機(jī)器人課程介紹講解

1、第1課機(jī)器人簡介目的意義概述：本課以科普的形式介紹機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上初步給出機(jī)器人的定義；機(jī)器人的分類和機(jī)器人的基本組成；最后向?qū)W生介紹了款教學(xué)機(jī)器人。1. 1什么是機(jī)器人？本節(jié)以科普的形式機(jī)器人的誕生及其廣泛應(yīng)用，并簡單地給出了“機(jī)器人的定義”。教學(xué)中讓學(xué)生在自學(xué)的基礎(chǔ)上，通過上網(wǎng)了解更多的機(jī)器人誕生的背景，目前的應(yīng)用范圍以及科學(xué)家目前的努力方向。關(guān)于機(jī)器人的定義目前國際上還沒有準(zhǔn)確的定義，因此讓學(xué)生理解什么是機(jī)器人，機(jī)器人與普通機(jī)器人的主要區(qū)別是什么就可以了。1.2機(jī)器人的分類與計算機(jī)的分類一樣，機(jī)器人按照不同的分類方式有著多種不同類別的機(jī)器人，教材中介紹了多種分類機(jī)器人。同

2、樣建議在教學(xué)中采用自學(xué)和上網(wǎng)探究的學(xué)習(xí)方式，主要是了解各種不同類型的機(jī)器人的應(yīng)用情況，以及在我國現(xiàn)階段機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人以及仿人型機(jī)器人主要有哪些方面的應(yīng)用。1. 3常見教學(xué)機(jī)器人簡介教材在介紹各種教學(xué)機(jī)器人的基礎(chǔ)上，主要介紹了樂高機(jī)器人和納英特機(jī)器人的特點。有條件的情況下，一定要向?qū)W生展示和演示教學(xué)機(jī)器人完成任務(wù)的過程，以提高學(xué)生的感性認(rèn)識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。2. 4機(jī)器人的基本組成本節(jié)教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生明白，機(jī)器人系統(tǒng)與計算機(jī)系統(tǒng)一樣，包括硬件和軟件兩部份。機(jī)器人硬件包括思維器官、動作器官和感應(yīng)器官，而軟件系統(tǒng)包括操作系統(tǒng)和高級計算機(jī)語言編程系統(tǒng)。同時應(yīng)讓學(xué)生明白機(jī)器人學(xué)習(xí)中，主要

3、是學(xué)習(xí)科學(xué)家是如何分析問題，并針對問題設(shè)計和搭建機(jī)器人來解決問題的。重點應(yīng)落實到分析問題和解決問題的方法上。上學(xué)生樹立信心：隨著機(jī)器人的技術(shù)的不斷提高，設(shè)計和制作自己的機(jī)器人是完全可行的。第2課機(jī)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(jī)器人和樂高機(jī)器人了解和學(xué)習(xí)機(jī)器人的編程系統(tǒng)。教學(xué)時可根據(jù)學(xué)校的實際，選用一種類型的教學(xué)機(jī)器人實施教學(xué)，教師應(yīng)盡可能的創(chuàng)造條件讓學(xué)生有機(jī)會親自操作，至少應(yīng)能給同學(xué)演示。本課的重點是機(jī)器人與機(jī)器人的連接方法、為機(jī)器人下載操作系統(tǒng)。學(xué)生的興奮點在如何讓“機(jī)器人前進(jìn)”的任務(wù)上。概述：首先讓同學(xué)明確，機(jī)器人的微處理器實際是一臺微型計算機(jī)，它只懂得機(jī)器語言，不同

4、類型的機(jī)器人一般都有自己專門的操作系統(tǒng)。另外，由于機(jī)器人的微處理器體積小，功能簡單，一般不提供直接編程。因為大多數(shù)情況下人們都需要在計算機(jī)上為機(jī)器人編寫程序，再通用下載線將程序下載到機(jī)器人內(nèi)存中，以便控制機(jī)器人的行為。3. 1納英特機(jī)器人編程系統(tǒng)本節(jié)重點介紹納英特機(jī)器人編程環(huán)境，納英特機(jī)器人與計算機(jī)的連接方式以及如何為納英特機(jī)器人下載操作系統(tǒng)和程序，最后通過一個簡單的實例一一讓機(jī)器人前進(jìn)，讓同學(xué)們感受和體驗人們是怎么為機(jī)器人下達(dá)命令并讓機(jī)器人運動起來的。教學(xué)中，教師應(yīng)盡可能讓學(xué)生有動手機(jī)會，至少要能觀看教師的演示操作。2. 1.1納英特機(jī)器人編程系統(tǒng)簡介打開納英特機(jī)器人編程軟件窗口，指出納英特

5、機(jī)器人編程系統(tǒng)支持C、LOGOBASIC等多種計算機(jī)高級語言以及流程圖方式編程。為了學(xué)習(xí)計算機(jī)編程語言和思維方法，本書我們采用BASIC為納英特機(jī)器人編寫程序。2. 1.2機(jī)器人與計算機(jī)的連接讓學(xué)生明確機(jī)器人通訊下載線是計算機(jī)與機(jī)器人連接的橋梁，教師可通過實物投影儀向?qū)W生清楚地演示計算機(jī)與機(jī)器人的連接方法。2. 1.3機(jī)器人操作系統(tǒng)的下載對初中同學(xué)來講，他們很清楚計算機(jī)正常工作需要有正確的操作系統(tǒng)。教師應(yīng)充分利用這一有利條件，實現(xiàn)學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的正遷移，使學(xué)生明白機(jī)器人的“大腦”是一臺微電腦，它也需要有自己的操作系統(tǒng)。教師演示或分組操作，學(xué)習(xí)如何為納英特機(jī)器人下載操作系統(tǒng)。2. 1.4最用舉例一

6、一讓機(jī)器人前進(jìn)有了操作系統(tǒng)的機(jī)器人就能執(zhí)行人們的程序指令了，為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，作為第一個機(jī)器人行為任務(wù)，我們選用了最簡單的任務(wù)，機(jī)器人直線前進(jìn)。任務(wù)雖然簡單，但它包含了以下四個基本過程：A為機(jī)器人編寫程序B下載程序G試運行機(jī)器人D觀察調(diào)試本環(huán)節(jié)的重點是讓學(xué)生明確要機(jī)器人完成任何一個任務(wù)，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(jī)器人編程系統(tǒng)（ROBOLAB2. 2.1樂高機(jī)器人編程系統(tǒng)簡介讓學(xué)生明白，樂高機(jī)器人編程軟件很多，最常用的是“ROBOLAB它是一款集RCXt理、機(jī)器人編程和數(shù)據(jù)采集、顯示、分析于一身的圖形化編程系統(tǒng)軟件。教師可向?qū)W生簡單演示ROBOLA

7、B圖形化編程特點。2. 2.2機(jī)器人與計算機(jī)的連接樂高機(jī)器人采用紅外發(fā)射器與計算機(jī)連接，連接方法很簡單。教學(xué)時應(yīng)讓學(xué)生知道這是紅外線無線連接，需要將紅外射器的發(fā)射端與機(jī)器人紅外接收接對接。2. 2.3選擇紅外線發(fā)射器的端口我們可以通過ROBOLA管理員來管理樂高機(jī)器人，為了正確實現(xiàn)機(jī)器人與計算機(jī)的通訊，當(dāng)然需要選報正確的紅外發(fā)射器的安裝端口。這是學(xué)生很容易理解的。如果在本課教學(xué)中只選擇了樂高機(jī)器人，教師在教學(xué)過程可適當(dāng)拓展介紹ROBOLAB理中的其他功能。2. 2.4下載RCXS件RC)0件可以理解RCX勺操作系統(tǒng)。下載固件的方法比較簡單，教學(xué)時應(yīng)講清楚圖2-13RCX顯示器代表的意義。第3課

8、制作能行走的機(jī)器人目的意義概述：本課主要想通用制作一個能行走的機(jī)器人，讓學(xué)習(xí)親身體驗機(jī)器人制作的基本步驟。通過活動鍛煉同學(xué)們的動手動腦能力。本課的重點是體驗機(jī)器人制作過程，難點是ROBOLAB編程環(huán)境及編程方法。教學(xué)建議：將本兩分為2課時完成，第一課時完成機(jī)器人的搭建及ROBRLAB編程環(huán)境的認(rèn)識；第2課時，完成為機(jī)器人編寫程序和調(diào)試機(jī)器人。3. .1機(jī)器人制作的基本步驟在中小學(xué)機(jī)器人活動中，機(jī)器人的外型常常被做成車的外型，為了打破這一固有思維，教師可通過視頻展示各種外型、不同功能的機(jī)器人。在展示的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生理解設(shè)計制作機(jī)器人的四個基本步驟：4. 確立目標(biāo)5. 搭建機(jī)器人6. 編寫程序7.

9、 調(diào)試機(jī)器人3.2搭建機(jī)器人的“身軀”本環(huán)節(jié)的目的是讓同學(xué)們認(rèn)識搭建機(jī)器人所用到的各種積木件。有條件的學(xué)校應(yīng)該同學(xué)親自動手摸一摸、試一試。3.3制作能行走的機(jī)器人3.3.1搭建“身軀”樂高機(jī)器人的精華之一是它具體豐富的積木塊和靈活多樣的搭建方式。能行走的機(jī)器人，巧妙地應(yīng)用了齒輪傳動和活賽桿。教學(xué)時中應(yīng)讓學(xué)生理解傳動原理，不限制學(xué)生的思維，引導(dǎo)他們自行設(shè)計更好的機(jī)器人。3.3.2進(jìn)入RO舊OLAB編程環(huán)境初看ROBOLAB編程環(huán)境會有眼花繚亂的感覺，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生分類認(rèn)識ROBOLAB的功能面板和工具面板。教師應(yīng)演示如何拖拉功能圖標(biāo)，編寫程序。3.3.3為機(jī)器人編寫程序教師在上面講清了編程方法后

10、，這里可分組讓學(xué)生自己完成任務(wù)。因為，這個任務(wù)十分簡單，教材也說得很清楚。3.3.4下載程序本環(huán)節(jié)的重點是講清楚程序的選擇。3.3.5程序的執(zhí)行和測試這個環(huán)節(jié)同樣可分組讓學(xué)生自己完成，教師的任務(wù)是幫助學(xué)生解決他們解決不了的問題。第4課讓機(jī)器人送餐目的意義概述：本課的目的是通過兩個具體任務(wù)為教學(xué)載體，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的思維方法。兩個任務(wù)從編寫程序的角度來講，都是解決機(jī)器人轉(zhuǎn)彎的問題，這是本節(jié)的重點。4.1教機(jī)器人走正方形本任務(wù)我們用納英特機(jī)器人完成，其目的是把同學(xué)的注意力集中在編程的算法上。如何走正方形，對學(xué)生來講不是難點，難點在于如何控制機(jī)器人轉(zhuǎn)彎。這里有兩個問題：一是實際機(jī)器人馬達(dá)

11、電源的接口與程序控制的馬達(dá)端口的對應(yīng)關(guān)系是怎樣的？二是，如何實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎運動。教師應(yīng)講清楚：一般從左到右，0號馬達(dá)，1號馬達(dá)；轉(zhuǎn)彎運動的幾種方法可讓學(xué)生討論，差速轉(zhuǎn)動和反轉(zhuǎn)都能實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，實際應(yīng)用時應(yīng)看你是要轉(zhuǎn)大彎還是小彎而定。本節(jié)的第二個難點是圖4-2中的程序，要求學(xué)生能理解就行了。4 .2讓機(jī)器人送餐本任務(wù)用樂高機(jī)器人完成，其目的是皆顧兩種機(jī)器人器材的選取。送餐機(jī)器人的搭建比較難，需要在老師的指導(dǎo)下完成。建議教學(xué)時分組完成，由一部分同學(xué)負(fù)責(zé)搭建，一部分同學(xué)負(fù)責(zé)編程。關(guān)于任務(wù)描述：有條件的學(xué)?？梢源钜粋€場地，條件一般的學(xué)校，可以畫一個場地，用一個方塊代替餐桌。1 .2.1解決方案一一時間控制本環(huán)節(jié)

12、分為機(jī)器人的搭建和編程，可分組進(jìn)行。程序的編寫難點在圖標(biāo)的修飾量的設(shè)置，對此，需要教師演示，掃清障礙。4 .2.2解決方案二一一角度傳感器控制角度傳感器是學(xué)生接觸的第一個傳感器，教學(xué)時應(yīng)讓學(xué)生理解，角度傳感器其實就是一個記數(shù)器，它記錄轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。圖4-8的程序比較復(fù)雜，教師除了講清各圖標(biāo)的意義外，還應(yīng)說明圖標(biāo)在功能面板中的位置。第5課計算機(jī)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(jī)器人活動為教學(xué)載體，學(xué)習(xí)計算機(jī)程序編寫的基本思想和方法。本節(jié)主要學(xué)習(xí)什么是計算機(jī)程序、計算機(jī)語言等基本概念，并在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)QBASIC語言。本節(jié)的重點是：QBASIC程序的組成及格式以

13、及QBASIC語言中的常量和變量，變量的數(shù)據(jù)類型。本節(jié)的技能目標(biāo)要求，同學(xué)們在理解例程的基礎(chǔ)上，能應(yīng)用常數(shù)、變量以及函數(shù)編寫簡單的程序。5 .1算機(jī)的程序與語言6 .1.1計算機(jī)程序本小點通過兩個具體的機(jī)器人控制程序，讓同學(xué)理解什么是程序。即：把解決問題的方法、步驟，用計算機(jī)語言編寫成一條條指揮計算機(jī)動作的指令集，就叫計算機(jī)程序。7 .1.2計算機(jī)語言既然程序是由計算機(jī)語言編寫而成的，那么，什么是計算機(jī)語言它與人們使用的自然語言有什么相同和區(qū)別呢？從邏輯的順序首先應(yīng)讓同學(xué)明白，計算機(jī)還“聽”不懂人類的自然語言，它只懂得二進(jìn)制的“機(jī)器指令”。開始人們用機(jī)器語言為計算機(jī)編程，后來改用“匯編語言”，

14、一種采用符號代表機(jī)器人指令的語言。不管是機(jī)器語言還是匯編語言，它們都依賴于具體的計算機(jī)。再后來，人們開發(fā)出了“計算機(jī)高級語言”，一種接近人們自然語言和數(shù)學(xué)語言的計算機(jī)語言，它們與具體的計算機(jī)無關(guān)，但計算機(jī)執(zhí)行這樣的語言編寫的程序之前，必須由解釋程序和編譯程序翻譯成具體的計算機(jī)指令。教學(xué)時，應(yīng)理清什么是機(jī)器人語言、匯編語言和計算機(jī)高級語言，以及它們的發(fā)展歷程，但不具體深究。5.1.3程序的結(jié)構(gòu)程序的好壞與程序的結(jié)構(gòu)直接相關(guān)，計算機(jī)語言中提供的循環(huán)程序結(jié)構(gòu)、條件分支結(jié)構(gòu)是解決實際問題的突破口。在此，可簡單提示同學(xué)，程序的執(zhí)行并非從第一條指令順序招待到最后一條指令。5.2QBASIC語言簡介1.1.

15、1 2.1QBASIC程序的組成QBASIC程序的組成是QBASIC語言編程的約定，也是程序編寫時必須遵守的法規(guī)。對此，教師應(yīng)對比具體的例程說明，避免空洞地說教，否則說了學(xué)生也記不住。1.1.2 常量和變量常量和變量是計算機(jī)語言中的基本概念，教學(xué)時同樣應(yīng)通過具體的例子說明，以幫助理解。1.1.3 變量的數(shù)據(jù)類型變量的數(shù)據(jù)類型是計算機(jī)語言所特有的（一般在數(shù)學(xué)中不區(qū)別變量的類型），原因是不同的數(shù)據(jù)類型，計算機(jī)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(shù)據(jù)類型。對此，學(xué)生是能夠理解的。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

16、進(jìn)說明各語句的功能。程序都是一些簡單的鞏單詞，學(xué)生在理解上應(yīng)該沒有障礙。5.2.5QBASIC的函數(shù)計算機(jī)語言中的函數(shù)相當(dāng)于數(shù)學(xué)中的公式。用QBASIC語言控制機(jī)器人的動作使用得最多的函數(shù)是MOTOR和SLEEP,應(yīng)該說這兩個函數(shù)都不難理解。我們可通過延長機(jī)器人運動的時間或提高機(jī)器人的運動速度等具體問題，幫助學(xué)生理解它們。第6課程序設(shè)計流程圖目的意義概述：學(xué)習(xí)了計算機(jī)語言，接下來就可以用計算機(jī)語言編寫程序，解決具體問題了。本課的目標(biāo)是了解程序設(shè)計的一般步驟及流程圖，學(xué)會用流程圖表示問題的解決過程。本課首先通過讓機(jī)器人走正方形這一任務(wù)，說明程序設(shè)計的一般步驟，再在此基礎(chǔ)上引入程序流程圖的概念及表

17、示方法。最后通過“前方有障礙，STOP”這個具體實例的應(yīng)用，讓學(xué)生親歷，問題分析、機(jī)器人的搭建，程序設(shè)計和編寫、調(diào)試的過程，從而構(gòu)建分析問題、解決問題的思路和方法。流程圖是本節(jié)的重點。建議用兩課時完成。6.1程序設(shè)計的一般步驟本小點學(xué)生不難理解，可略講。值得注意的是應(yīng)讓學(xué)生理解“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(wù)的方法、思路或算法的圖叫程序流程圖；然后再引導(dǎo)學(xué)生觀察，不同的操作用不同形狀的框表示，箭頭表示了計算機(jī)處理或執(zhí)行的邏輯順序。建議第一課時到此為止，剩下的時間可讓學(xué)生畫出送餐機(jī)器人程序的流程圖，通過實物展臺或

18、視頻展示的方法，講評學(xué)生作業(yè)，以檢查學(xué)生的掌握情況。最后總結(jié)流程圖的優(yōu)點。6.3應(yīng)用舉例：前言有障礙，STOP!本小節(jié)是前部分知識的具體應(yīng)用，對學(xué)生來說問題是全新的。教材提示的問題簡單，目的是把學(xué)生的注意力和思維放在問題的解決方法和過程上來，而不是自怎樣求解這個問題。6.3.1任務(wù)描述任務(wù)描述也是任務(wù)解決需達(dá)成的目標(biāo)，可以說在機(jī)器人活動中，能準(zhǔn)備描述出任務(wù)目標(biāo)，任務(wù)已經(jīng)解決一半了。建議通過動畫或視頻演示說明任務(wù)達(dá)成目標(biāo)。6.3.2任務(wù)分析在機(jī)器人活動中，任務(wù)分析常常要從兩方面去思考，一是機(jī)器人的硬件搭建，二是程序?qū)崿F(xiàn)的可行性。這兩者常常又是相輔相成的，也就是說，不同的搭建需要不同的程序。有的老

19、師可能會認(rèn)為機(jī)器人的搭建不是信息技術(shù)的內(nèi)容，而我們認(rèn)為，機(jī)器人的搭建不僅是信息技術(shù)的內(nèi)容，而且是重要內(nèi)容。試想，機(jī)器人感受其周圍環(huán)境，不正是感測技術(shù)嗎？本節(jié)的任務(wù)分析，建議讓學(xué)生討論。首先作為機(jī)器人來說，它怎么感受到有無障礙物，自然同學(xué)們會想到，需要有一個檢測是否有障礙物的元件；第二，機(jī)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(jī)器人的搭建這里機(jī)器人的搭建很簡單，教師可先搭好，讓學(xué)生觀察，認(rèn)識紅外避障傳感器。教師應(yīng)可通過實物投影儀講解紅外避障傳感器的結(jié)構(gòu)。6. 3.4設(shè)定檢測距離紅外避障傳感器是感測技術(shù)的常用傳感器，對此學(xué)生也很容易理解。教學(xué)時，應(yīng)注意講清楚檢測距離的調(diào)

20、整方法。有條件的學(xué)校可分組實驗。6.3. 5程序流程圖這個程序流程圖比較簡單，可讓學(xué)生討論完成。6.3.6QBASIC程序程序的實現(xiàn)方法很多，可能成為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(dá)式是怎樣的。可用下面的表格表?。杭t外避障傳感器檢Digital(10)測（其中10是連接端口號）有障礙Digital(10)=1無障礙Digital(10)=0建議：如果學(xué)生能力強的，可引導(dǎo)學(xué)生討論程序的編寫；對于能力一般的，只要求能理解程序就行了。最后，下載程序，運行，調(diào)試，根據(jù)機(jī)器人停止點距障礙物的距離，教師可適當(dāng)調(diào)整距離，讓學(xué)生體會檢測距離的作用。探索活動：機(jī)器人前方遇障礙，右轉(zhuǎn)90度后繼續(xù)

21、直線前進(jìn)。這個任務(wù)是應(yīng)用舉例的延續(xù)，可引導(dǎo)學(xué)生在前一任務(wù)的基礎(chǔ)上修改。第7課機(jī)器人的“感覺器官”目的意義概述：通過前一課的學(xué)習(xí)，我們知道機(jī)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，認(rèn)識機(jī)器人的傳感器，了解幾種常見傳感器的原理和作用。教材安排了三個探究性實驗，建議用二課時，第一課時完成7.1-7.3,第二課時完成7.4-7.5和探究活動。教學(xué)時始終應(yīng)讓學(xué)生明白一個道理，那就是，機(jī)器人與機(jī)器最顯著的區(qū)別在于，機(jī)器人對外界環(huán)境具有邏輯判斷和思維的能力。那么，機(jī)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(zhì)上是一些特殊的電子元件或裝置，它能感受或響應(yīng)特定的被測量的物理量或化學(xué)量

22、，并將其轉(zhuǎn)化為電信號。7.1機(jī)器人的“嘴巴”和“耳朵”明確機(jī)器人的“嘴巴”和“耳朵”其實就是機(jī)器人的發(fā)聲和聽覺裝。教學(xué)時讓學(xué)生了解，目前人們還只能讓機(jī)器人感知聲音的有無或強弱，還不能識別音色。要讓機(jī)器人認(rèn)識人的聲音，還有待科學(xué)家的努力。簡單的聲控傳感器很容易實現(xiàn)，教材介紹了納英特機(jī)器人的聲控傳感器。教學(xué)建議：1、認(rèn)識納英特聲控傳感器；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、會正確連接納英特聲控傳感器；4、將“實驗一：檢測環(huán)境聲強的相對值”作為探究性實驗。7 .2機(jī)器人的“眼睛”視覺傳感器是機(jī)器人身上至關(guān)重要的傳感器。由于目前還找不到能代替人眼這樣精密的視覺傳感器（既能

23、分辨顏色，又能判斷距離）。人們只好根據(jù)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；有能分辨顏色的光電傳感器或灰度傳感器。教學(xué)建議：教材對紅外傳感器和灰度傳感器的原理敘述十分清楚，學(xué)生易于理解，可指導(dǎo)學(xué)生閱讀?；顒又攸c應(yīng)放在“實驗二：檢測迷宮場地地面和白線的灰度值”上。當(dāng)然，也可檢測不同物體表面顏色的灰度值。如果是使用樂高光電傳感器，也可以檢測不同顏色的物體的光值。7. 3機(jī)器人的“鼻子”機(jī)器人的鼻子其實就是一個煙霧傳感器。建議教學(xué)時簡單介紹。8. 4機(jī)器人的“觸覺”機(jī)器人的觸覺傳感器很多，教材中只介紹了觸碰傳感器和溫度傳感器。教學(xué)建議：由于有前面的基礎(chǔ)，本節(jié)的實驗

24、三，可以讓學(xué)生自主探究完成。9. 5機(jī)器人的能源機(jī)器人的能源一般來源于電池的化學(xué)能。探索活動：本課的探究活動效果明顯，趣味性強。建議創(chuàng)造條件讓學(xué)生動手去做。第8課機(jī)器人走迷宮目的意義概述：前面學(xué)習(xí)了機(jī)器人的傳感器和程序的編寫。作為應(yīng)用，教材選用了機(jī)器人走迷宮，目的是通過機(jī)器人走迷宮問題的分析和求解，培養(yǎng)和提高學(xué)生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(jī)器人的搭建；4-6小節(jié)為程序的編寫、保存和調(diào)試。建議：本課用兩課時，1-3小節(jié)為一課，4-6小節(jié)為第二課時；機(jī)器人硬件條件不夠的學(xué)校可將本課與下一課重組，在仿真環(huán)境下學(xué)習(xí)和練習(xí)。10. .1任務(wù)描述本節(jié)主要是讓學(xué)生明確機(jī)器人走迷

25、宮所需完成的任務(wù)，教學(xué)時可用納英特仿真軟件“快速啟動項目”仿真演示。8 .2任務(wù)分析及算法可組織同學(xué)討論，如果是我們?nèi)藖硗瓿勺呙詫m，你會怎么走？在此基礎(chǔ)上引入迷宮定則。確定左手或右手定則后，再進(jìn)一走討論，在迷宮里行走過程中可能遇到的幾種情況：下面是左手定則的三種情況：(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(jìn)一步討論，在上述三種情況中，機(jī)器人應(yīng)做出怎樣的反應(yīng)？8.3走迷宮機(jī)器人的搭建機(jī)器人的搭建，涉及到兩個問題，選用什么樣的傳感器來判斷障礙物？傳感器如何安裝？這實質(zhì)上就是上一課傳感器學(xué)習(xí)后的應(yīng)用問題。可組織學(xué)習(xí)討論解決方案。8.4機(jī)器人走迷宮程序流程圖有了前面

26、的分析，畫出程序流程圖不是難事。8.5機(jī)器人走迷宮的QBASIC程序根據(jù)流程圖寫程序，難點在于QBASIC語言的表達(dá)。已經(jīng)寫出的程序?qū)W生要讀懂不難，難在自己寫程序。再有就是程序中馬達(dá)參數(shù)的調(diào)整，實際上馬達(dá)參數(shù)的調(diào)整與場地有關(guān)，必須認(rèn)真觀察機(jī)器人的運動后，才能得到正確的參數(shù)。建議：對程度一般的學(xué)生，只要求能讀懂程序就可以了。有條件的學(xué)校，應(yīng)安排時間調(diào)試程序。8.6程序的保存新版的納英特編程軟件保存操作簡單多了。探索活動：活動1:建議改為：假定機(jī)器人前方紅外傳感器接10號數(shù)字傳感器端口，要求機(jī)器人前方有障礙特，左轉(zhuǎn)90度，否則直行。本目題實質(zhì)上是在理解前面程序的基礎(chǔ)上的改寫，也是條件判斷語句的練習(xí)

27、。Ifdigital（10）=1thenMotor（0,-70）Motor（1,70）ElseMotor（0,100）Motor（1,100）End答案不唯一，教師慶鼓勵學(xué)生寫出不同的程序段。活動2:這是一個簡單的機(jī)器人活動，對場地要求不高。在機(jī)房就可完成。第9課在仿真環(huán)境中走迷宮目的意義概述：教材安排本課的目的，一方面是學(xué)習(xí)如何在仿真軟件中搭建場地和機(jī)器人，另一方面是利用仿真軟件開展機(jī)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簡單。本課可完成兩課時，第一課時，認(rèn)識軟件，搭建場地；第二課時，搭建機(jī)器人，仿真運行。9.1認(rèn)識機(jī)器人仿真系統(tǒng)初三的學(xué)生使用納英特仿

28、真軟件，很容易上手。這一節(jié)主要應(yīng)通過“快速啟動”感受三維立體仿真系統(tǒng)，同時會變換不同視角，觀察機(jī)器人的運動情況。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(dǎo)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(xué)建議：教師可安排具體而簡單的操作任務(wù)，讓學(xué)生練習(xí)。9.3在仿真環(huán)境下搭建機(jī)器人機(jī)器人的搭建包括馬達(dá)、輪子和傳感器的安裝。這部分內(nèi)容教材寫得很詳細(xì)，新版的軟件也比較好用。教師只要安排足夠的時間讓同學(xué)們上機(jī)實踐就可以了。9.4在仿真環(huán)境中測試機(jī)器人仿真運動包括：（1）機(jī)器人組隊設(shè)置（2）機(jī)器人與場地的合成（3）仿真運行對同學(xué)來說，按提示操作，問題不大。第10課軌跡機(jī)器

29、人目的意義概述：軌跡機(jī)器人是機(jī)器人活動應(yīng)用的又一個典范，本課教材以軌跡機(jī)器人活動任務(wù)為載體，學(xué)習(xí)樂高光電傳感器的工作原理、使用方法；以及ROBOLAB的編程技巧，主要學(xué)習(xí)條件分支和跳轉(zhuǎn)圖標(biāo)的使用。從思維訓(xùn)練的角度上講，本課分別就單光感和雙光感機(jī)器人走軌跡進(jìn)行了任務(wù)描術(shù)和算法分析，對開拓同學(xué)的創(chuàng)新思維具體一定的幫助和借鑒。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；第二課時完成第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方法。就原理部分，學(xué)生很容易理解。教學(xué)中應(yīng)著重介紹樂高光電傳感器的使用方法，特別是如何檢測物體的光值

30、。教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真完成P65的試一試。10.2單光電傳感器實現(xiàn)走軌跡單光感走軌跡只能是單線軌跡，為此，教師應(yīng)準(zhǔn)備一個簡單的場地。本任務(wù)涉及到機(jī)器人的搭建、算法分析、程序的編寫、下載運行和調(diào)試，四方面的問題，對同學(xué)來講都是全新的，下面就這四方面提出建議：1、機(jī)器人的搭建，不是我們教學(xué)的重點，加之這樣的機(jī)器人的搭建也不是很復(fù)雜，教師可先搭建好，與學(xué)生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(xùn)練，教師可制作一個簡單的動畫演示，幫助學(xué)生理解。流程圖能直觀、清晰的表示算法分析。3、程序設(shè)計：作為例程，教師可先介紹程序，讓學(xué)生理解程序。再演示程序的編寫。在ROLBLAB中，常用跳轉(zhuǎn)圖標(biāo)實現(xiàn)

31、無限循環(huán)。分支圖標(biāo)可實現(xiàn)各種條件分支，本例中的光感分支圖標(biāo)實現(xiàn)了，根據(jù)光電傳感器不同的反饋值，讓機(jī)器人做出不同的動作反應(yīng)。4、程序的保存、下載、運行和調(diào)試樂高機(jī)器人程序的保存、下載都很簡單。關(guān)于程序的優(yōu)化，可引導(dǎo)學(xué)生討論，圖10-5所示的程序有什么不足？為什么？從而進(jìn)一步思考，怎么制作一個全自動機(jī)器人。另外，作為思維訓(xùn)練，應(yīng)讓學(xué)生明白，傳感器自主采集數(shù)據(jù)是信息技術(shù)應(yīng)用的重要組成部分。10.3用雙光感實現(xiàn)走軌跡從任務(wù)描述看，本任務(wù)比前一個任務(wù)多了一個“十字”路口，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生分別出圖10-12所示的幾種情況，并讀懂圖10-13所示的程序。建議：本課時的重點應(yīng)放在機(jī)器人的調(diào)試上。第11課可監(jiān)控事

32、件的機(jī)器人目的意義概述：事件控制技術(shù)是信息技術(shù)中傳感技術(shù)、自動控制技術(shù)的重要內(nèi)容。同時事件控制也是解決多任務(wù)并發(fā)問題的一種有效途徑。教材安排本課既是學(xué)習(xí)多任務(wù)（事件）監(jiān)控處理的方法，同時又有利于提高同學(xué)們分析問題和解決問題的能力。本課的重點是事件監(jiān)控的思維訓(xùn)練，難點是理解本課的程序流程圖和程序。11.1什么是事件控制本小節(jié)主要是讓學(xué)生理解什么是事件、什么是事件監(jiān)控。所謂事件，簡單地理解就是一段時間內(nèi)發(fā)生的事情、或事物變化。事件監(jiān)控是指關(guān)注事件是否發(fā)生，當(dāng)事件發(fā)生后做出什么樣的響應(yīng)和處理。建議：教學(xué)時多用同學(xué)們熟悉的實例說明。11.2RCX對事件的監(jiān)控本小節(jié)的重點應(yīng)讓同學(xué)知道事件監(jiān)控分為定義事件

33、、監(jiān)控事件、事件著陸和停止監(jiān)控四個步驟，并認(rèn)識相應(yīng)的圖標(biāo)。ROBOLAB對事件的監(jiān)控用以下四步：1、定義事件：即事件觸發(fā)的條件2、監(jiān)控事件：即關(guān)注事件的發(fā)生。如果只是定義了事件，沒有開始監(jiān)控事件，即使事件發(fā)生了，處理器也不會對事件做出響應(yīng)。3、事件著陸：指事件觸發(fā)后的著陸點，其后是事件觸發(fā)后，所做出的響應(yīng)命令。4、停止監(jiān)控：指程序結(jié)束對事件的監(jiān)控。以上四個操作中，定義事件是難點。11.3三光電傳感器軌跡機(jī)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(xiàn)，二者是相輔相成的。教材中所用的硬件搭建是經(jīng)典的三光感小車，教師可事先搭建，并向?qū)W生介紹這樣搭建的優(yōu)點。優(yōu)點：動力后驅(qū)，具有

34、強勁的動力，兩輪距離較大，具有較大的動力力矩（轉(zhuǎn)彎靈活）；三光感成“品”字排列，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(xùn)練學(xué)生思維能力的良好載體，是教學(xué)分析的重點。11.3.2程序流程圖初看圖11-5的程序流程圖會有眼花繚亂的感覺，教學(xué)時應(yīng)注意理清思維邏輯。簡單地說就是：初始化環(huán)境條件（包括環(huán)境光的檢測、事件的定義等）；事件分支：即如果紅色事件發(fā)生，如何處理；藍(lán)色事件發(fā)現(xiàn)如何處理；兩事件同時發(fā)生如何處理。以上述邏輯層次去分析流程圖，能幫助學(xué)生理清思路。11.3.3程序圖11-6的程序與流程圖對應(yīng)理解應(yīng)該說不是很困難。程序理解上的難點在于“事件的值”上，教師應(yīng)說明由于有多個監(jiān)

35、控的事件，而事件的著陸點只有一個，那么如何區(qū)別是哪個事件發(fā)生了呢？最大的辦法就是通過“事件的值”去區(qū)分，再根據(jù)事件的值分支，當(dāng)不同的事件發(fā)生，實現(xiàn)不同的響應(yīng)和處理。第12課機(jī)器人滅火一一尋找火源目的意義概述：機(jī)器人滅火可以說是一個大型的綜合任務(wù)，所涉及到的傳感器的應(yīng)用和程序的處理都比較復(fù)雜，同時，它又是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的一個典型實例。教材以納英特機(jī)器人滅火活動為載體，化整為零，從簡單到復(fù)雜一步一步的引導(dǎo)學(xué)生完成滅火任務(wù)，這樣做既分散了教學(xué)難點，將灰度傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、聲控傳感器以及模塊化程序結(jié)構(gòu)思想溶入教學(xué)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)為第二課時

36、。12.1滅火實驗及場地簡介此小節(jié)目的在于讓學(xué)生明確任務(wù)目標(biāo)，可讓學(xué)生自行閱讀。12.2簡易滅火機(jī)器人的制作本節(jié)的重點是認(rèn)識納英特灰度傳感器及其使用方法，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(wù)1可作為灰度傳感器的應(yīng)用實例。任務(wù)一只要求機(jī)器人能判斷自己是否進(jìn)入警線。12.2.1簡易滅火機(jī)器人的搭建要求：1、認(rèn)識地面灰度傳感器，并會正確安裝；2、知道灰度傳感器屬模擬傳感器，一般來說，物體表面顏色越深，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(xiàn)在讀懂圖12-6的程序并不困難

37、。12.2.3測試建議：教師可自制一個簡易場地，讓學(xué)生分組完成滅火任務(wù)。12.3使用火焰?zhèn)鞲衅鲗ふ一鹪礈缁鹩脵z測是否“看”到白線的方法滅火很不科學(xué)，學(xué)生很自然地會想到是否有一個能檢測火焰的火焰?zhèn)鞲衅鳌?2.3.1火焰?zhèn)鞲衅髯鳛樾畔⒓夹g(shù)，正確采集有利信息非常重要。因此，根據(jù)火焰特征，制作的火焰?zhèn)鞲衅髂苡行У臋z測和判斷火源的位置。至于火焰?zhèn)鞲衅鞯姆答佒蹬c火源的距離及方位的關(guān)系，教材把它作為探究性實驗，為既有利于教師組織教學(xué)活動，又有利于培養(yǎng)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)的興趣和能力。12.3.2能尋找火源的機(jī)器人搭建由于有前面的基礎(chǔ)，這里的搭建很容易。12.3.3教會機(jī)器人尋找火源這是一個探究性實驗，我們希望同學(xué)

38、在讀懂程序的基礎(chǔ)上，通過實驗，發(fā)現(xiàn)火焰值與火焰距離以及方位的關(guān)系。12.3.4尋找火源滅火的兩個任務(wù)這兩個任務(wù)，有條件的學(xué)校也可作為探索性實驗。硬作條件不足的學(xué)校，可在仿真環(huán)境下完成。任務(wù)2與任務(wù)1的算法一樣，只是以火焰值來判斷滅火的有效位置。任務(wù)3實質(zhì)上是任務(wù)1和任務(wù)2的綜合，滅火條件是復(fù)合條件，即：火焰值達(dá)到有效距離，并且進(jìn)入警戒線。第13課機(jī)器人滅火一一迷宮滅火目的意義概述：本課是迷宮機(jī)器人和滅火機(jī)器人的綜合。本課的重點應(yīng)放在分析問題、解決問題的思維以及程序的模塊化結(jié)構(gòu)上。換言之，本課的機(jī)器人滅火任務(wù)的完成只是作為學(xué)習(xí)的一個結(jié)果，甚至可淡化實驗，利用仿真軟件幫助學(xué)生理解，這樣可減小真實實

39、驗中一些不確定的干擾因素，把注意力集中在思維訓(xùn)練上。建議：本課用兩課時第一節(jié)為第一課時，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計和第二節(jié)為第二課時13.1迷宮機(jī)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,組織學(xué)生討論滅火方案。引導(dǎo)學(xué)生得出迷宮滅火策略，沒有發(fā)現(xiàn)火焰，走迷宮，尋找火源；發(fā)現(xiàn)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，非常符合人的思維習(xí)慣，教師應(yīng)很好的加以利用。左邊的模塊化程序流程圖，簡單，清晰。右邊的程序流程圖，是左邊流程圖的細(xì)化。即啟動滅火程序，具體要做什么？又該怎樣走迷宮尋找火源。程序流程圖的細(xì)化，實質(zhì)上將程序分成了兩個分支，每

40、個分支只完成該分支所要解決的問題。另外，對復(fù)雜任務(wù)，我們還可以分工合作，一部分人解決發(fā)現(xiàn)火焰后如何滅火，一部分人解決尋找火源的問題。這樣的教學(xué)，我們不僅教給了學(xué)生分析問題和解決問題的方法，而且倡導(dǎo)的合作精神。這才是教學(xué)的根本。13.1.3迷宮滅火機(jī)器人的搭建這里的機(jī)器人實質(zhì)上是迷宮機(jī)器人和簡易滅火機(jī)器人的綜合。建議通過仿真練習(xí)機(jī)器人的搭建。13.1.4迷宮機(jī)器人滅火程序要求學(xué)生能讀懂程序。建議：通過仿真滅火幫助學(xué)生理解程序。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計思想作為知識窗介紹，要求學(xué)生能理解就行了。關(guān)于主程序和子程序的關(guān)系，可歸納為：主程序羅列滿足什么條件，需要完成什么任務(wù)；而子程序則回答，如何去完

41、成相應(yīng)的任務(wù)。13.2聲控啟動滅火機(jī)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(jī)器人實驗室目的意義概述：前面我們提到的機(jī)器人基本上都是一輛車，一輛智能化的小車。通過傳感器，感受環(huán)境的變化，采集數(shù)據(jù)，再根據(jù)程序做出相應(yīng)的處理和響應(yīng)，所涉及到的信息技術(shù)，主要包括傳感技術(shù)和自動控制技術(shù)，但還未涉及到信息的采集后的分析、處理和加工。為了拓展學(xué)生裝的思維和知識面，本課我們將學(xué)習(xí)如何利用ROBOLAB軟件建立一個機(jī)器人實驗室，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計一個簡單的物理實驗裝置，通過編寫程序，體驗數(shù)據(jù)的采集、上傳、分析和處理的全過程。對課對教師和教學(xué)設(shè)備要求都比較高，建議作為演示教學(xué)，目的是讓學(xué)生體驗實

42、驗方法和過程。14.1建立自己的主題ROBOLAB實驗研究是在研究者級別中完成的，在開始實驗之前，需要創(chuàng)建一個實驗主題。本節(jié)的重點，應(yīng)讓學(xué)生明確一個實驗項目所經(jīng)歷的五個步驟。1、使用傳感器設(shè)計和搭建實驗2、編寫程序，告訴RCX需要采集的信息；3、開始實驗，采集信息；4、上傳數(shù)據(jù)（信息）；5、分析數(shù)據(jù)14.2我的第一個實驗大家都知道，蒸發(fā)要吸熱，物體溫度要降低，但物體溫度降低了多少？經(jīng)過多長時間溫度降到最低？要得到相關(guān)的數(shù)據(jù)，并制成溫度變化曲線還真不是一件容易的事，但智能機(jī)器人實驗，確可以輕易的做到。14.2.1設(shè)計和搭建實驗利用樂高溫度傳感器，很容易設(shè)計出簡單的實驗裝置。實驗要求：讓RCX每隔3秒鐘采集一次溫度數(shù)據(jù)，1分鐘后停止采集。14.2.2程序的編寫這里我們用的是研究者編別中的編程者級別1,即最簡單的研究者程序，程序雖然簡單，但它仍包含了數(shù)據(jù)的采集思想：即采集什么數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集的速度以及結(jié)束采集的條件。這是教學(xué)的重點。14.2.3下載程序與編程者級別一樣。14.2.4開始實驗這個實驗很簡單，實驗時間也不長。14.2.5上傳數(shù)據(jù)上傳數(shù)據(jù)是本節(jié)的難點。這里包括：1、數(shù)據(jù)集名字，相當(dāng)于數(shù)據(jù)保存文件名；2、數(shù)據(jù)桶顏色，相當(dāng)