器检测结果为两个状态：有障碍与无障碍返回四个检测值无障碍检测值为：0有障碍检测值分别为：1表示左前方，2表示右前方 ，4表示正前方。程序的描述如果 机器人 前进否则表示有障碍，再判断障碍来自哪个方向 如果 机器人则 右转 否则表示障碍不在左前，再继续判断 如果 机器人则 左转否则表示障碍不在右前，这时可以确定障碍一定在正前方， 所以机器人要后退 转弯（右转也行，左转也可）。显示检测值教学建议本课教学中在一个条件判断的基础上引入了多条件判断的编程需求，教学中应注重对避障行走策略的分析

16、，注意培养学生用语言描述条件判断程序段的能力，以加深对条件判断程序结构的理解。第7课 机器人“闹钟”亮度传感器的检测与设置本课教学目标1.掌握亮度传感器的检测方法2.知道亮度检测值范围和含义3.学会“亮度检测”模块的设置方法4.会分析简单的与亮度检测相关问题的解决策略教材分析本课首先引入了“亮度检测”模块及亮度检测的方法，学习了用“亮度检测”模块判断亮度检测值的方法，学习并分析了“闹钟”程序的编写。教学设计活动内容知识内容1.问题研究-机器人能看到“亮光”吗？“亮度检测”模块亮度传感器的检测值为0255之间的整数检测光线越强，检测值越小；检测光线越暗，检测值越大光源设置：光源的半径设置范围为8

17、0180之间的整数光源的渐变值设置范围为1030之间的整数2.问题研究-机器人可以像“闹钟”一样吗？用“亮度检测”模块的判断功能，确定获取的亮度检测值是否达到启动“闹钟”的亮度值。亮度判断的程序描述如果 表示天亮了， 闹钟发音并显示检测值；否则表示天没有亮， 继续检测并显示检测值。创作天地 让机器人边运动边检测亮度传感器，没有“看到”亮光继续往前走，“看到”亮光停下发音。参考提示：在机器人“闹钟”程序中，添加“停止电机”模块和“启动电机”模块。 亮度判断程序的描述： 如果 表示“看到”亮光， 则 停止电机 闹钟发音 显示检测值否则是没有“看到”亮光， 启动电机机器人继续直行 显示检测值教学建议

18、本课教学中应该让学生通过亮度检测总结亮度强度与检测值的关系，要让学生会根据需要设置光源，了解检测值获取的方式。第8课 机器人“扑火”亮度传感器的应用与追光运动本课教学目标1.掌握同时检测两个亮度传感器的方法2.会用“条件判断”模块判断“亮度检测”模块检测到的亮度值3.通过“飞蛾”问题策略的研究分析，提高编程实施策略的能力教材分析 本课学习变量设置，学会用两个变量分别检测左右光线强度的方法，分析趋光行走的策略，学习用多个“条件判断”模块对传感器检测值的判断和动作策略的设置。教学设计活动内容知识内容1.问题研究-如何让机器人的左右眼分别检测环境光线（检测左右眼的亮度检测程序）在“永远循环”模块中添

19、加两个“亮度检测”模块，一个用于检测左侧亮度，另一个用于检测右侧亮度。在第一个“亮度检测”模块的变量百宝箱中设置“亮度变量一”在第二个“亮度检测”模块的变量百宝箱中设置“亮度变量二”在“显示”模块中增加引用变量百宝箱中设置“亮度变量二”2.问题研究-能否让机器人像“飞蛾”一样靠近火源用“条件判断”模块判断“亮度检测”模块检测到的亮度值在“条件判断”模块的变量百宝箱中设置“亮度变量”以便判断其值用多个“条件判断”模块判断多个亮度检测值多个亮度检测值判断的程序描述如果 则表示已找到光源，机器人停止运动；否则表示光源不在左侧，再判断右侧； 如果 则 表示有光源机器人停止运动否则表示左右都没有找到光源

20、， 如果 表示左侧亮度强 则 机器人向左侧运动 否则 向右侧运动创作天地机器人远离火源（参考提示）：哪边光线弱机器人就向哪边运动教学建议 本课使用了“条件判断”模块对传感器的检测值作出判断，以实施相应的趋光策略，在使用“条件判断”模块时要学会正确地设置相应的传感器变量和条件设置。在编写机器人“飞蛾”程序过程中要进一步提高学生对问题分析的能力。第3单元 非凡的智慧一、单元概述 本单元学习“碰撞检测”模块的检测和应用，学习“碰撞检测”模块判断检测碰撞方向的复选框组合设置。在本单元还学习“地面检测”模块的检测和应用，了解到地面检测获取的信息是由地面反射光的强弱决定的。二、学习目标1.掌握碰撞传感器和

21、地面传感器的检测方法2.掌握碰撞传感器和地面传感器的设置和使用方法3.学会碰撞检测场地和地面检测场地的设置4.通过完成任务和问题研究提高机器人利用传感器获取信息处理问题的能力三、重点难点重点：碰撞传感器和地面传感器的检测难点：“碰撞检测”模块和“地面检测”模块在程序中的应用四、学时安排（共计2课时）第9课： 摩拳又擦掌 1课时第10课： 丢手绢游戏 1课时第9课 摩拳又擦掌碰撞传感器的检测与条件控制本课教学目标1.掌握碰撞传感器的检测方法2.掌握碰撞传感器的设置和使用方法3.学会碰撞检测场地设置4.会用“子程序”模块编写机器人功能模块程序教材分析本课学习“碰撞检测”模块的设置与检测方法，在仿真

22、界面设置障碍场地测试碰撞检测值，利用“子程序”分别编写了“前碰停”和“后碰停”的子程序。使模块化编程结构的程序设计思想得到更充分的体现。教学设计活动内容知识内容1.问题研究-机器人怎样感知身边物体的存在“碰撞检测”模块的应用（碰撞检测程序）在“碰撞检测”模块的变量百宝箱中设置“碰撞变量一”在“显示”模块中引用“碰撞变量一”，显示碰撞检测值在仿真环境设置障碍物，以检测机器人在遇到碰撞时的检测值2.问题研究-前方遇到碰撞时如何停下来 “碰撞检测”模块中判断条件的设置（关系运算符右侧复选框的选择）选中复选框：左前 + 右前 = 前 左后 + 右后 = 后 左前 + 左后 = 左 右前 + 右后 =

23、右“前碰停”子程序的描述如果 机器人 停止运动否则 前进“前碰停”子程序作为循环内容置于“永远循环”模块中3.问题研究-让机器人后退运动也能做到碰撞停在“碰撞检测”模块的变量百宝箱中设置“碰撞变量二”“后碰停”子程序的描述如果 机器人 停止运动否则 后退创造天地2.添加其他方向的碰撞运动模式参考提示：类似于机器人避障程序的判断过程，只是需要将对障碍的判断改为对碰撞的判断，避障的动作是避开，而遇到碰撞的动作要考虑的是后退后再避开。教学建议 本课教学中由于界面和行走方向的局限，建议将碰撞检测的重点放在前方碰撞、后方碰撞和无碰撞的检测上，待后面介绍真实机器人碰撞测试时再对其它方向的碰撞加以检测比较方

24、便。第10课 丢手绢游戏地面传感器的检测与应用本课教学目标1.掌握地面传感器的检测方法2.掌握地面传感器的设置和使用方法3.学会地面检测场地的设置4.通过“丢手绢”问题策略的研究分析，提高编程实施策略的能力教学设计活动内容知识内容1.问题研究-机器人如何按规定路线行走“地面检测”模块及地面灰度检测程序灰度检测场地的加载地面反射强度相同的图带检测值相同2.问题研究-利用机器人的地面传感器制作“丢手绢”游戏利用“启动电机”模块画圆的程序将多种颜色的圆形图带摆在机器人圆形轨迹上，制作丢手绢场地白色为机器人起点，红色为手绢丢下的位置即行走的终点丢手绢游戏中条件判断程序的描述如果 机器人 停止运动否则

25、机器人按圆形轨迹行走教学建议 教学中建议让学生了解地面检测的原理，使学生了解地面检测的是地面反射光的强弱，而不是颜色。第4单元 好友来相聚一、单元概述 本单元学习真实机器人的一些基本知识和操作方法，通过四种传感器（声音传感器、红外传感器、光敏传感器、碰撞传感器）的检测与应用，感受真实机器人的魅力。二、学习目标1.了解真实机器人的结构，学会为机器人自检2.学习对真实机器人传感器的检测3.通过任务应用学习控制真实机器人的运动4.通过真实机器人体会、解决机器人应用中遇到的一些问题三、重点难点重点：机器人四种传感器的检测难点：条件判断中对逻辑关系判断的设置、理解和应用四、学时安排（共计4课时）第11课

26、： 听话的朋友 1课时第12课： 跟踪运动战 1课时第13课： 向光明进军 1课时第14课： 创意演奏家 1课时第11课 听话的朋友真实机器人声音传感器的检测与应用本课教学目标1.会为真实机器人自检2.了解真实机器人的结构3.掌握真实机器人声音传感器的检测方法4.通过“听令”机器人程序的设计，提高问题分析、编程、实施真实机器人策略的能力5.学会“条件循环”模块的运用教材分析 本课是真实机器人的第1节课，除了学习声音传感器的使用外，还学习真实机器人的系统安装，了解了机器人的基本结构和操作方法。教学设计活动内容知识内容1.使用真实机器人前的准备工作安装VJC2.0机器人软件认识机器人的传感器机器人

27、的基本操作2.机器人自检程序用下载线连接电脑和机器人下载自检程序观察机器人检测结果3.问题研究-“听力”检测了解“麦克”的位置添加“声音检测”模块设置声音检测的显示时间（0.1到0.3）观察声音检测显示结果，以确定适当的“声音启动”数据4.问题研究-机器人如何“听令”出发“声音检测”模块设置为条件判断模式根据声音检测程序确定的“声音启动”数据设置条件判断式听令程序条件判断的描述如果 机器人前进否则 显示检测到的声音数值创作天地 使用条件循环，让机器人听到“发令”出发一次，即结束。参考提示：使用“条件循环”模块，条件循环控制的程序描述当 条件成立 则 执行循环体，然后返回执行循环判断命令；否则

28、退出循环，然后执行条件循环控制后面的命令。让机器人听到“发令”出发一次，即结束。（程序描述）当 表示机器人没有听到“发令”，返回循环继续检测声音否则表示机器人听到“发令” 退出循环，执行前进动作。教学建议由于局限性原因，仿真系统中没有声音传感器的功能，所以在真实机器人系统中介绍其功能。在教学中要关注学生对检测程序中延时等待时间的理解，使学生知道延时等待的时间决定了“麦克”的检测周期，也就是单位时间内检测的次数。第12课 跟踪运动战真实机器人红外传感器的检测与“跟踪”运动本课教学目标1.了解红外传感器的位置和功能2.掌握真实机器人红外传感器的检测方法3.会调整机器人红外检测的距离（删掉）4.会用“条件判断”模块为机器人编写“跟踪”程序，实施跟踪任务。教材分析 本课学习真实机器人红外传感器的功能，学习用“条件判断”模块设置条件判断功能，完成机器人“跟踪”程序的设计。教学设计活动内容知识内容1.问题研究-红外检测了解红外