勞技課例《機(jī)器人追光》

1、勞技課例機(jī)器人追光松江勞技中心 勞動技術(shù)機(jī)電一體 方敏芝0615一、設(shè)計思路機(jī)電一體課程是以新課改的理念為指導(dǎo)，貫徹以學(xué)生發(fā)展為本、 以學(xué)生主體性學(xué)習(xí)為主線的基本思想， 通過教學(xué)激發(fā)學(xué)生對技術(shù)的興 趣，提高學(xué)生的技術(shù)能力與素養(yǎng)，關(guān)注和促進(jìn)學(xué)生的個性發(fā)展。本課 例機(jī)器人追光 主要是通過學(xué)生的主體性學(xué)習(xí)和小組合作探究來完 成項目的設(shè)計、編程和優(yōu)化，提高學(xué)生自身的技術(shù)能力，激發(fā)自身的 潛能，以達(dá)到新課改的目標(biāo)。二、教材分析勞技中心機(jī)電一體校本課程是以“能力風(fēng)暴智能機(jī)器人”和 “模塊化工程創(chuàng)新套件”為主線來介紹和應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的。 課 程主要讓學(xué)生了解智能機(jī)器人的各個結(jié)構(gòu)部件及功能， 工程創(chuàng)新模塊

2、 套件的各個部件的功能和使用，同時也學(xué)會使用編程軟件編寫程序， 來控制機(jī)器人和機(jī)械模型的運(yùn)行。 企望通過這門課程的學(xué)習(xí)， 學(xué)生能 夠?qū)C(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù)有一定的了解， 如機(jī)械技術(shù)、 執(zhí)行裝置技 術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)。在學(xué)習(xí)中體驗機(jī)電一體化 的無限創(chuàng)意與樂趣， 激發(fā)他們學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)以及工科的興趣， 樹立遠(yuǎn) 大的理想。機(jī)器人追光這一教學(xué)內(nèi)容是對智能機(jī)器人的傳感器技術(shù)和控 制技術(shù)的一個應(yīng)用， 通過編程讓機(jī)器人實現(xiàn)追光， 是一節(jié)基礎(chǔ)知識與 實踐操作相結(jié)合的課。 學(xué)生通過學(xué)習(xí)可以理解傳感器技術(shù)的作用， 初 步掌握控制技術(shù)和編程技術(shù)， 開闊學(xué)生的程序編程思路， 同時對學(xué)生 后期的創(chuàng)新項目

3、的設(shè)計和實施也起到一個鋪墊作用。三、學(xué)情分析 這節(jié)課面對的教學(xué)對象是高一的學(xué)生。這些學(xué)生，在學(xué)這門課之 前基本上沒有接觸過計算機(jī)編程， 因此在進(jìn)行項目教學(xué)和程序流程設(shè) 計時，需要對基礎(chǔ)知識進(jìn)行細(xì)致的講解， 側(cè)重使學(xué)生理解編程的方法。在本課之前，學(xué)生已經(jīng)了解了機(jī)器人的身體結(jié)構(gòu)，知道了執(zhí)行器 部件和傳感器部件， 也知道了程序結(jié)構(gòu)的三種類型。 但是對于機(jī)器人 中光敏傳感器的具體作用、 所對應(yīng)的亮度檢測模塊及其使用， 還是一 個新知識。同時，學(xué)生對控制模塊中對應(yīng)著選擇結(jié)構(gòu)的條件判斷模塊 的使用還是陌生的。學(xué)生在進(jìn)行機(jī)器人追光運(yùn)行過程分析中時，容易出現(xiàn)不知從何入 手的情況， 教師要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行過程的分解

4、； 學(xué)生在機(jī)器人調(diào)試過程 中，容易出現(xiàn)原地打轉(zhuǎn)或者往一邊偏轉(zhuǎn)的情況， 教師要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行 錯誤分析和程序檢查。四、教學(xué)目標(biāo)本節(jié)課期望達(dá)到的教學(xué)目標(biāo)：1、知識與技能：(1) 知道光敏傳感器的作用，學(xué)會使用亮度檢測模塊檢測機(jī)器人 運(yùn)行現(xiàn)場的亮度值。(2) 學(xué)會條件判斷模塊的使用及程序編寫。(3) 初步掌握機(jī)器人中各個傳感器模塊和執(zhí)行模塊的綜合運(yùn)用。2、過程與方法：(1) 通過機(jī)器人運(yùn)行的動畫展示和討論分析，使學(xué)生對項目的整 個過程有一個整體的了解與把握。(2) 通過運(yùn)用多媒體設(shè)備的展示，將項目中涉及到的程序模塊講 解清楚，使學(xué)生對程序模塊的使用更加熟悉。(3) 通過多媒體網(wǎng)絡(luò)教室中學(xué)生程序的調(diào)用展

5、示和師生的討論 互動，將項目中遇到的問題具體化， 以培養(yǎng)學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)問題解決問 題的能力。(4) 通過學(xué)生的項目的自主設(shè)計，提高學(xué)生的獨立編程能力。3、情感、態(tài)度與價值觀：(1) 通過學(xué)生對問題的發(fā)現(xiàn)、試圖解決并獲得成功的過程，培養(yǎng) 學(xué)生對計算機(jī)編程與機(jī)器人學(xué)科的興趣。(2) 通過項目的自主設(shè)計，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。(3) 通過項目實施過程中的小組合作，提高學(xué)生的互相學(xué)習(xí)、團(tuán) 隊協(xié)作的能力。五、重點難點1、重點：亮度檢測模塊和條件判斷模塊的作用和使用 在機(jī)器人身體結(jié)構(gòu)的各類部件中，傳感器部件是一類十分重要的 部件，它是機(jī)器人與外界互動的一個橋梁， 機(jī)器人中的任何一個傳感 器的作用都是不容忽視的

6、，光敏傳感器作為機(jī)器人傳感器中的一種，它所對應(yīng)的亮度檢測模塊有著比其他傳感器模塊更為豐富的內(nèi)容， 它 可以分別檢測左邊和右邊的亮度，也可以檢測總體亮度或偏差亮度。 我們可以根據(jù)不同的需要使用不同的功能， 使得機(jī)器人的控制運(yùn)行的 能力更加豐富。 在本節(jié)課中要用到的關(guān)鍵程序結(jié)構(gòu)是選擇結(jié)構(gòu)， 用到 的控制模塊是條件判斷模塊， 通過它的判斷， 機(jī)器人才能實現(xiàn)哪邊亮 往哪邊走，它是這個項目能否成功的關(guān)鍵之一。因此，亮度檢測模塊 和條件判斷模塊的作用和使用是本節(jié)課的重點。2、難點：選擇與循環(huán)混合程序結(jié)構(gòu)的使用 機(jī)器人追光項目的運(yùn)行過程是一個復(fù)雜的過程，既要通過判斷來 選擇較亮的地方行走， 又要進(jìn)行反復(fù)檢測

7、和判斷， 才能保證機(jī)器人最 后能到達(dá)光線最亮的地方。 程序中需要設(shè)計多個控制模塊才能控制機(jī) 器人的運(yùn)行， 特別是選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)的控制， 所以整個程序結(jié)構(gòu) 是一個選擇與循環(huán)混合的程序結(jié)構(gòu)。學(xué)生能夠編寫簡單的循環(huán)程序， 但是要在循環(huán)程序中再加入復(fù)雜結(jié)構(gòu)的程序， 是相對較難的。 學(xué)生在 復(fù)雜程序的理解和使用上相對較為薄弱，因此它是本節(jié)課的難點。六、教學(xué)策略與手段 本課教學(xué)采用問題式教學(xué)模式，在教學(xué)中教師通過呈現(xiàn)問題讓學(xué) 生思考討論， 通過學(xué)生的互相合作進(jìn)行學(xué)習(xí)， 教師在其間以啟發(fā)指導(dǎo) 的方式參與學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。 同時又以“探究發(fā)現(xiàn)”教學(xué)模式讓 學(xué)生積極動手、去發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，進(jìn)行項目設(shè)計。本

8、課采用產(chǎn)生是教學(xué)策略，讓學(xué)生自己對教學(xué)所用到的模塊進(jìn)行 組織、安排順序，構(gòu)建他們自己的學(xué)習(xí)風(fēng)格，控制自己的學(xué)習(xí)活動， 在學(xué)習(xí)過程中主動地處理獲得的信息， 編寫程序與調(diào)試， 正確處理程 序執(zhí)行中的問題。在教學(xué)方法和手段上，本課主要是以項目驅(qū)動為主、教師啟發(fā)為 輔，具體有以下幾個方面： 1、向?qū)W生展示機(jī)器人追光的動畫情景， 讓學(xué)生了解機(jī)器人的運(yùn)行環(huán)境，同時也激發(fā)了學(xué)生的興趣。 2、項目 中采用多個問題呈現(xiàn)，有助于學(xué)生積極思考，開闊思維，同時也清晰 了課程任務(wù)。 3、讓學(xué)生進(jìn)行自主探究和程序編寫，有助于發(fā)揮學(xué)生 自身的潛力和主觀能動性，促進(jìn)個性發(fā)展。 4、將學(xué)生的問題通過多 媒體展現(xiàn)，尋求其他同學(xué)幫

9、助，增強(qiáng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。 5、充分進(jìn)行項目展示與評價，增加學(xué)生互動，提高學(xué)生間互相學(xué)習(xí)， 也促進(jìn)了學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展。七、課前準(zhǔn)備1學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備 學(xué)生已經(jīng)了解了程序的三種基本結(jié)構(gòu)，初步學(xué)會了使用編程軟件 中的流程圖程序方式來編寫一些簡單程序， 對一些執(zhí)行器模塊的使用 已經(jīng)得心應(yīng)手，而對傳感器模塊則是充滿著好奇并有初步的預(yù)習(xí)。2教師的教學(xué)準(zhǔn)備 教師根據(jù)學(xué)生的情況設(shè)計好教學(xué)過程，制作好教學(xué)的多媒體課 件，預(yù)設(shè)好不同基礎(chǔ)的學(xué)生，設(shè)計好個別化教學(xué)的方案。同時把學(xué)生 分成三人一組，每組安排好一個組長。3教學(xué)環(huán)境的設(shè)計與布置；把教室里學(xué)生的座位進(jìn)行調(diào)整，使得教室中間留出一個大的空間 作為機(jī)器人

10、追光調(diào)試與演示的空間，方便學(xué)生在座位上觀看演示效 果。演示環(huán)境對光的要求較高， 為了避免室外太陽光對電筒光的干擾， 專門對教室的門窗進(jìn)行遮光處理，以減弱外部影響。4教學(xué)用具的設(shè)計和準(zhǔn)備 為學(xué)生的機(jī)器人充好電，檢查好機(jī)器人的各個部件都完好，同時 準(zhǔn)備好兩個電筒，在項目中作為追光的光源。八、教學(xué)過程1、課題導(dǎo)入(1) 動畫展示機(jī)器人追光的場景，吸引學(xué)生的注意力，讓學(xué)生觀 看機(jī)器人追光的動畫。(2) 提出問題：機(jī)器人所處的環(huán)境是怎樣的？它的具體運(yùn)行過程 是怎么樣的？讓學(xué)生帶著問題繼續(xù)觀看動畫， 激發(fā)學(xué)生對這個項目的 興趣，然后請個別學(xué)生回答這兩個問題。(3) 引出本課任務(wù)：通過編程使機(jī)器人追光。2、

11、項目初探(1) 教師提問：項目中，機(jī)器人如何知道環(huán)境中光線的亮度？又 是如何實現(xiàn)往光線較強(qiáng)的方向走？請預(yù)想這個過程可能用到哪些模 塊？學(xué)生思考后回答。(2) 教師講解光敏傳感器的作用與亮度檢測模塊的使用，條件判 斷模塊的作用與使用，這是本節(jié)課的重點。(3) 討論機(jī)器人追光的程序流程。請學(xué)生以小組為單位討論本項目中，機(jī)器人運(yùn)行過程的程序流 程。根據(jù)學(xué)生的回答，教師提示機(jī)器人運(yùn)行的程序流程。3、項目實施(1) 學(xué)生以小組為單位自主進(jìn)行程序的設(shè)計、編寫與調(diào)試，教師 查看學(xué)生的自編程序，觀察機(jī)器人運(yùn)行情況。(2) 詢問學(xué)生所設(shè)計的機(jī)器人運(yùn)行情況，請某些機(jī)器人運(yùn)行有問 題的小組將其程序通過網(wǎng)絡(luò)教室展示給

12、全體同學(xué)， 其他同學(xué)幫忙指出 問題所在。(3) 教師給出整個程序的指導(dǎo)意見，同學(xué)們繼續(xù)修改程序與調(diào)試 機(jī)器人。4、項目展示 請幾個小組展示機(jī)器人追光的運(yùn)行情況。5、項目優(yōu)化(1) 教師提問：在機(jī)器人追光過程中還遇到了什么問題，哪些方 面還需要改進(jìn)，怎么解決？個別學(xué)生回答問題， 進(jìn)而引出優(yōu)化的內(nèi)容。 優(yōu)化的內(nèi)容有以下兩方面：A 能否讓機(jī)器人在追光的過程中避開障礙物？B 能否讓機(jī)器人到了最亮的地方停下來結(jié)束追光？(2) 以小組為單位，自主探究，合作學(xué)習(xí)，解決機(jī)器人追光過程 中遇到的問題。6、展示、評價與總結(jié)(1) 展示各個小組的項目實施的最終成果。(2) 小組之間互相評價實施的情況。(3) 交流實

13、踐體會。請學(xué)生回答實施這個項目過程中的感受和收 獲。(4) 總結(jié)實施機(jī)器人追光項目的目的，機(jī)器人對于我們?nèi)祟惖膬r 值。九、板書設(shè)計項目 機(jī)器人追光1、知識準(zhǔn)備(1) 亮度檢測：左、右兩種方式(2) 條件判斷：左右亮度值比較2、程序流程設(shè)計3、項目實施4、項目展示5、項目優(yōu)化6、展示評價與總結(jié)十、學(xué)習(xí)訓(xùn)練設(shè)計及依據(jù) 對于需要幫助的學(xué)生，要求能夠和同組同學(xué)共同學(xué)習(xí)，完成機(jī)器 人追光的基本任務(wù)，對于優(yōu)化任務(wù)，要求其能夠積極參與。對于基礎(chǔ)比較好的高材生，要求能夠自主進(jìn)行項目的綜合實踐， 并向全班同學(xué)總結(jié)項目學(xué)習(xí)經(jīng)驗和體會【教學(xué)反思】 本課堂教學(xué)雖然達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)，但是仍然有一些需要改進(jìn)的地方，主要有以下幾個方面：1、問題應(yīng)該更加簡潔精煉，數(shù)量不要太多，因為高中生普遍不 太喜歡回答問題， 問題太多容易造成課堂中的冷場， 而且易浪費(fèi)時間。2、在課堂時間的安排上，應(yīng)該壓縮前面問題討論與講解內(nèi)容的 時