机器人教案.docx
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机器人教案
机器人教案
第一周
与学生进行自我介绍，并认识学生。
介绍这门课程开设的目的和内容。
带学生去机房，安排座位，观看机器人场地。
告知机房的使用规则。
第二周走进机器人的世界
一、教学目标
知识与技能：
1．了解机器人的诞生与发展历史。
2．了解能力风暴机器人AS-MII。
过程与方法：
给学生展示各种机器人，并介绍其功能，是同学们对机器人有较深的认识。
情感态度价值观：
通过了解中国古代的机器人，伶人、木鸟、木牛流马，使学生们认识到中国人的智慧与伟大。
通过接触能力风暴机器人，使同学们产生兴趣，并能积极投入到学习氛围中。
二、教学重点与难点
其实机器人在我们的日常生活中无处不在，如吸尘器、电梯等，通过这些常见的机器人，可以使大家能更好理解机器人。
三、课前准备
制作课件“走进机器人世界”。
四、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
说明
导入
提问学生：
你们觉得机器人是什么样的？
平时有接触过机器人吗？
吸尘器、电梯、洗衣机等都是机器人。
学生发言交流，回答教师提出的问题。
有些学生可能不好意思说，教师要鼓励学生说。
学习和讨论
向大家展示中国古代的机器人：
伶人、木鸟、木牛流马等。
提问：
学生们还指导哪些中国古代的机器人？
观看课件，了解机器人发展史。
老师在过程中进行必要讲解。
能力风暴机器人实物观看。
并了解其结构，指导机器人是怎么工作的。
同学们发言讨论。
同学们观看课件。
同学们观看能力风暴机器人。
课件通过多媒体的形式向大家展示知识，同学们更喜欢看，从而能更认真，更好的掌握知识。
通过实际接触能力风暴机器人，更好的认识机器人，并了解机器人的工作原理。
课堂小结
总结回顾这节课的内容。
采用提问的方式。
学生回答
加强和巩固
五、教学后记
大家对机器人很感兴趣，为以后的学习有了一个好的开始。
第三周让机器人动起来
一、教学目标
知识与技能：
1．了解能力风暴机器人开发软件。
认识流程图。
熟悉模块的操作。
2．能使用开发软件让机器人动起来，并完成走正方形。
过程与方法：
认识机器人开发软件仿真vjc1.5，并介绍其界面和使用方法。
分析机器人走正方形步骤，为今后让机器人做更复杂动作时做好基础。
情感态度价值观：
通过使用开发软件让机器人动起来，认识到，机器人是人类智慧的结晶，机器人只有在人的指令下才能工作，从而认识到机器是永远不可能代替人类的。
通过实现机器人走正方形，同学们可以感受到学习的乐趣。
二、教学重点与难点
教学重点：
知道流程图的执行过程。
在机器人走正方形过程中，修改参数时掌握固定一个的方法，能很快调整到一个好的状态。
教学难点：
对于流程图的概念，学生们以前没有接触过，可能会有些同学不容易理解。
可以用简单的话去解释，尽量不要复杂话。
三、课前准备
安装机器人开发软件仿真版vjc1.5。
四、教学过程
（一）能力风暴机器人开发软件
图形化交互式C语言（简称VJC）是用于AS-MII的专用开发系统具有基于流程图的编程语言与交互式C语言。
目前的最新版本为VJC1.6，它由流程图编辑界面和JC代码编辑界面组成。
（二）学习VJC1.5仿真版
1、双击桌面上的VJC1.5仿真版，进入流程图界面
2、认识流程图编辑界面
菜单栏：
文件，编辑，视图，工具等等
工具栏：
有若干快捷按钮，使用起来很方便
模块库区：
可以用鼠标点击打开
流程图生城区：
模块库区的模块可以移入这个区域，连接生成流程图程序。
连接好的模块会成为一个整体，可以一起移动。
也可以断开模块之间的连接，删除或插入模块。
3、模块的基本操作
模块的新增、连接、插入、移动，结合让机器人前进倒退讲解。
注意：
模块没有连接上是没有效果的，拖动模块时，光标的顶点放在上方模块的红点处，单击鼠标，就连接上了。
连接后，上方模块的红点会消失。
4、仿真环境
做好的流程图程序，可以到该环境下进行仿真运行。
点击工具栏中的第四个按钮，进入仿真环境。
5、流程图
圆角矩形框端点符：
表示程序的开始和结束。
如
矩形框处理符：
表示各种运算或执行处理环节。
如
菱形框判断符：
表示判断，其中常注明判断的条件。
有向直线流线符：
表示控制的流向。
活动：
让机器人前行一段，然后原地转90度，分析步骤如下：
第一步、让机器人直走
第二步、让机器人转90度：
需要修改参数
注意：
我们会发现机器人转弯的角度不正确，那么就需要修改“转向”模块中的参数，进行反复调试，而且，在调试过程中，不要一次修改两个参数，可以固定一个参数，很快就能让机器人转一个标准的90度了。
试一试：
让机器人重复直行转弯四次，就可以走成一个正方行了
可以添加四次刚刚的两个模块，那还有没有更好的方法呢？
提示：
可以使用多次循环模块，然后把直行转弯两个模块放到循环中，修改循环次数，就可以让机器人走一个标准的正方行了。
五、总结
模块一定要连接上才有效。
设置模块的参数时，应该固定一个参数这样调整会很方便。
六、教学后记
虽然大家对机器人很感兴趣，但是很多同学对于修改调整参数，只想拿来主义，这点以后还需要多次重申修改调整参数的重要性。
第四周温故知新
一、教学目标
知识与技能：
1．了解永久循环模块，认识电机。
2．会分析机器人运动过程，能让机器人走各种形状。
过程与方法：
通过完成机器人走圆形和五角形，更好的熟悉机器人开发软件。
情感态度价值观：
通过使用电机让机器人走圆形，了解机器人的制动原理。
通过实现机器人走五角星，同学们可以学会举一反三，并在实践中感受到学习的乐趣。
二、教学重点与难点
教学重点：
有些同学把模块还是放在循环体外，不能理解循环原理，需要在上课时重点讲解。
教学难点：
很多学生还是在调整参数时很心急，而且老是两个参数一起修改，针对这部分同学，在分析时要提醒，在练习时再次给予提醒。
三、课前准备
老师要事先完成机器人走圆形和五角形。
四、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
说明
导入
温故：
上周我们实现了让机器人走正方形，那么，我们能不能让机器人走圆形呢？
刚刚同学们用的方法同走正方形，那么还有没有别的方法呢？
介绍电机的使用方法。
学生发言交流，完成让机器人走圆形。
学生使用电机完成机器人走圆形。
通过走正方形可以学会走圆形，并掌握新的方法，电机。
学习和讨论
学生应该很熟练了，那么我们让机器人走五角形，和走正方形和圆形一样吗？
分析走五角形的步骤，并调整好参数。
学生可以以个体或者两两为一组，完成让机器人走五角形。
方法还是一样的，不同的是，五角形的基本动作是要四步，较正方形和圆形要复杂些，也是为了以后机器人做更加复杂的动作做准备。
拓展
采用同样的方法，还能让机器人走出哪些图形呢？
学生分组讨论，完成一个自定的图形。
展示给其他学生，并请制作的学生介绍方法和经验。
课堂小结
归纳机器人运作的原理，分析工作步骤。
回顾刚刚制作的作品，加深认识。
加强和巩固
五、教学后记
同学们还是在分析机器人动作步骤时，不够思考清楚，但是还是有部分同学不错，很会就能掌握方法。
第五周国庆
第六周复习分组让机器人走十字形和放射图形
第七周机器人往返跑一
一、教学目标
知识与技能：
1．掌握碰撞模块的使用
2．会分析机器人执行任务时的动作。
过程与方法：
复习直行模块和转向模块，以为接下来的往返跑做准备。
通过机器人往返跑动作，能更好的分析机器人完成任务时的动作分析。
通过分组，可以让每组同学互相帮助完成任务。
还可以进行比赛。
情感态度价值观：
通过让机器人像人一样往返跑，可以让学生更好的认识机器人的智能，还可以提高学生学习机器人的兴趣。
二、教学重点与难点
机器人动作分析非常重要，有部分同学还是不会分析，需要个别进行讲解。
部分同学不愿意修改参数，总想直接知道就好了，提醒他们修改参数的重要性。
三、课前准备
准备好机器人开发软件仿真版vjc1.5。
老师事先完成机器人往返跑程序，并调试成功。
四、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
说明
导入
教师提问：
同学们上体育课时有没有进行往返跑的训练呀？
很多运动员平时训练时也采用往返跑这种形式哦。
然后，接着提问：
机器人能不能像我们一样也往返跑呢？
如果行，怎么实现呢？
教师也可以参与到讨论中，进行引导。
回答老师问题。
然后大家可以分组讨论如何实现让机器人往返跑，分哪几步？
讨论好后和大家分享。
然后可以从中找出最好的方法。
鼓励同学踊跃发言，希望每个同学都能参与讨论，而且，通过讨论能够更好的理解让机器人完成各种动作的原理。
学习和讨论
通过上面的分析讨论，可以让学生把机器人往返跑的程序完成。
同学分组完成机器人往返跑程序，并调试。
在这个过程中，需要同学们调整参数以达到机器人完成标准的往返跑。
虽然通过讨论，同学们知道实现机器人往返跑步骤，但是在编写程序时还是会出现机器人不能及时转弯并撞墙的情况，所以要求同学修改参数，以达到最好效果。
拓展
机器人刚刚进行往返跑用到了碰撞环，那么机器人还可以用什么来实现呢？
如果是人，我们可以通过眼睛，那机器人呢？
（红外就是机器人的眼睛。
）
回答老师问题。
通过该拓展活动，可以让同学更好理解机器人的红外就是机器人的眼睛。
课堂小结
大家已经发现，其实机器人不管完成什么动作，我们首先要能分析它的动作过程，从而可以用相应的模块的来实现。
回顾刚刚完成的机器人往返跑，加深认识。
加强和巩固。
五、教学后记
在设置碰撞检测方位时有部分同学设置错误，然后就是设置机器人转弯角度时，还是不够耐心，以后要多加提醒和练习。
第八周机器人往返跑二
一、教学目标
知识与技能：
1．掌红外测障模块的使用
2．会分析机器人执行任务时的动作。
过程与方法：
复习直行模块和转向模块，以为接下来的往返跑做准备。
通过机器人往返跑动作，能更好的分析机器人完成任务时的动作分析。
通过分组，可以让每组同学互相帮助完成任务。
还可以进行比赛。
情感态度价值观：
通过让机器人像人一样往返跑，可以让学生更好的认识机器人的智能，还可以提高学生学习机器人的兴趣。
二、教学重点与难点
机器人动作分析非常重要，有部分同学还是不会分析，需要个别进行讲解。
部分同学不愿意修改参数，总想直接知道就好了，提醒他们修改参数的重要性。
三、课前准备
准备好机器人开发软件仿真版vjc1.5。
老师事先完成机器人往返跑程序，并调试成功。
四、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
说明
导入
我们上周让机器人往返跑使用的是机器人的碰撞环，那么机器人还可以用什么来实现呢？
如果是人，我们可以通过眼睛，那机器人呢？
（红外就是机器人的眼睛。
）
回答老师问题。
然后大家可以分组讨论如何实现让机器人用自己的眼睛实现往返跑，讨论好后和大家分享。
鼓励同学踊跃发言，希望每个同学都能参与讨论，而且，通过讨论能够更好的理解让机器人完成各种动作的原理。
学习和讨论
通过上面的分析讨论，可以让学生使用红外测障实现机器人往返跑。
同学可以打开上周做的使用碰撞环实现机器人往返跑程序，然后修改为使用红外测障模块来实现。
其实不管使用哪个模块，原理都是一样的。
这样可以很好理解红外测障模块的功能。
拓展
我们给机器人一个封闭的长方形空间，如何让机器人在里面绕着墙壁走？
由同学自主完成
主要是希望同学们会变通会分析。
课堂小结
大家已经发现，其实机器人不管完成什么动作，我们首先要能分析它的动作过程，从而可以用相应的模块的来实现。
回顾刚刚完成的机器人往返跑，加深认识。
加强和巩固。
五、教学后记
由于只是换了红外检测，原理还是和使用碰撞检测一样，所以大家做的蛮好。
第九周机器人自检
一、教学目标
知识与技能
使用机器人自检程序检查能力风暴机器人各部件是否正常。
过程与方法
采用分组，可以让每组同学互相帮助完成任务。
情感态度价值观
通过分组进行机器人自检锻炼学生们的协作能力，并加深对机器人的认识与使用。
二、教学重点与难点
观察机器人液晶屏查看机器人显示的信息。
三、课前准备
给机器人充好电，贴好分组标签，安装好机器人开发软件vjc1.6。
准备好分组登记表，活动记录表，以及学习评价表。
四、教学过程
运行自检程序
运行自检程序，就是给机器人检查身体，观察机器人各部分功能是否正常。
刚出厂的机器人，通常都已有自检程序储存在里面。
我们可以将自检程序下载到能力风暴机器人里。
自检项目共有九项，如下表所示：
序号
项目
液晶屏显示
1
液晶屏
LCD
2
喇叭
Piezo
3
光敏传感器
Photo
4
红外传感器
IRTest
5
话筒
Microphone
6
碰撞传感器
Bumpert
7
运动系统
Motor
8
光电编码器
Encoders
9
扩展电机接口
DCMotor
第十周期中考试
第十一周机器人走各种图形
一、教学目标
知识与技能
以前使用的是仿真版，所以实际机器人做完成动作会有很大不同，所以通过让机器人实际走正方形，圆形，以及机器人前进后退等动作来真正了解机器人的运动原理。
过程与方法
以小组合作的形式实施项目，需要由一位同学负责程序的编写和下载、一位同学负责操作和调试机器人、一位或两位同学负责记录。
小组成员的分工可以和前几次的活动一样，也可以重新分工。
情感态度价值观
通过小组合作的方式可以锻炼学生们的协作能力。
二、教学重点与难点
机器人直行时会走歪，机器人转弯角度需要反复调试。
三、课前准备
准备给机器人充好电，准备好机器人活动场地。
准备好登记表。
四、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
说明
导入
以前同学们使用的仿真版模拟机器人运动，现在实际的机器人行动时会和仿真很不同，所以我们给学生一些任务，来调试机器人如何走直线，如何走正方形，走圆形等。
可以先让机器人沿直线行走；接下来让机器人走圆形，看哪一组走得最好。
给每一组发记录表，记录机器人行动时出现的问题，以及各组如何解决的。
编写机器人前进后退程序，下载到机器人中，到场地观看效果，并做好记录。
学习和讨论
请同学们展示自己的机器人进行动作演示，并介绍经验和方法。
进行机器人动作演示，并介绍方法和经验。
比赛
比一比哪组机器人走圆形更好？
进行机器人走圆形展示，并观看其他组的展示。
学习评价
五、教学后记
真正的机器人做动作时和前面大家学习的仿真环境有很大不同，这需要大家调整参数，大家倒是做的不错，但是还是有部分女同学参与度不高，以后我要多关注女同学。
第十二周机器人折返跑比赛
一、教学目标
知识与技能
会使用vjc1.6开发软件使机器人做更多的动作，如：
让机器人做直行，并且转弯180度，以及使用这些基本动作是机器人能模仿人进行折返跑。
过程与方法
以小组合作的形式实施项目，需要由一位同学负责程序的编写和下载、一位同学负责操作和调试机器人、一位或两位同学负责记录。
小组成员的分工可以和前几次的活动一样，也可以重新分工。
情感态度价值观
通过折返跑比赛形式可以提高学生学习的兴趣，通过小组合作的方式可以锻炼学生们的协作能力，还可以通过交流经验提高学习效率和兴趣。
二、教学重点与难点
机器人前进时很容易走歪，转弯时角度需要反复调试。
学生一拿到机器人就想着自己来让机器人做一些别的动作，或者希望能进行更复杂的动作，所以要告诉学生再复杂的动作也是由最基本的动作进行有序组合并且修改好参数才能实现的，所以只有耐心调整参数才能有助于以后的学习。
三、课前准备
准备机器人折返跑比赛场地。
准备好登记表。
四、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
说明
导入
同学们对于“折返跑”也许并不陌生，几乎每位同学都会在体育课上经历过。
这项简单的体育运动还是国家足球队的基本体能训练项目呢。
那我们能不能让机器人也来一次折返跑比赛呢？
观看教师展示的折返跑图片。
讨论：
机器人怎样才能实现折返跑。
采用折返跑，主要是形象好理解，可以让同学们对使用机器人做更多动作有信心，采用比赛的形式可以引起同学们学习的兴趣。
学习和讨论
教师提问：
如何实现使用碰撞检测或者红外检测来判断机器人直行还是转弯？
使用红外和碰撞各有什么不同？
转弯角度如何调整？
可记录在活动记录表中。
回答问题。
同学们编写程序，先到仿真版中实现得到数据，作为参考然后下载到机器人中进行调试。
实际中机器人转弯角度和仿真版调试参数会有差距，需要不断调整参数，有没有好的方法能很快得到合适参数呢？
老师可以让先完成的同学把自己的方法告诉别的小组。
在调试时，同学们肯定会有自己的方法，但是不是最优方法，所以可以通过组与组之间交流获得最好方法，然后调整自己程序，这样既提高了效率，也提高了学习兴趣。
比赛
同学们调试好后，我们可以开始比赛，可以采用预赛，决赛的形式，加强趣味性。
将调试好的机器人带入活动场地，然后等待进行比赛，等老师分好组次比赛就开始了。
比赛是为了通过展示进行学习交流，而且可以增加大家学习的兴趣和信心。
学习评价
统计比赛结果。
请同学介绍好的方法和经验。
请同学们完成学习评价表。
见下表。
同学们填写学习评价表，对组内成员进行评价。
提高同学们协作能力。
活动记录表
我们小组的成员：
组长：
_________组员：
____________、_____________、___________
机器人折返跑调试记录
模块名称
直行
转弯
修改后的参数
第1次
（在仿真环境中实现的参数）
80，0.25
50，1.00
第2次
第3次
第4次
第5次
经过一轮的拼搏，我们组的机器人获得了比赛的：
冠军亚军季军
没有获得名次（虽然没有名次，但是我们也很努力。
我们的机器人也很棒哦。
）
我对自己所担任工作的评价是：
组员姓名
承担任务
1、填写流程图2、编制程序3、调试机器人4、记录数据
对自己所担任工作的评价
1、胜任愉快2、勉强完成3、有点困难
在这项活动中我感到
1、很开心2、有收获3、合作愉快4、没什么意思
五、教学后记
上完课学生让我很感动。
因为机器人没有调整好折返跑不理想时，学生都一遍遍试，一遍遍说老师我们这组再来一次；由此我想到，其实学生都很聪明，都要学习，但是如果我们老师不想办法提高学生的学习兴趣，怎么能让学生好好愿意学习呢。
所以我们教师可以在课堂设计好好研究，设计好一堂课，才能把这节课的内容真正让学生学好。
以后，我要在这方面多多学习，多像其他教师学习。
第十三周机器人唱歌
一、教学目标
知识与技能
掌握机器人发音模块的使用，能让机器人按照学生预定的曲调发音歌唱。
了解音符知识。
过程与方法
采取分小组活动形式，各小组内部分工合作，可以有一个同学负责读简谱，一个同学负责程序的编写和下载，一个同学负责记录，一个同学负责操作和调试机器人。
情感态度价值观
通过让机器人发音唱歌，可以激发学生开发机器人的兴趣，同时也对音乐的音符知识有了一定的了解。
二、教学重点与难点
学生对于几分音符知识很陌生，而且读简谱时不熟悉。
希望学生能自己编曲让机器人唱歌，但这方面学生的操作能力较弱。
三、课前准备
准备好《世上只有妈妈好》、《欢乐颂》、《铃儿响叮当》等简谱。
给机器人充好电，检查每台电脑的机器人开发软件，没有则安装。
四、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
说明
导入
我们在电视看到日本的机器人会唱歌跳舞，那么我们的能力风暴能做到吗？
需要用到能力风暴的哪些设备？
讨论并回答问题。
能力风暴如果能唱歌，更加能激发学生的兴趣。
学习与讨论
1、学习使用发音模块实现机器人发音。
2、学习音符知识。
3、提供简谱。
练习。
拓展
能不能给自己的机器人编曲，让它唱自己的音乐呢？
讨论，操作。
课堂小结
今天学习了让能力风暴唱歌，下节课我们让它边走边唱。
五、教学后记
学生学习音符知识时理解没有问题，但是在给机器人设置发音模块时不够细心，会搞错。
在自编曲环节，只有极少数同学能实现。
第十四周机器人边走边唱
一、教学目标
知识与技能
在掌握了让机器人唱歌的基础上，掌握任务的概念，使得机器人能边走边唱。
过程与方法
分组活动，各小组分工合作。
进行成果展示。
情感态度价值观
机器人不在是硬邦邦的机器，而是能唱歌跳舞的“人”了，激发了学生的学习兴趣，增加了学生的成就感，并促发学生更加想让机器人完成更加复杂的动作。
在分组协作中，学生能形成很好的合作默契，而且能体会合作的力量。
二、教学重点与难点
多任务的编程方法。
三、课前准备
准备好机器人开发软件。
四、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
说明
导入
上节课我们实现了让机器人唱歌，那么我们能不能让机器人在唱歌的时候作其他的事情呢，比如，在房间里散步等。
请大家自己尝试。
回顾上节课，尝试让机器人边走边唱。
学习与讨论
整理：
我们发现按照我们通过不同模块可以实现，但是我们发现，效果不好。
唱的时候不能走，走得时候不能唱。
那还有别的办法吗？
引出多任务概念。
学生听教师讲解多任务。
学生使用多任务修改机器人边走边唱。
拓展
多任务可以使用到许多地方，请学生分析，多任务的好处。
学生讨论分析。
五、教学后记
这节课的内容学生掌握很好。
第十五周机器人打招呼
（一）
能力风暴机器人就像刚出生的婴儿一样，虽然它已经具备了基本的感觉器官，如通过红外传感器，它能“看”；通过声音传感器，它能“听”等等。
但是它的记忆中还有许多空白，它就像一张白纸，需要你的努力，在这张白纸上描绘出美丽的画卷。
让我们首先来教会机器人怎样做个懂礼貌的文明人吧。
这个项目对场地没有特殊限制，机器人在空地上漫步，当有人靠近时，它会发出声音，打个招呼，然后侧身走开。
这个项目中，机器人一边在慢慢地行走，一边在探测障碍物，当它检测到障碍物时，能够停下来，并发出声音，再侧身离开。
探测障碍物用的是红外传感器。
能力风暴运用了2只红外发射管（970nm）和一只红外接收模块构成红外传感系统，主要用来检测前方、左前方和右前方的障碍，检测距离范围为10～80cm。
可以根据需要在此范围内调整。
凡是标有记号处的填空部分希望每个同学都能完成。
设计算法
可以让机器人一边走一边进行红外检测。
如果检测到有障碍物，就发音，意为看到人了，打个招呼。
然后转向，继续走。
机器人可以探测到前、左、右三个方向的障碍物。
我们可以这样设计算法：
先判定前方有无障碍物，如果有，则发出声音，然后向______转；
如果没有，则继续判定左方有无障碍物，如果有，则发出声音，然后向______转；
如果没有，则继续判定______方有无障碍物，如果有，则发出声音，然后向______转；
如果没有，则前进。
或许，你还有其他更好的设计方法，请你写在下面的文本框中，与你的同伴或老师一起讨论。
我的设想
第十六周机器人打招呼
（二）
根据以上的算法设计，我们可以编写如下的程序
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