九年級下冊信息技術(shù)教案

九年級（下冊）信息技術(shù)教案教學(xué)課題第一課走進機器人的世界(1課時)教學(xué)目標(biāo)知識與技能知道什么是機器人，了解機器人的發(fā)展情況，對即將要學(xué)習(xí)的機器人有一個感性的認(rèn)識。過程與方法讓學(xué)生自己動手通過上網(wǎng)查詢機器人的定義，以及機器人的發(fā)展概況。再通過討論把自己的所見所聞講述出來，教師歸納總結(jié)。再以豐富的視頻資料幫助學(xué)生對教學(xué)機器人建立一個感性的認(rèn)識。情感、態(tài)度、價值觀讓學(xué)生體會自主學(xué)習(xí)所帶來的成功感，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。教學(xué)重點了解機器人的基本知識，特別是現(xiàn)在普遍使用的教學(xué)機器人。教學(xué)難點如何讓學(xué)生對機器人有一個生動形象的認(rèn)識，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課前準(zhǔn)備計算機機房、互聯(lián)網(wǎng)、機器人器材教學(xué)方法講授任務(wù)驅(qū)動法教學(xué)步驟教師活動學(xué)生活動教學(xué)目的1.播放影片剪輯《終結(jié)者2》片段觀看影片引起學(xué)生的注意2.提出問題：影片中的主角是人還是機器人？展開思考作答機器人引導(dǎo)學(xué)生進入主題3.提出問題：什么是機器人？請同學(xué)們通過網(wǎng)絡(luò)尋找答案學(xué)生開始通過搜索引擎去尋找答案讓學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)去解決問題4.巡視整個機房，了解學(xué)生完成情況，并對部分學(xué)生給予提示。通過操作，學(xué)生對機器人的定義有了初步認(rèn)識讓學(xué)生體會成功感5.請部分學(xué)生講述他所發(fā)現(xiàn)的關(guān)于機器人的描述學(xué)生各自表達自己的觀點通過發(fā)言的方式讓學(xué)生增強自信心6.總結(jié)發(fā)言：各位同學(xué)對機器人的描述都是大同小異的，應(yīng)該說都是正確的，我們國家的科學(xué)家對機器人是這樣理解的……關(guān)注教材中對機器人所下的定義讓學(xué)生明白機器人實際上是一個開放性的話題7.提出任務(wù)：同學(xué)們接下來繼續(xù)通過搜索引擎去網(wǎng)上下載機器人的圖片，等一下拿出來大家交流一下，看看誰下的不同種類的機器人最多？學(xué)生開始通過搜索引擎去下載圖片繼續(xù)滲透自主學(xué)習(xí)8.巡視機房掌握學(xué)生完成情況將下載下來的圖片保存在硬盤中了解學(xué)生的操作情況，為開展下一步教學(xué)作準(zhǔn)備9.請同學(xué)來展示自己下載的機器人圖片并提出問題：你能給你下載的機器人進行一個簡單的歸類嗎？學(xué)生憑自己的想象力進行歸納為講解機器人的分類作一個鋪墊10.歸納總結(jié)：其實機器人分類的方法很多，現(xiàn)在還沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，按目前一般的方式可分為……（結(jié)合課本對這些分類作簡單解釋）關(guān)注教材中對機器人的分類讓學(xué)生對機器人有一個框架上的認(rèn)識11.結(jié)合課本引入教學(xué)機器人的介紹，重點說明教學(xué)機器人在我國的發(fā)展情況，以及在現(xiàn)實中的具體應(yīng)用，配合講解出示目前使用比較普遍的機器人器材學(xué)生認(rèn)真聽講，并觀察機器人器材實物通過實物展示，提高學(xué)生的感性認(rèn)識，為即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容提升興趣12.播放收集整理的關(guān)于教學(xué)機器人的使用和比賽片段，結(jié)合視頻作一定的補充說明（比如近年來發(fā)生在身邊的青少年智能機器人大賽等等）觀看視頻讓機器人從一個抽象的概念變得較為形象，為下步學(xué)習(xí)作一個鋪墊13.出示一個已經(jīng)制作好的機器人實物，結(jié)合這個機器人來講解機器人的基本組成通過聽講和觀察，去理解機器人的組成部分出示實物讓學(xué)生能夠把教師所講的組成部分很容易和實際聯(lián)系起來，加深理解14.提出思考問題：用自己的方式表達，你心目中未來的機器人是什么樣的？學(xué)生思考回答培養(yǎng)學(xué)生的想象力課后反思

教學(xué)課題第二課機器人的編程系統(tǒng)（1課時）教學(xué)目標(biāo)知識與能力知道人與機器人是怎樣進行交流的，認(rèn)識納英特和樂高機器人的編程平臺過程與方法以形象生動的講解和演示操作相結(jié)合，輔以任務(wù)驅(qū)動的方式完成授課情感、態(tài)度和價值觀通過對本節(jié)知識的學(xué)習(xí)，著重培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、理解能力和模仿能力。

重、難點分析重點：認(rèn)識機器人的編程平臺，知道人與機器人是如何通訊的難點：學(xué)生如何能夠熟練的完成打開編程軟件錄入指令下載程序到機器人

課前準(zhǔn)備網(wǎng)絡(luò)教室、樂高納英特編程軟件、機器人核心部件（機器人的大腦）

課時安排1課時教學(xué)方法講授任務(wù)驅(qū)動法

教學(xué)步驟1、課前引入師：人與人之間的交流主要是通過語言完成的，比如我叫大家打開電腦，你們馬上就可以完成這個動作。那么人與機器人之間的交流是怎樣完成的呢？

生：認(rèn)真思考

師：其實機器人并非人類因此它也不能聽懂人類的語言，既然如此那么我們到底通過什么手段和機器人交流呢？這是我們這節(jié)課所要學(xué)習(xí)的。2、新課教學(xué)師：首先我們進行一個簡單的設(shè)想，機器人首先還是一臺機器，我們把它能聽懂的話叫做機器語言，人要與機器人進行溝通就需要一個翻譯，把人類的語言翻譯為機器語言，這樣機器人就能聽懂我們說的話了。那誰來充當(dāng)我們的翻譯呢，這就是編程軟件了，我們把我們要說的話先組織好，寫在編程軟件里，再由它告訴機器人。接下來我們就來具體學(xué)習(xí)怎樣使用我們的翻譯，讓它把我們的要求告訴機器人。師：首先給大家介紹兩個翻譯家認(rèn)識，一個叫做納英特、一個叫做樂高，這是兩個不同地方的翻譯家，一個來自杭州、一個來自北京，但是他們要做的工作是一樣的，為我們和機器人充當(dāng)翻譯。首先我們來看看納英特編程軟件怎么使用？納英特使用步驟：步驟一使用前首先要把這個軟件裝入電腦。裝好以后可以看到桌面上的nstrobot圖標(biāo)。

步驟二雙擊該圖標(biāo)，就可以看到納英特積木式機器人圖形化編程平臺了。步驟三下面我們隨便輸入一些想要給機器人說的話，比如讓機器人動起來（機器人的行動主要靠馬達來完成）。1、從左邊的執(zhí)行器模塊庫中拖一個啟動電機模塊到程序中如圖，注：這里的拖動和我們平時拖動文件到某個地方是一樣的SHAPE2、在右邊的啟動電機模塊上雙擊或者點右鍵，點模塊屬性，如下圖，把馬達的功率設(shè)置為100。步驟四好，接下來我們就要讓翻譯把這句轉(zhuǎn)達給機器人了，在轉(zhuǎn)達之間我們還要把機器人和我們的翻譯聯(lián)在一起，翻譯是裝在什么地方的？對，計算機里面的。那我們只需要把機器人和計算機連接在一起就可以了1、先把機器人通訊線的一頭和電腦的一個串口連接，連接方法見下圖2、通訊線的另一端和機器人相連，見下圖。步驟五下面我們就開始讓翻譯把我們的指令傳達給機器人在下載前我們用1個手把機器人提起，防止馬達的轉(zhuǎn)動使機器人從高處摔下?lián)p壞，然后向右打開開關(guān)。點“編譯下載”，選擇好與電腦連接的串口，點“下載應(yīng)用程序”，如果下載失敗，請檢查串口是否搞錯，通信線有沒有連接，機器人電源有沒有打開等情況。有時候什么也沒有改變，關(guān)開一下電源，重新下載，也可能會取得成功。下載成功后把電源撥到中間，關(guān)閉機器人，然后在把電源撥到右側(cè)打開機器人，這時你就可以看到機器人按我們的意思動起來了

任務(wù)一下面各位同學(xué)馬上把剛才學(xué)習(xí)到的體驗一下吧，有什么問題請舉手師：下面我再給大家介紹另一位翻譯看看它又是怎樣把我們的語言翻譯給機器人的

樂高的使用步驟步驟安裝好的軟件在桌面有一個快捷方式，雙擊該快捷方式即可進入如圖所示的ROBOLAB的主菜單界面。1、單擊“管理員”按鈕即可進入管理者界面2、將紅外發(fā)射器與電腦相連，做好下載前的準(zhǔn)備（紅外發(fā)射器和剛才使用的通訊線作用是一樣的，負(fù)責(zé)把程序傳給機器人。SHAPE3、RCX電源打開，并將RCX紅外發(fā)射的地方（前面黑色部分）對準(zhǔn)紅外發(fā)射塔的紅外發(fā)射部分，如下圖：3、下面我們點擊“下載固件”按鈕，將固件下載到機器人里面。為什么需要下載固件？就象我們使用計算機首先要裝操作系統(tǒng)一樣，固件也可以想象成是機器人大腦的操作系統(tǒng)。有了它，機器人才可以識別翻譯傳達來的信息。為什么剛才使用的納英特不需要固件？納英特的固件實際上在出廠前已經(jīng)固化在機器人的大腦里了，所以不需要再次安裝。課后反思[教學(xué)課題]第三課制作能行走的機器人教學(xué)目標(biāo)：1.知識目標(biāo)：學(xué)習(xí)使用ROBOLAB軟件編制程序，會搭建具體的機器人

2.能力目標(biāo)：通過實踐培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動手能力、創(chuàng)造能力，具體要達到：

①能夠使用樂高編程軟件；練習(xí)用電腦控制機器人，啟動機器人；②學(xué)會簡單的搭建技術(shù)3.情感目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生對待知識的科學(xué)態(tài)度和辯證唯物主義觀點。培養(yǎng)學(xué)生探索機器人的興趣和科學(xué)精神。培養(yǎng)良好的生活習(xí)慣、與人的溝通與合作、對他人的尊重、面對困難的毅志力與自信心的樹立及時間的合理分配和利用。教學(xué)重點難點：

重點：編程軟件的使用。難點：編寫程序的邏輯思想。

教學(xué)方法：以學(xué)生直接體驗為主，并輔以教師啟發(fā)、引導(dǎo)。

教學(xué)準(zhǔn)備：樂高機器人套裝、電腦、網(wǎng)絡(luò)教室。教學(xué)方法講授任務(wù)驅(qū)動法教學(xué)過程：1、引入：通過前面的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道了怎樣跟機器人交流。今天，我們具體搭建一個機器人，讓它按我們的要求工作。2、新課：首先我們還是要再次熟悉一下今天我們要使用的翻譯家“樂高編程軟件”。步驟一介紹基本圖標(biāo)功能

從電腦桌面雙擊其快捷方式，即可進入robolab的編程主界面。（圖一）主界面上有三個菜單項：管理員、編程者級別和研究者級別，以及三個按鈕：幫助、退出和說明。點擊編程者級別菜單項進入其界面（圖二），它的界面菜單分為導(dǎo)航者與發(fā)明家兩大級別，每一級下有三個小項：水平、主題和程序。一般編程分為三個步驟：

1.根據(jù)模型從功能板上選擇所需的圖標(biāo)2.在編程窗口里合理布置圖標(biāo)，并進行連線3.程序的下載a.當(dāng)功能和工具模塊不在編程窗口顯示時，可通過點擊菜單欄里的Windows,分別選取showtoolspalette（顯示工具面板）和showfunctionspalette（顯示功能面板）來使它們出現(xiàn)b.工具模塊中主要用到的幾個說明：1--操縱工具（operatingtool）:2--定位工具（postioningtool）:可選取、移動物件3--標(biāo)示工具（labelingtool）:編輯注解或文字輸入4--連線工具（wiringtool）:連接圖示區(qū)內(nèi)各結(jié)點5--彈出工具（objectpopup）6--滾動工具（scrollingtool）7—斷點工具（set/clearbreakpoint）8—探針工具（probedata）9—顏色工具（getcolor）10-著色工具（setcolor）注：圖標(biāo)的選取一般選用定位工具；連線使用連線工具c.圖標(biāo)的抓取及連線說明:把光標(biāo)移到功能模塊上,選取所需的圖標(biāo)點擊一下，然后把鼠標(biāo)移到適合的位置再點擊一下鼠標(biāo)，則完成了圖標(biāo)的抓取過程；把鼠標(biāo)移到工具模塊上，在連線圖標(biāo)點一下，便可進行連線。當(dāng)把鼠標(biāo)移到將要進行連線的圖標(biāo)上，圖標(biāo)會不停的閃爍并出現(xiàn)黃色的端口提示，在所要進行連線的端口點一下，然后移到另一端口再點下，即可完成連線過程，連線正確為一條粉紅色的粗線，不正確為黑色的細(xì)虛線。

步驟二：搭建一個任務(wù)機器人現(xiàn)在我們以一個簡單的例子來說明：目的：制作一輛直線競速車，要跑得順、跑得好，車子不能一跑就散了。

1.我們用兩個馬達控制車輪2.左圖中使用了一個L型的積木，它的作用是什么？3.小車轱轆擦邊如何解決？4.想想圖中各部分結(jié)構(gòu)的作用？步驟三、演示圖標(biāo)對機器人的控制

下面我們給機器人編寫一個往返跑的程序SHAPE注意觀察兩個程序有什么不同？答：剛才我們說過連線正確為一條粉紅色的粗線，不正確為黑色的細(xì)虛線。因此，只有第二個程序能夠正確執(zhí)行。3.課堂體驗：讓他們從具體的搭建過程中感受力學(xué)知識；從控制馬達的轉(zhuǎn)動中體驗電學(xué)知識；從電腦控制機器人運作體驗信息技術(shù)知識。并在動手做的過程中觀察、體驗、思考：我學(xué)會了什么？我怎樣才能做得更好？這與我們的生活有什么聯(lián)系？六、布置課后探索思考：（1）我們能為這個機器人設(shè)計更多、更好的動作嗎？（2）今天學(xué)的機器人同我們自己家的電器有什么關(guān)系？課后反思教學(xué)課題第四課讓機器人送餐教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：了解馬達的運轉(zhuǎn)帶動齒輪及機器的運轉(zhuǎn)原理。知道通過馬達控制機器人運動的基本原理。能力目標(biāo)：通過實踐培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動手能力、創(chuàng)造能力，具體要達到：通過編輯程序控制機器人前進、轉(zhuǎn)向等動作。學(xué)會按需組裝簡單機器人，例如：齒輪連接、馬達的連接等；觀察機器人的運作原理，思考是否能改進，使它運作得更好一些。情感目標(biāo)：培養(yǎng)良好的生活習(xí)慣、與人的溝通與合作、對他人的尊重、面對困難的毅志力與自信心的樹立及時間的合理分配和利用。培養(yǎng)學(xué)生對待知識的科學(xué)態(tài)度和辯證唯物主義觀點。培養(yǎng)學(xué)生探索機器人的興趣和科學(xué)精神。教學(xué)重點、難點重點：正確完成通過編輯程序控制機器人前進、后退、轉(zhuǎn)向、上下移動等動作。難點：用電腦編輯控制程序，控制機器人完成任務(wù)規(guī)定動作；按需組裝好能完成規(guī)定任務(wù)的機器人；控制好機器人完成任務(wù)的動作距離。教學(xué)方法：以學(xué)生直接實踐體驗為主，輔以教師演示、啟發(fā)、引導(dǎo)。教學(xué)準(zhǔn)備：納英特機器人套裝若干套，樂高機器人套裝若干套，電腦，積木、導(dǎo)線等若干工具。教學(xué)方法講授任務(wù)驅(qū)動法教學(xué)過程：教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動復(fù)習(xí)舊知識前兩次課我們學(xué)習(xí)過“讓機器人動起來”、“能行走的機器人”，現(xiàn)在我們來回憶一下機器人怎樣前進的。板書：Motor0,50Motor1,50Sleep2問題一：請一位同學(xué)來說說上面這段代碼是什么意思。問題二：如果是樂高機器人又是怎么樣實現(xiàn)上面的功能。學(xué)生回顧舊知識，回答：三行代碼分別是讓0號馬達按轉(zhuǎn)速50正轉(zhuǎn)；1號馬達按轉(zhuǎn)速50正轉(zhuǎn)；兩個馬達轉(zhuǎn)動的時間為2秒。導(dǎo)入新任務(wù)情景演示：一個機器人按正方形的路徑進行；一個機器人進行“送餐”表演。今天我們不光要讓機器人前進，我們還要讓它按照我們的設(shè)定的程序前進。學(xué)生觀察、思考，激發(fā)學(xué)生興趣新課一、教納英特機器人走正方形要讓納英特機器人完成走正方形，實際上就是讓機器人重復(fù)完成四次“前進→轉(zhuǎn)彎”的動作。我們先來看看，機器人是怎樣實現(xiàn)“前進→轉(zhuǎn)彎”的：首先啟動電機，讓機器人以一定的速度向前一段路程，再以左輪（或右輪）為中心轉(zhuǎn)動90°，最后停止。這樣就走完了正方形的一個邊。BASIC程序設(shè)計可參考教材圖4-1。二、讓樂高機器人去送餐任務(wù)分析：機器人運動的同時，還需要有一只機械手托起餐盤。另外，機器人必須準(zhǔn)確地到達目的，并能準(zhǔn)確地將餐盤放在餐桌上，后退回出發(fā)點時不可以將餐盤打翻。由于餐桌上的空位不在出發(fā)區(qū)的正前方，機器人必須做轉(zhuǎn)彎運動。解決策略：用兩個馬達驅(qū)動機器人的運動，一個馬達控制機械手，完成送餐任務(wù)。機器人行進路線和動作行為：前進——右轉(zhuǎn)——前進——放餐盤——后退——左轉(zhuǎn)——后退。用時間控制機器人前進、轉(zhuǎn)彎、后退的距離。學(xué)生觀察、分析機器人是如何通過程序?qū)崿F(xiàn)“轉(zhuǎn)變”。學(xué)生分析總?cè)蝿?wù)、解決策略，思考如何在程序設(shè)計里實現(xiàn)左右轉(zhuǎn)、后退、放餐盤等具體動作指導(dǎo)實驗動手體驗第一個任務(wù)：讓機器人走正方形這個任務(wù)由納英特機器人機器人來完成，剛才我們講了正方形一個邊的程序，想一想：要讓機器人走正方形，該如何修改程序？如果要讓機器人與運動員一樣繞正方形場地跑三圈，又該如何修改程序？參與程序如圖4-2所示。用通訊下載線將機器人與計算機連接，打開下載運行開關(guān)；單擊編譯下載按鈕，編譯下載程序，試運行，觀察機器人運動情況，修改程序。第二個任務(wù)：讓機器人送餐要完成這個任務(wù)，首先要搭建可以實現(xiàn)送餐的機器人，圖4-5A是馬達驅(qū)動機器人運動的參考搭建，這里采用的是齒輪傳動，主動輪24齒，從動輪40齒。完成這個任務(wù)有兩種方法。方法1、時間控制法。樂高機器人送餐重點要解決幾個關(guān)鍵動作：前進——右轉(zhuǎn)——前進——放餐盤——后退——左轉(zhuǎn)——后退，這幾個動作的控制距離還要通過同學(xué)們實踐反復(fù)調(diào)試。調(diào)試時機器人如果沒能按你的要求動作，請仔細(xì)檢查機器人的連線是否正確，如果馬達的轉(zhuǎn)動方向不是你希望的，可以改變導(dǎo)線的連接方向。方法2、角度傳感器控制法。角度傳感器的RCX和樂高軸的連接方式可以參考圖4-7。當(dāng)馬達工作時，帶動樂高軸轉(zhuǎn)動，套在軸上的角度傳感器開始記數(shù)。同時，由于角度傳感器與RCX的輸入端口相連，計數(shù)器的值隨時反饋給RCX，以便機器人做出判斷和決策。在程序設(shè)計時，要清楚角度傳感器的計數(shù)器與它的初始位置有關(guān)。當(dāng)初始化角度傳感器時，它的計數(shù)值被設(shè)置為0，為確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，角度傳感器在重新計數(shù)前，最好對其清零。這個程序也要完成前進——右轉(zhuǎn)——前進——放餐盤——后退——左轉(zhuǎn)——后退幾個動作，程序基本和方法一相同，只是在控制機器人轉(zhuǎn)動時使用的程序不一樣。同學(xué)們參考圖4-2進行程序設(shè)計與修改實現(xiàn)機器人跑正方形三圈根據(jù)圖4-6程序的提示進行設(shè)計程序，重點是反復(fù)調(diào)試，直到完成相應(yīng)任務(wù)為止。根據(jù)圖4-7程序的提示進行設(shè)計程序，重點是反復(fù)調(diào)試，直到完成相應(yīng)任務(wù)為止。評價激勵，成果分享讓每個小組發(fā)表見解，大家參與評價、分享。對實驗成功的學(xué)生給予表揚，并鼓勵改進實驗的方法；對實驗失敗的學(xué)生要幫助分析原因，重樹他們的自信心；不論成功還是失敗，每個小組都會發(fā)現(xiàn)一些問題，以及對這些問題的分析和議論，或是對實驗有創(chuàng)意的想法和設(shè)計。學(xué)生發(fā)表見解暢談實驗過程中的感想。布置課后探索思考1、圖4-6所示的程序中，機器人是怎樣實現(xiàn)右轉(zhuǎn)的？請補充機器人送餐后，返回出發(fā)區(qū)的程序。2、同樣是指揮機器人前進和轉(zhuǎn)彎，納英特機器人和樂高機器人在編程思想和方式上，有哪些地方相同，哪些地方不同？3、對機器人來說，角度傳感器是輸入信息還是輸出信息？它是怎樣工作的？使用角度傳感器控制機器人運動的距離與電池的電量有關(guān)嗎？為什么？課后反思[教學(xué)課題]第五課計算機程序與QBASIC語言教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)：了解計算機語言、計算機程序的基礎(chǔ)知識。了解BASIC語言的基本運用規(guī)則。了解BASIC的函數(shù)和變量。2.能力目標(biāo)：能準(zhǔn)確運用QBASIC語句的格式能編輯簡單的QBASIC程序。3.情感目標(biāo)：培養(yǎng)良好的生活習(xí)慣、與人的溝通與合作、對他人的尊重、面對困難的毅志力與自信心的樹立及時間的合理分配和利用。培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的程序員基本道德操守。培養(yǎng)學(xué)生編寫程序的興趣。教學(xué)重點、難點重點：計算機語言的基礎(chǔ)知識。編寫簡單QBASIC程序語句。難點：正確理解程序語言QABSIC的常量、變量與函數(shù)的定義與作用；正確理解程序語言QBASIC的變量的數(shù)據(jù)類型；如何編寫QBASIC的循環(huán)語句。教學(xué)方法教師講解、演示、啟發(fā)；學(xué)生上機實踐體驗；教師個別輔導(dǎo)。教學(xué)過程第一板塊計算機程序與計算機語言介紹。1.計算機程序在上節(jié)課“教機器人走正方形”的任務(wù)中，我們知道，讓機器人執(zhí)行程序后就能完成“前進——轉(zhuǎn)彎”的動作。如果讓計算機執(zhí)行圖5-1所示的程序2，它就能沿著正方形軌跡運動。電腦每做的一次動作，一個步驟，都是按照以經(jīng)用計算機語言編好的程序來執(zhí)行的，程序是計算機要執(zhí)行的指令的集合，而程序全部都是用我們所掌握的語言來編寫的。所以人們要控制計算機一定要通過計算機語言向計算機發(fā)出命令。把解決問題的方法、步驟，用計算機能聽懂的語言，編成一條條指揮計算機動作的指令集，就叫做計算機程序，簡稱程序。如果由機器人的“大腦”執(zhí)行一段程序，它就能完成相應(yīng)的任務(wù)。

2.計算機語言計算機語言通常是一個能完整、準(zhǔn)確和規(guī)則地表達人們的意圖,并用以指揮或控制計算機工作的“符號系統(tǒng)”。①機器語言機器語言是用二進制代碼表示的計算機能直接識別和執(zhí)行的一種機器指令的集合。它是計算機的設(shè)計者通過計算機的硬件結(jié)構(gòu)賦予計算機的操作功能。機器語言具有靈活、直接執(zhí)行和速度快等特點。機器語言編出的程序全是些0和1的指令代碼,直觀性差,還容易出錯?，F(xiàn)在,除了計算機生產(chǎn)廠家的專業(yè)人員外,絕大多數(shù)程序員已經(jīng)不再去學(xué)習(xí)機器語言了。②匯編語言為了克服機器語言難讀、難編、難記和易出錯的缺點,人們就用與代碼指令實際含義相近的英文縮寫詞、字母和數(shù)字等符號來取代指令代碼(如用ADD表示運算符號“＋”的機器代碼),于是就產(chǎn)生了匯編語言。所以說,匯編語言是一種用助記符表示的仍然面向機器的計算機語言。匯編語言亦稱符號語言。匯編語言由③高級語言不論是機器語言還是匯編語言都是面向硬件的具體操作的，語言對機器的過分依賴，要求使用者必須對硬件結(jié)構(gòu)及其工作原理都十分熟悉，這對非計算機專業(yè)人員是難以做到的,對于計算機的推廣應(yīng)用是不利的。計算機事業(yè)的發(fā)展,促使人們?nèi)で笠恍┡c人類自然語言相接近且能為計算機所接受的語意確定、規(guī)則明確、自然直觀和通用易學(xué)的計算機語言。這種與自然語言相近并為計算機所接受和執(zhí)行的計算機語言稱高級語言。高級語言是面向用戶的語言。無論何種機型的計算機,只要配備上相應(yīng)的高級語言的編譯或解釋程序,則用該高級語言編寫的程序就可以通用。隨著計算機硬件的發(fā)展，近年來又出現(xiàn)了圖形化編程語言，它具有直觀易學(xué)的特點。如ROBOLAB語言就是一種圖形化編程語言。我們必須清楚，計算機本身是不能直接識別高級語言的，必須將高級語言的程序翻譯成計算機能識別的機器指令，計算機才能執(zhí)行。這個翻譯的工作是由“編譯系統(tǒng)”軟件來完成的。不同類型的計算機上使用的翻譯軟件也不盡相同。3.程序結(jié)構(gòu)程序結(jié)構(gòu)順序程序結(jié)構(gòu)循環(huán)程序結(jié)構(gòu)分支程序結(jié)構(gòu)等。執(zhí)行程序1，機器人先前進2秒，然后再左轉(zhuǎn)0.6秒，最后停止。機器人從程序開始依次執(zhí)行命令，直到程序結(jié)束，這樣的程序結(jié)構(gòu)叫順序程序結(jié)構(gòu)；而程序2，我們用了fori=1to4step1……nextI語句，使機器人執(zhí)行了四次“前進、左轉(zhuǎn)”命令，這樣的程序結(jié)構(gòu)叫循環(huán)程序結(jié)構(gòu)，以后我們還會學(xué)到條件循環(huán)和無條件循環(huán)程序結(jié)構(gòu)以及分支程序結(jié)構(gòu)等。第二板塊QBASIC語言簡介。所有計算機語言中，高級程序語言是適合人們學(xué)習(xí)的編程工具，高級語言有：C語言、BIASC語言、FOXBASE、JAVA等，在眾多的高級語言中，QBASIC語言是比較適用青少年學(xué)生學(xué)習(xí)和使用的高級語言，它具有簡單、適用、易學(xué)的優(yōu)點。是比爾?蓋茨發(fā)明的。1.QBASIC程序的組成①一個QBASIC程序由若干行組成，程序按照語句排列順序執(zhí)行。每一行稱為一個語句行，一行中可以包含一個語句，也可以包含多個語句，若一行中包含多個語句，語句間應(yīng)用“：”分開。注意由于納英特機器人的微電腦比我們使用的普通電腦處理能力差，在它的QBASIC子系統(tǒng)中規(guī)定，一行中只能有一個語句。②每個語句都以一個語句定義符開始，如程序中的stop、dimfor等都是語句定義符。語句定義符用來標(biāo)識語句的性質(zhì)，告訴QBASIC執(zhí)行什么樣的功能，語句定義符后面一般還跟有語句體，表示語句執(zhí)行的對象。如dimiasint說明變量i是一個整數(shù)型變量③一個QBASIC程序一般以“END”語句結(jié)束。程序執(zhí)行到“END”語句時即停止執(zhí)行。一個程序中可以有多個“END”語句，在程序執(zhí)行時遇到任何第一個“END”語句都會停止執(zhí)行。如果程序中只有一個“END”，“END”語句應(yīng)放在整個程序的最后。但在納英特機器人QBASIC子系統(tǒng)中，沒有END命令，我們用STOP來停止機器人動作。一個程序可以只包括主程序，也可以包括一個主程序及若干個子程序或函數(shù)。2.QBASIC常量、變量、函數(shù)介紹板書：整數(shù)：-32767到32767之間的整數(shù)；單精度浮點數(shù)：可以精確到小數(shù)點后7位；雙精度浮點數(shù)：可以精確掉小數(shù)點后15位；字符串：是一個不超過32767個字符的序列。函數(shù)相當(dāng)于數(shù)理化中的計算公式。在QBASIC中，開發(fā)人員把一些常用的算法編成一個個標(biāo)準(zhǔn)程序放在解釋程序中，稱為標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)。我們編寫程序時，只要按約定寫出函數(shù)名及它的自變量就可以隨時調(diào)用了。如圖5-1程序中的motor，sleep就是函數(shù)名，而其后的數(shù)字則是自變量的值。如motor0,50表示0號馬達以50轉(zhuǎn)速前進；motor0,-50表示0號馬達以50轉(zhuǎn)速反轉(zhuǎn)；sleep2.0表示延時2秒。本節(jié)注意點：①字符串需要用引號引起來②變量的數(shù)據(jù)類型必須在使用前定義3.QBASIC語言的語句格式QBASIC的基本語句一般格式為：語句定義符語句體①變量說明語句格式：dim變量名as變量類型舉例：dimiasint解釋：定義變量i為一個整數(shù)型數(shù)字變量。②循環(huán)語句格式：FOR循環(huán)變量＝初始值TO終止值［STEP步長］命令串NEXT循環(huán)變量舉例：fori=1to4step1motor0,50motor1,50sleep2.0motor0,-50motor1,50sleep0.6nexti解釋：第一行程序表示給循環(huán)變量i賦初始值1，終止值是4，步長是1，這是循環(huán)的開頭。第六行是循環(huán)體，指揮機器人前進2秒，左轉(zhuǎn)0.6秒。③結(jié)束語句格式：stop功能：終止程序執(zhí)行五、探索活動請編依照本課實例，試著編寫一段程序，讓機器人實現(xiàn)走“8”字。六、教學(xué)反思第六課程序設(shè)計流程圖教材分析：本節(jié)課是人如何控制機器人進行工作、交流的一節(jié)基礎(chǔ)課程；學(xué)習(xí)后便于學(xué)生理清思路、嚴(yán)密思考、分析問題，并以相應(yīng)的框圖來形象、直觀的表示問題，從而找到解決問題的算法，為程序設(shè)計做好關(guān)鍵的一步。教學(xué)目標(biāo)知識與技能：學(xué)會用流程圖來分析問題。過程與方法：通過分析、舉例畫出流程圖。通過動手練習(xí)，發(fā)現(xiàn)這樣做會讓問題更簡單，思路更清晰，思考問題更嚴(yán)密。情感態(tài)度與價值觀：通過本節(jié)學(xué)習(xí)讓學(xué)生體會到這樣做會把復(fù)雜問題簡單化，學(xué)好、會用、愛用流程圖來分析問題并解決問題；成功調(diào)試一個程序，從而樹立他們學(xué)習(xí)的信心，找到成功感。教學(xué)重難點重點：了解程序設(shè)計的一般步驟及流程圖，學(xué)會用流程圖來表示問題，為其編好程式打下基礎(chǔ)。難點：分析問題，正確的畫出流程圖寫出程序并調(diào)試。學(xué)生分析：通過上幾節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生巳經(jīng)掌握和了解了機器人的相關(guān)知識，并對之產(chǎn)生濃厚的興趣；學(xué)習(xí)本節(jié)后學(xué)生能更好的與ROBOT交流，控制它來完成一定任務(wù)。教法與學(xué)法：教法：例證分析任務(wù)驅(qū)動

主題研究學(xué)法：觀察，分析，模仿，任務(wù)驅(qū)動，評價課時：1節(jié)教學(xué)過程：

一、引入課題

前面的課程中我們學(xué)習(xí)了如何搭建一個機器人，并有目的搭建了走正方形和送餐機器人，并了解和使用了用BASIC語言來編程控制我們的機器人，但我們都是直接拿來用的，今天我們就與同學(xué)們一起學(xué)習(xí)、分析如何進行程序設(shè)計，要經(jīng)過哪些步驟、了解什么是算法？算法與流程圖有什么關(guān)系？它的作用是什么？如何畫流程圖，并根據(jù)流程圖來進行程序設(shè)計。

二、程序設(shè)計的一般步驟（15分鐘）

要為機器人設(shè)計一個好的程序，一般需要以下幾個步驟：分析問題->設(shè)計算法->畫出框圖->編寫程序->調(diào)試程序，共5個步驟。

1.分析問題

首先明確機器人要干什么，有些什么已知條件，未知條件，最終要達到什么目標(biāo)，要完成這些還需要哪些條件。

2.設(shè)計算法

從已知的條件出發(fā)，到達目標(biāo)需要經(jīng)過一系列的處理過程，通常把這種解決問題的方法步驟稱為“算法”。

注，它不是數(shù)學(xué)中“計算方法”，而是解決問題的方法步驟。

如，前邊我們講到的讓機器人走正方形的算法見書P32頁倒數(shù)第四行開始。

3.畫出流程圖

前邊我們進行了算法設(shè)計，對于機器人走正方形的算法是相對來說很簡單的，但一般情況我們面對的問題都是比較復(fù)雜的，故人們喜歡用一種框圖來描述算法，這樣讓我們把解決問題的思路更加清晰、形象、直觀地表現(xiàn)出來，為下一步的程序編制打下基礎(chǔ)。

現(xiàn)在我們就以機器人走正方形的算法來畫出流程圖：

師：

與學(xué)生一起分析機器人走正方形的算法，畫一個正方形推導(dǎo)機器人運動過程，找出共同點，如前進->轉(zhuǎn)彎要做同樣的事4次才能形成一個正方形，分析時看到書上的流程圖6-1所示。

流程圖中各框圖的意思見書上圖6-2

4.編寫程序

根據(jù)流程圖我們可以用相應(yīng)的指令、命令語句來編制出程序了。如前面的走正形的程序為：

FORI=1TO4STEP1

MOTOR0，50

MOTOR1，50

SLEEP2.0

MOTOR0,-50

MOTOR1,50

SLEEP0.6

NEXTI

STOP

任務(wù)1：現(xiàn)在分析并畫出一個機器人原地轉(zhuǎn)4個圓圈的流程圖，并寫出程序。（仿照圖6-1）[時間5分鐘]

[小帖示：]此題在于只要任何一個輪子不動，另一個以一定的速度轉(zhuǎn)動，這樣就形成了一個同心圓。

5.調(diào)試程序

前面我畫好了流程圖，編好了程序，是不是就大工告成了呢？不是這樣的，還要將編制好程序下載到我們的機器人中去執(zhí)行，對比與我們的目標(biāo)是否一至，不對的就去修改程序，再下載，再調(diào)試了，可能個需要多次才能成功哦，大家快去調(diào)試吧，享受其中的快樂吧。

三、應(yīng)用舉例：前方有障礙，STOP?。?/p>

完成此任務(wù)的步驟：

1.任務(wù)描述

機器人在前進的過程中，遇到障礙物，即停止，否則繼續(xù)前進。

2.分析任務(wù)

機器人運動中最重要的是檢測有無障礙物，無繼續(xù)前進，這樣一直下去直到檢測到障礙物機器人停止。

流程圖（見P35圖6-5）

要完成這個任務(wù)必需要一個檢測設(shè)備，它就是紅外線傳感器。

3.紅外線傳感器

檢測障礙物的納英特的紅外線傳感器見書圖6-3（實物出示），它檢測到障礙物燈亮，否則燈為不亮。

調(diào)節(jié)設(shè)置方法為：前邊有一障礙物，若指示燈亮，則逆時針旋轉(zhuǎn)直到不亮；相反，則順時針調(diào)節(jié)傳感器的調(diào)節(jié)鈕，直到調(diào)亮；這樣的距離為為其檢測范圍。

（演示示例）如，10CM距離有手前后移動時，指示燈會在移近時產(chǎn)生一個高電平燈亮，移開時會是低電平燈處于滅的狀態(tài)。

[學(xué)生動手自己測一下]

4.[生]搭建一個兩輪的機器人，用上紅外線傳感器，如書上圖所示將傳感器連在第10輸入端口上。

5.編程

因為要一直檢測下去，只當(dāng)傳感器檢測到障礙物下停下，所以要使用條件循環(huán)，在BASIC中其語句和語法格式為：

WHILE條件為真

語句組

WEND

所以，上面的任務(wù)的程序應(yīng)如下：

WHILE

DIGITAL（10）=0

MOTOR0，50

MOTOR1，50

WEND

STOP

表示10號端口的傳感器沒檢測到障礙物時狀態(tài)為0，反之為1；若一直為0就一直前進，反之就停止。

6.調(diào)試

注意其值和傳感器可檢測范圍的調(diào)整。

四、學(xué)生作品展示、評價

從活動組中抽取幾個組的作品來展示，有成功的，有還存在問題的，引導(dǎo)學(xué)生從下表內(nèi)來點評，老師總結(jié)。\

總結(jié)，第一本活動課重在前邊的用流程圖分析，并寫出程序調(diào)試，要完成任務(wù)必需會用，用好紅外線傳感器；第二對于傳感器的使用關(guān)鍵在于障礙物可視范圍參數(shù)設(shè)置；第三本活動重在動手實踐，從問題分析->搭建->編程->調(diào)試的動手做、做中學(xué)的思想中感受成功。

五、各組歸納整理設(shè)備

各組按分類盒的要求歸納整理好自己使用的設(shè)備，檢查后離開。

[目標(biāo)]行為習(xí)慣的養(yǎng)成，做事有條不紊，愛護設(shè)備。

六，教學(xué)反思

教學(xué)流程暢通嗎？

學(xué)生參予度？

繪流程圖的情況，編寫程序，進行調(diào)試情況？從學(xué)生作品評價后發(fā)現(xiàn)了些什么問題？\o"（參考教案）第七課機器人的\“感覺器官\”"第七課機器人的“感覺器官”教材分析：本節(jié)課主要介紹機器人的各種傳感器，如，聲音，紅外，灰度，煙霧，觸動，溫度等等；它如同我們的感覺器官，要會靈活的使用它們，從而控制機器人工作。教學(xué)目標(biāo)知識與技能：了解各種常用的傳感器，并能夠熟練使用紅外、聲音、灰度傳感器，利用他們來檢測聲音的強弱，光值的變化，有無障礙物等。過程與方法：實驗例證，觀察分析；主學(xué)習(xí)、研究；多實踐，多動手，多總結(jié)。情感態(tài)度與價值觀：培養(yǎng)吃苦耐勞的鉆研精神，動手通過實驗得到第一手資料是很寶貴的。應(yīng)用所學(xué)知識來解決現(xiàn)實生活中的實際問題，培養(yǎng)信息素養(yǎng)。教學(xué)重難點重點：聲音傳感器、灰度傳感器等傳感器的使用。難點：如何使用各種傳感器，調(diào)試、并獲取相關(guān)的參考值；實現(xiàn)：機器人+傳感器+程序=任務(wù)的完成。學(xué)生分析：學(xué)生巳對機器人有所了解，能分析問題，畫出流程圖，編出簡單任務(wù)的程序。教法與學(xué)法：教法：實驗舉例任務(wù)驅(qū)動學(xué)法：觀察，分析，取證，自主學(xué)習(xí)課時：2課時教學(xué)設(shè)施：機器人活動室，多媒體投影儀，樂高套件，納英特套件及各種傳感器教學(xué)過程：

一、播放影片剪輯片段，引入課題（5分鐘）

播放影片剪輯片段《終結(jié)者2》及機器人視頻《迎賓機器人》、《快樂接線員》，通過影片和視頻片段，我們看到機器人具有我們?nèi)四X的一部分功能。機器人的核心是其電腦核心，光有電腦發(fā)號施令還不行，要讓機器人處理相視頻中的各種復(fù)雜的事務(wù)，對周圍的環(huán)境能夠很快做出反應(yīng)，能夠完成“至歡迎詞”，“能過簡單接聽電話”等功能，是靠各種傳感器來實現(xiàn)的，他們好像有我們?nèi)祟惖难?、耳、口、鼻、舌?/p>

什么是傳感器？

傳感器是機器人的“感覺器官”，是一種電子元件或裝置，能響應(yīng)或感知被測量的物理量或化學(xué)量，并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號，以供機器人核心識別。它就像人的眼睛、耳朵、鼻子一樣，能夠感應(yīng)到周圍環(huán)境的信息，并把這些信息傳遞給機器人的“大腦”。有了傳感器，機器人就變得更加聰明了。下圖展示的是各種類型的傳感器。

二、機器人的“嘴巴”和“耳朵”

1、機器人的“嘴巴”：它是一個峰鳴器，也叫揚聲器，可以通過它發(fā)出聲音，如音符、音樂等。

2、機器人的“耳朵”：它只能分辯聲音的強、弱度，返回一個電信號，用相應(yīng)的數(shù)值來表示，而現(xiàn)在此類傳感器不能分辨具體的聲音，也就是沒辦法進行高難度、復(fù)雜的語言智能識別。

聲音傳感器的原理：將其連接在機器人的模擬端口上，用它感覺外界聲音的強度與給定的強度比較，超過時向主機發(fā)送“有聲音”，反之“無聲音”。

如圖所示（納英特聲控傳感器）：

技術(shù)指標(biāo)：

外形尺寸：30.5×15.0×14.5mm(長×寬×高)

重量：20g

額定電壓：直流電源5.0V

線長：17.2cm±0.2cm

調(diào)節(jié)方式：多圈電阻式調(diào)節(jié)，順時針方向旋轉(zhuǎn)功率調(diào)強，逆時針方向旋轉(zhuǎn)功率調(diào)弱

連接方式：單條3芯排線，2510型3腳插頭安裝方式：單顆?3螺絲安裝

返回值：有聲音返回1，無聲音返回0（相對）指示方式：白燈發(fā)出綠光指示

使用方法:

使用單顆?3螺絲將聲控傳感器安裝于要檢測的環(huán)境之內(nèi)，將其連接線接入任何空閉的數(shù)字傳感器接口中。

聲控傳感器上配有信號指示燈，當(dāng)有聲音時指示燈會亮，還配有檢測強度調(diào)節(jié)器。欲使聲控傳感器在給定的環(huán)境中有無聲音時，可以使其先處于相對無聲音的情況中，利用距離調(diào)節(jié)器可調(diào)出給定的初始聲音強度。方法如下：

a）如果指示燈不亮，將調(diào)節(jié)器順時針方向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)至指示燈剛剛不亮為止；

b）如果燈不亮，將調(diào)節(jié)器逆時針方向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)至指示燈剛剛亮起為止；

此時，聲控傳感器的檢測強度即為給定的強度。

實驗一：測定聲強相對值

（將學(xué)生按4個人一小組進行分組來完成本實驗任務(wù)。）

運行下面的程序：（見書P38）

注意：WHILE1。。。

WEND是一個無條件循環(huán)，始終為真，也稱為死循環(huán)。

在LCD上會顯示當(dāng)前的聲強值，如：ANALOG（4）=100

其中返回值的范圍為[0，255]，聲音越大，值越大，反之越小。

[師]：巡視，幫助學(xué)生測出相應(yīng)聲強的值；

注意事項:

1、環(huán)境內(nèi)的聲音值是個變量，要取得比較精確的環(huán)境聲音值，可以在一段時間內(nèi)連續(xù)取幾次值，再求它們的平均數(shù)。這種辦法適用于所有的模擬傳感器。

2、檢測指定環(huán)境聲音時，注意不要受其它聲源干擾。

三、機器人的“眼睛”

眼睛是人們心靈的窗戶，人們80%的信息都是通過視覺獲取的，所以是非常重要的器官。機器人的視覺傳感器也一樣非常重要，它主要通過紅外傳感器或光電傳感器兩種傳感器來“看”東西，“辨別”顏色。

現(xiàn)目前主要的紅外傳感器、灰度傳感器和光電傳感器：

原理和功能：

紅外傳感器（以下簡稱紅外）。紅外具有一對紅外信號發(fā)射與接收二極管，發(fā)射管發(fā)射一定頻率的紅外信號，接收管接收這種頻率的紅外信號，當(dāng)紅外的檢測方向遇到障礙物（反射面）時，紅外信號反射回來被接收管接收，經(jīng)過處理之后，通過數(shù)字傳感器接口返回到機器人主機，機器人即可利用紅外波的返回信號來識別周圍環(huán)境的變化。

灰度傳感器是模擬傳感器，有一只發(fā)光二極管和一只光敏電阻，安裝在同一面上?；叶葌鞲衅骼貌煌伾臋z測面對光的反射程度不同，光敏電阻對不同檢測面返回的光其阻值也不同的原理進行顏色深淺檢測。在有效的檢測距離內(nèi)，發(fā)光二極管發(fā)出白光，照射在檢測面上，檢測面反射部分光線，光敏電阻檢測此光線的強度并將其轉(zhuǎn)換為機器人可以識別的信號。

用途范圍：

-通過檢測光強變化計數(shù)人數(shù)

-通過測試反向光強來辨別顏色

-測量一個光源的光強

類型和供電要求:有源模擬傳感器

典型應(yīng)用和說明:

實例1：沿黑線機器人。

實例2：在交通模型中，控制路燈在晚上自動打開。

實例3：自動門。

實驗二：

分別用不同的傳感器來檢測迷宮場地地面（黑色）和白線的灰度值。

方法一：將書上P40的圖7-5程序編寫好并下載到納英特機器人內(nèi)存中，檢測其灰度值。

實驗結(jié)論填寫在書上。

方法二：不用編程將樂高光電直接在其輸入端口1上面，打開電源按一下RCX上VIEW，將光電分別對白色物體和黑色物體上，觀察其LCD上顯示的數(shù)值。

樂高光電讀取值的范圍為（0~100）

實驗結(jié)論（白色物體的讀取到的灰度值應(yīng)大于50，黑色物體的灰度值應(yīng)小于50）。

注意：各品牌的傳感器只能用于本品牌的電腦核心上，不能相互混用。

四、機器人的“鼻子”

人們用鼻子來分辨氣味，機器人的“鼻子”是用氣體分析儀做成的，當(dāng)遇到某類氣體其電阻會發(fā)生變化，這樣電路上反應(yīng)出來，機器人接受到后，從而實現(xiàn)如報警等處理方式?，F(xiàn)在我們就來了解一下機器人的“鼻子”吧。

原理和功能：

檢測環(huán)境是否有煙霧和煙霧的濃度，例如檢測起火時的濃煙。煙霧探頭碰到煙霧或某些特定的氣體，煙霧探頭內(nèi)部阻值發(fā)生變化，產(chǎn)生一個模擬值，從而對其進行控制。煙霧傳感器利用煙霧敏感電阻受煙霧（主要是可燃顆粒）濃度影響阻值變化的原理向機器人主機發(fā)送煙霧濃度相應(yīng)的模擬信號。

煙霧傳感器是模擬傳感器，接在主板（A2-A6）模擬口跟擴展板的（A16-A31）模擬口。使用前先預(yù)熱1—5分鐘（開機1-5分鐘后使用）。在無煙的房間內(nèi)，煙霧傳感器測試的返回值大概在75左右。例如：你可以點支香煙，距離煙霧50公分左右時，煙霧傳感器測試的返回值在110左右，濃煙時，煙霧傳感器測試的返回值在180左右。

編程應(yīng)用示例：

While1

Print

“Bottom=%d”,analog(4)

//煙霧傳感器接在模擬口4上

Sleep0.5

WEND

運行程序，觀察液晶屏顯示可知：煙霧濃度越高，返回值越大；煙霧濃度越低，返回值越小。

注意事項:

1、環(huán)境內(nèi)的煙霧濃度值是個變量，要取得比較精確的環(huán)境煙霧值，可以在一段時間內(nèi)連續(xù)取幾次值，再求它們的平均數(shù)。這種辦法適用于所有的模擬傳感器。

2、檢測指定環(huán)境煙霧時，注意不要受其他煙霧源的干擾。

3、煙霧探頭上裝有濾煙網(wǎng)，注意在使用時不要堵塞濾煙網(wǎng)，否則會影響檢測效果。

4、可以點支香煙，測試煙霧傳感器的效果。

[實驗]：本實驗由老師完成，學(xué)生只觀看其結(jié)果，實驗中注意防火。

五、機器人的“觸覺”

人們用通過身體部分的觸覺器官如觸碰、溫度、溫度來感知外界，作出反應(yīng)。而機器人的觸覺傳感器仍然是都過相應(yīng)的觸敏元件來反饋接觸信號，從而主機處理接受到信號。

使用方法與技巧見網(wǎng)上資源：

/new/robot/RCX/99xx.aspRCX傳感器介紹篇。

使用方法與技巧見網(wǎng)上資源：

/Html/kzhfj/133452626.html

/Html/kzhfj/160551151.html

實驗三：用樂高機器人做一個碰墻返回的機器人。

步驟1，用樂高設(shè)備搭一個機器人，最前面安一個觸碰傳感器。

2，在ROBLAB中編寫如下的程序，并下載到樂高RCX的中。

程序表示：A、B馬達一直前進，當(dāng)1號端口的觸動傳感器碰到墻后馬上退回來。

自主學(xué)習(xí)、探究：自主探究其余的幾個傳感器。

六、機器人的電源

機器人的電源是其動力的核心，沒有一個穩(wěn)定的供電系統(tǒng)，你的機器人就無法很好運轉(zhuǎn)，它是一切的有本之源。

現(xiàn)目前的所有教育機器人一般都使用直流的9V~12V供電，可采用鋰電池、堿性電池、可充電的鎳氫電池和相應(yīng)的交流變壓器。

建議大家平時訓(xùn)練和實驗時都使用可充電電池，這樣一次性投入可以得到一個經(jīng)濟實惠、穩(wěn)定的電源。

七、探索活動練：

1．將已經(jīng)認(rèn)識的幾種傳感器，填寫在下表中。

2.設(shè)計一個聲控機器人，無聲音時原地不動，“聽”到聲音時立即向前運動。八、后記第八課機器人走迷宮教材分析：機器人走迷宮是本節(jié)課在經(jīng)過幾節(jié)實驗課后，在掌握了相關(guān)知識后的一項大的、傳統(tǒng)的，并具有一定任務(wù)難度的活動課；它要求我們的同學(xué)能夠綜合前面的所學(xué)，加上自己的創(chuàng)造、創(chuàng)新，去分析、解釋任務(wù)；搭建機器人；寫出詳細(xì)的流程圖，并選擇一種編程語言如BASIC來描述我們的算法，并通過機器人來檢驗其正確性，通過反復(fù)調(diào)試最終完成項目任務(wù)。教學(xué)目標(biāo)知識與技能：學(xué)會任務(wù)分析，找出其特點；綜合運用紅外傳感器和相關(guān)機器人的知識來完成任務(wù)；用BASIC語言來編制程序，完成任務(wù)。情感態(tài)度與價值觀：培養(yǎng)團隊、合作、交流精神；形成腦力、智力資源共享；不經(jīng)歷風(fēng)雨，怎么會見彩虹。教學(xué)重難點重點：任務(wù)分析找準(zhǔn)走迷宮的左手法則、或右手法則；搭建機器人；畫流程圖；編程；調(diào)試。難點：迷宮定則的找出，畫流程圖，編程、下載、調(diào)試。學(xué)生分析：學(xué)生有一定的相關(guān)知識，但本節(jié)難度比較大，要多引導(dǎo)，多鼓勵。教法與學(xué)法：問題分解模塊化，組內(nèi)合作、交流、分工；教學(xué)過程：

走迷宮是一項比較有趣的活動，是國際上最流行的賽事之一，可以考驗每個人的記憶力、判斷力、分析問題等方面的能力。如圖8-1所示是一個迷宮場地，要求機器人從起如區(qū)出發(fā)，尋找一個最佳路徑，走完1，2，3，4號房間后回到起始區(qū)。具體參數(shù)如書P44頁所述。

一、任務(wù)分析及算法：讓機器人沿迷宮的墻壁的某一側(cè)行走可以使機器人走遍迷宮幾個房間，這是走迷宮的一般方法，我們稱沿左側(cè)行走的方法為左手法則，稱沿右側(cè)行走的方法為右手法則。假設(shè)按左手法則行走，機器人可以在左邊安一個紅外傳感器來檢測左邊的墻壁，以確定前進的方向，一只紅外傳感器伸向前方，避免在前進的過程中撞到前方拐彎處的墻上。根據(jù)兩只傳感器獲得的光電信息可以做出以下四種判斷：

1．當(dāng)左邊檢測到墻壁障礙物時，向前方走，如圖1所示。

2．當(dāng)左邊和伸向前方的傳感器都探測到墻壁障礙物時右轉(zhuǎn)90度，如圖2。

3．當(dāng)左邊探測不到墻壁時，左轉(zhuǎn)90度，如圖3。

二、搭建機器人根據(jù)分析搭建一個機器人，因?qū)嵺`發(fā)現(xiàn)，由于前方的傳感器視覺太小，機器人容易卡死，為了增加機器人視角，在其左前角45度處再安裝一個紅紅傳感器，配合正前方傳感器的工作，這樣卡死現(xiàn)象有所改善。搭建如圖所示的機器人：（要求機器人要裝飾，并給它取名）教師指導(dǎo)其搭建

三、畫流程圖

利用左手法則讓機器人走迷宮，流程圖可參考圖8-4。

教師一步的分析。

四、BASIC的兩個語句

1.WHILE條件循環(huán)語句

格式：WHILE

條件表達式

<循環(huán)體語句組>

WEND

功能：當(dāng)條件滿足時，即為真時，執(zhí)行循環(huán)體中語句組。條件表達式得到的是一個布爾值，當(dāng)返回值為真時，其值在QB中可為“-1”或“1”，為假時為“0”。

例，WHILE

DIGITAL（2）>50

MOTOR(0,50)

MOTOR(1,50)

WEND

表示2號紅外傳感器的值當(dāng)大于50時，馬達0，1按50的速度前進，直到2號傳感器的值小于50。

2.IF條件語句

格式：

IF

條件表達式

THEN

語句組1

THEN

語句組2

ENDIF

功能：如果條件表達式成立為真時，則執(zhí)行語句組1后執(zhí)行ENDIF后面的語句；反之，執(zhí)行語句組2后執(zhí)ENDIF后的語句。

例如，

IFDIGITAL（2）<50THEN

MOTOR(0,60)

MOTOR(1,-60)

ELSE

STOP

ENDIF當(dāng)紅外傳感器的值小于50時，機器人向右轉(zhuǎn)，反之大于50時就停止。3.QB的關(guān)系運算與邏輯運算符

關(guān)系運算又稱比較運算，如，兩個是否相等，若為真那么就成立得到邏輯值為“1”，為假返回值為“0”；邏輯運算又稱布爾運算，返回值真為“1”，假為“0”。這兩種運算詳細(xì)見書P48，P49

五、編制走迷宮的程序[教師示范]1，程序見書p47

圖8-6所示

2，保存。保存為BASIC源程序擴展名為.BAS或編譯為擴展名為.IC文件，可以作為仿真運行的程序。

六、下載、運行、調(diào)試要求：將同學(xué)按每3人一個小組，確定一個小組長，進行合作、交流、共享資源，最終調(diào)試成功，走完迷宮，完成任務(wù)。

注：教師輔導(dǎo)進行調(diào)試。按要求在場地上調(diào)試--修改，并記錄下你調(diào)試的每一步的詳細(xì)資料和改進地方：

七、我行，我SHOW

（小組作品展示，評價延伸）小組推薦一名同學(xué)自我描述其作品，主要從做的好、創(chuàng)新、創(chuàng)造、小組的合作、交流、完成任務(wù)情況等方面來述說，其它組的同學(xué)發(fā)表其看法。參考內(nèi)容見下表：作品展示、評價方案第九課在仿真環(huán)境中走迷宮教材分析：仿真系統(tǒng)以優(yōu)化機器人硬件和軟件設(shè)計、縮短研發(fā)周期、節(jié)約成本為特色，解決機器人設(shè)計過程中的不足。本節(jié)是全新的一節(jié)，主要以納英特的仿真系統(tǒng)來介紹，通過其NSTRSS軟件的介紹，掌握如何搭建場地，如何在仿真狀態(tài)下設(shè)計一個機器人，在仿真環(huán)境下測試機器人三個大部分。教學(xué)目標(biāo)知識與技能：認(rèn)識仿真下的虛擬機器人；能用NSTRSS設(shè)計場地、構(gòu)建機器人并利用仿真環(huán)境進行組隊測試。情感態(tài)度與價值觀：自由無限，創(chuàng)意無限，只有想不到，沒有做不到。教學(xué)重難點重點：用NSTRSS仿真系統(tǒng)設(shè)計迷宮場地；搭建走迷宮的機器人；利用仿真環(huán)境進行組隊測試。難點：設(shè)計場地；搭建機器人。學(xué)生分析：通過上節(jié)學(xué)習(xí)我們了解了傳感器，并使用它們進行走迷宮的實踐練習(xí)，對走迷宮的機器人從設(shè)計到算法分析、程序設(shè)計都有一個了解，那么如何更加高效的設(shè)計我們自己的機器人并調(diào)試出來，我們可以使用虛擬仿真軟件來完成任務(wù)，有了本節(jié)內(nèi)容他們會更加有興趣投入到機器人的創(chuàng)新、創(chuàng)造活動中來。教法與學(xué)法：教法：示例講解任務(wù)驅(qū)動輔導(dǎo)答疑學(xué)法：仔細(xì)觀察，多動手實踐，討論交流教學(xué)設(shè)施多媒體網(wǎng)絡(luò)教室，NSTRSS仿真系統(tǒng)，仿真專題論壇系統(tǒng)教學(xué)過程：引入在前面的課程中我們學(xué)習(xí)了有關(guān)機器人相關(guān)知識，并自己去動手設(shè)計、搭建、調(diào)試了相關(guān)任務(wù)的機器人。今天我來學(xué)習(xí)虛擬機器人，進入仿真系統(tǒng)的走迷宮機器的仿真演示。一、關(guān)于仿真系統(tǒng)什么是仿真系統(tǒng)？仿真系統(tǒng)是機器人的設(shè)計、實現(xiàn)，完全在虛擬的環(huán)境中，以虛擬的形式出現(xiàn)，它以優(yōu)化機器人硬件和軟件設(shè)計、縮短研發(fā)周期、節(jié)約成本為特色，解決機器人設(shè)計過程中的不足。二，初識NSTRSS軟件NSTRSS是NST科技新近推出的一款以.NET平臺為基礎(chǔ)，使用MicrosoftDirectX9.0技術(shù)的3D機器人仿真軟件。用戶通過構(gòu)建虛擬機器人、虛擬環(huán)境，編寫虛擬機器人的驅(qū)動程序，模擬現(xiàn)實情況下機器人在特定環(huán)境中的運行情況。NSTRSS與市面上的同類產(chǎn)品相比，它具有如下的特點：全3D場景。用戶可自由控制視角的位置，角度，甚至以第一人稱方式進行場景漫游。逼真的仿真效果。采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，高度接近實際環(huán)境下的機器人運動狀態(tài)，大大簡化實際機器人調(diào)試過程。實時運行調(diào)試。運行時，依據(jù)實際運行情況，調(diào)整機器人參數(shù)，幫助用戶快速實現(xiàn)理想中的效果。自由靈活的機器人搭建與場地搭建。用戶可自由選擇機器人及其配件，進行機器人搭建，可自行編輯3D訓(xùn)練比賽場地，所想即所得。單人或多人的對抗過程。用戶可添加多個機器人，自由組隊進行隊伍間對抗。與NSTRobot無縫連接。NSTRobot生成的控制程序代碼可有NSTRSS直接調(diào)用，大大節(jié)省編程時間。NSTRSS帶您進入全新的3D仿真世界，自由無限，創(chuàng)意無限。7，系統(tǒng)配置要求操作系統(tǒng):win98,win2000全系列,winXp,win2003server運行環(huán)境:.NetFrameworkv1.1,DirectX9.0c最低硬件配置： 600MHz以上主頻的CPU,128M內(nèi)存,8M顯存以上的3D顯卡.支持1024×768分辨率,16bit顏色的監(jiān)視器，聲卡。 推薦配置： 1G以上主頻的CPU,256M內(nèi)存,64M顯存的3D顯卡，支持1024×768分辨率,16bit顏色，75Hz刷新率的監(jiān)視器，聲卡。3，打開C：\PROGRAMFILE\NSTRSS\NSTRSS.EXE啟動系統(tǒng)。其C：\PROGRAMFILE\NSTRSS\下MAP目錄存放場地背景圖，而ROBOT目錄下存放仿真機器人。4，先睹為快。進入仿真系統(tǒng)，選擇“快速啟動”運行“機器人走迷宮”，感受一下三維立體空間中的機器人仿真運動。如下圖所示：三、搭建仿真場地任務(wù)要求：畫場地底圖；導(dǎo)入場地圖到仿真系統(tǒng)中；搭建場地實物畫場地底圖底圖是搭建場地的依據(jù)，比賽中一般對場地的大小、顏色等均作一定要求，一定要按要求的大小（實際尺寸）作圖。如一個2.5M*1.5M的場地，文件的尺寸應(yīng)為250*150像素。實例畫一個迷宮底圖，并保存到MAP文件夾里，文件格式為JPG，文件名為“我設(shè)計的迷宮圖地圖”。（師）實例化：3，導(dǎo)入場地圖（師演示）步驟：1，打開仿真系統(tǒng)的主菜單的“場地編輯”進入場地搭建窗口。2，在表示場地的“綠地”上單擊右鍵，選擇“設(shè)置屬性”，這時窗口的左邊會彈出場地屬性設(shè)置對話框；3，在“場地紋理”中選擇巳保存的場地圖文件，如“我設(shè)計的迷宮圖地圖”；4，按住左鍵移動，改變視角，和觀察視角，其效果圖如圖9-6所示；5，確定。4，場地實例搭建搭建場地的墻壁，墻壁由“方體”代替。方法步驟：1，在“現(xiàn)有部件類型列表”中選擇“方體”，此時屏幕左上角有一個“方體”預(yù)覽；2，單擊“添加部件”，方體被加在場地中；3，右鍵選取“方體”，選擇“設(shè)置屬性”；4，設(shè)置其顏色、重量、長、寬、高和位置。注意：可以采用復(fù)制、粘貼加快搭建。部件的位置和方向不能用鼠標(biāo)拖動，只能用屬性設(shè)置面板中箭頭按鈕移動位置，用“@”旋轉(zhuǎn)方向。其旁邊的移動倍數(shù)，如*10,*5等可調(diào)整其移動速度。5，動手做一做（學(xué)生活動）將場地底圖發(fā)到每一個機器的MAP目錄下，要求學(xué)生搭建其它墻壁并安放圓柱形的家具。教師輔導(dǎo)、答疑。四、搭建機器人該模塊利用系統(tǒng)提供的各種機器人配件完成機器人從零件到整機的搭建。系統(tǒng)采用裝配點的思想，快速、準(zhǔn)確的實現(xiàn)配件的裝配過程。機器人搭建環(huán)境：在主菜單中選擇“機器人搭建”，進入搭建窗口。窗口右邊的搭建面板介紹：：選擇要搭建的機器人類型：選擇新建，則從機器人最原始狀態(tài)開始搭建；選擇其他項目，則對已搭建完成的機器人進行編輯；巳完成的機器人有祼機、走黑線機器人、迷宮機器人、滅火機器人、指南針機器人。：選擇需要搭建的部件種類，用以快速查找部件。主要類型有：傳感器，輪子，馬達。：當(dāng)前機器人組件類型所包含的具體配件。：用右鍵選中3D中的部件，點擊可從參數(shù)設(shè)置從設(shè)置部件的位置、方向等各個參數(shù)。：選中現(xiàn)有部件類型列表中的部件，點擊可添加此部件到“工作桌面”。：用右鍵選中3D中的部件，點擊可刪除此部件。[演示：]安裝馬達和輪子步驟方法：初始化機器人；選擇“新建”，右鍵選中“機器人主機”，這時機器人主機被一個白色的立體框框住，表明處于選中狀態(tài)；參數(shù)設(shè)置，選中機器人進行三維空間的調(diào)整，以X，Y，Z三個方向的坐標(biāo)來調(diào)整；前后左右位置的調(diào)整：選擇如“XZ平面（俯視）”，用前、后、左、右四個按鈕來分別進行調(diào)整；上下位置的調(diào)整：坐標(biāo)平選擇“XY平面（正視）”，以上、下按鈕來調(diào)整；旋轉(zhuǎn)時，點擊“@”來旋轉(zhuǎn)，分別繞“X，Y，Z軸”旋轉(zhuǎn)。安裝馬達通過“添加部件”按鈕將選中的配件添加到屏幕（即“工作桌面”）后，鼠標(biāo)左鍵選擇當(dāng)前添加的配件的裝配點，再選擇裝配目的裝配點，即可完成操作，具體下所示：選擇當(dāng)前添加的配件，如：Z馬達，按下鼠標(biāo)左鍵拖動，翻轉(zhuǎn)目標(biāo)，選取其中一個合適的裝配點。按下鼠標(biāo)左鍵拖動，翻轉(zhuǎn)目標(biāo)，選擇一個合適的?？奎c，如下圖所示：即可完成裝配。裝配結(jié)果如下圖： 安裝角度的旋轉(zhuǎn)：選中旋轉(zhuǎn)目標(biāo)配件，右鍵打開“屬性設(shè)置”，通過按鈕，即可實現(xiàn)配件的旋轉(zhuǎn)，注意：一旦配件已被安裝，則只能以裝配點為旋轉(zhuǎn)中心進行角度的調(diào)整。如下圖：拆卸零配件：選中拆卸目標(biāo)，右鍵打開“屬性設(shè)置“，通過“上”、“下”、“左”、“右”按鈕可進行拆卸操作。設(shè)置馬達“端口號”參數(shù)，左馬達的端口號為0，右馬達的端口號為1；點確定。動手做一做[安上萬向輪]（學(xué)生活動）同學(xué)們自己動手做一下，給機器人安上萬向輪。教師指導(dǎo)。注意，裝配點的選擇，讓機器人平衡。4，動手做一做[安裝傳感器]（學(xué)生活動）分別在機器人的前方、左前方45度處和左側(cè)為機器人安裝紅外傳感器。將其端口分別設(shè)為9、10、11。方法：選擇傳感器類組件中的“紅外避障傳感器”，單擊“添加部件”；調(diào)整其位置到機器人的正前方；右鍵選擇它，單擊“參數(shù)設(shè)置”；設(shè)定其端口號為9；拖動“感應(yīng)區(qū)夾角”和“半徑”的滑塊，設(shè)置其探測范圍，這時設(shè)定為30。也可根據(jù)實際情況，調(diào)整其范圍；單擊“確定”；同上，安裝第二、第三兩個紅外傳感器，設(shè)定好后點“完成”，以“我的迷宮機器人”為名保存。五、在仿真環(huán)境中測試機器人單擊主菜單的“進入仿真”，在這里進行：機器人組隊設(shè)置；機器人與場地的合成；仿真運行；組隊設(shè)置就是對仿真比賽的規(guī)則、場地、分組情況以及機器人和其控制程序進行設(shè)置。如下圖所示：其中左側(cè)面板為設(shè)置面板，右邊面板為內(nèi)容預(yù)覽面板。規(guī)則選擇：選擇比賽規(guī)則，如要編輯規(guī)則，可使用規(guī)則編輯器。場地選擇：選擇與項目相適應(yīng)的比賽場地。分組：選擇比賽隊伍名稱，將各個隊伍加以區(qū)別。名 稱：編輯機器人名稱，作為仿真中的機器人代號，接受中英文、數(shù)字。程序代碼：選擇程序，作為機器人的控制程序，這里選走迷宮。該列表內(nèi)包含“瀏覽…”，“新建”兩個固定項目，其中“瀏覽…”可打開應(yīng)用程序安裝目錄以外的用戶程序，執(zhí)行完該操作，該文件則被被加入到當(dāng)前程序列表中?！靶陆ā眲t調(diào)用程序編輯器，新建一個機器人控制程序。機器人：選擇已搭建完成的機器人“我的迷宮機器人”。加載：打開保存的歷史仿真項目。下一步：設(shè)置完成，進入下一步（機器人場地合成），如果有信息未設(shè)置完成，將無法進入下一步，并且會有相應(yīng)的提示。機器人場地合成該步驟完成機器人在場地中的初始位置設(shè)定，并且可以保存當(dāng)前的仿真項目，供以后快速啟動之用。進入該界面以后，窗口的左上角將會列出當(dāng)前所有可用的機器人，點擊機器人之后，按照提示，單擊鼠標(biāo)左鍵確定機器人在場地中的放置位置。圖示如下： （注：如果場地中已經(jīng)包含了起始點，則系統(tǒng)將自動設(shè)置機器人到起始點位置。）返回：返回到上一步（機器人組隊設(shè)置）保存：保存當(dāng)前仿真項目，供快速啟動使用。進入仿真：進入仿真運行界面。仿真運行[教師示范]機器人按照預(yù)定的設(shè)置，在控制程序的控制下完成預(yù)定的功能，系統(tǒng)將依據(jù)場地、機器人的搭建情況等因素進行較為真實的過程模擬。圖示如下：各控制按鈕的說明加載控制程序：在機器人選中的情況下，可變更當(dāng)前的控制程序。注：如果機器人正在運行中，系統(tǒng)將會有提示用戶首先暫停機器人的運行。 開始：默認(rèn)情況下，當(dāng)前場景中所有的機器人將開始運行。如果某個機器人被選中，則只會運行選中的機器人，而其他的繼續(xù)處于停止?fàn)顟B(tài)。同時，計時器開始計時。 停止：默認(rèn)情況下，當(dāng)前場景中所有的機器人將停止運行。如果某個機器人被選中，則只會停止選中的機器人，而其他的繼續(xù)處于運行狀態(tài)。同時，計時器停止計時。 復(fù)位：默認(rèn)情況下，當(dāng)前場景中所有的機器人的位置，程序等將被重置回初始狀態(tài)。如果某個機器人被選中，則只會復(fù)位選中的機器人，而其他的繼續(xù)處于運行狀態(tài)。此時，計時器處于停止?fàn)顟B(tài)。 俯視：從頂部向下觀察整個場景。 正視：從場景正前方觀察整個場景。 側(cè)視：從場景的正左方觀察整個場景。選擇機器人或其零部件或者場地時，將顯示選中物的狀態(tài)，示例如右圖： 代碼顯示：顯示當(dāng)前選中機器人的控制代碼以及當(dāng)前執(zhí)行的具體語句。機器人停止運行的狀態(tài)下,雙擊代碼顯示列表可打開程序編輯器。 顯示部件本地坐標(biāo)系：控制各個物體（部件）本地坐標(biāo)系是否顯示。 注：所謂的本地坐標(biāo)系是以各物體（部件）的中心點為坐標(biāo)原點的坐標(biāo)系統(tǒng)。 返回主菜單：返回到系統(tǒng)主菜單。保存項目文件將設(shè)計的項目保存起來，以便“快速啟動”中觀看運行狀況。如圖9-18所示。六、探索活動（學(xué)生活動）每一個同學(xué)按步驟完成仿真走迷宮機器人。教師輔導(dǎo)、答疑。七、我形我秀（學(xué)生活動）秀出自己的仿真迷宮機器人。八、后記第十課軌跡機器人教材分析：本節(jié)課是知識縲旋性上升中的綜合性知識的一部分，在前的幾節(jié)課中我們學(xué)習(xí)了關(guān)于機器人主機、傳感器，并用實驗完成了機器人走迷宮的項目任務(wù)，在此基礎(chǔ)為了加快學(xué)習(xí)步伐我們介紹了在仿真環(huán)境中如何構(gòu)建一個機器人來完成我們自設(shè)的任務(wù)，有了這些知識，我們巳對機器人的相關(guān)知識有了深入的了解和掌握，在此基礎(chǔ)上我們學(xué)習(xí)本節(jié)的沿著某一特定路線運動的軌跡機器人，讓我們的知識進一步深化；在學(xué)生的創(chuàng)造、創(chuàng)新、綜合素質(zhì)方面可以進一步的體現(xiàn)。教學(xué)目標(biāo)：知識與技能：學(xué)習(xí)樂高的光電傳感器；搭建一個軌跡機器人，在圖形編程方式下完成走軌跡；學(xué)習(xí)圖形編程語言（ROBLAB）的條件分支、循環(huán)、容量的使用；過程與方法：舉例拓展視野，情景導(dǎo)入；作品分析，主題研究，鞏固知識，提高應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。自主探究，并發(fā)現(xiàn)問題；總結(jié)方法，解答疑問。樹立模范，利用活動組，形成比干追，對表現(xiàn)突出的給予一定的獎勵。情感態(tài)度與價值觀：人人爭做優(yōu)秀教學(xué)重難點重點：樂高光電傳感器的使用；軌跡任務(wù)的分析、流程圖、編程，搭建一個軌跡機器人；ROBOLAB編程工具的補充介紹，并介紹其中的條件分支、容器、循環(huán)的使用。難點：寫流程圖，編走軌跡程序；分支、循環(huán)、容器的使用。學(xué)生分析：學(xué)生對此課非常感興趣，但課堂中合作要加強，課后設(shè)備的整理、規(guī)范應(yīng)形成習(xí)慣。教學(xué)過程：一、關(guān)于軌跡機器人通常我們把沿著一定路線運動的機器人，叫做軌跡機器人。近年國際、國內(nèi)各地組織的各級青少年機器人競賽活動中，每一次競賽活動軌跡機器人的活動項目是最多的。如，機器人滑雪，沿固定路線運動，機器人穿越障礙，機器人滅火……等項目。軌跡機器人的共性是：它是搭建、控制機器人沿著一定路線運動，識別場地中特定顏色標(biāo)識，利用機械結(jié)構(gòu)、應(yīng)用傳感器、編程控制的一項基礎(chǔ)又具挑戰(zhàn)性的機器人研究活動?，F(xiàn)在請大家觀看一些關(guān)于機器走軌跡的視頻：機器人營救，機器人滅火，單光感走黑線，小學(xué)滑雪，城市交通，打保齡球……示例圖示1：[目標(biāo)]通過視頻讓學(xué)生對軌跡機器有一個了解，為下面教學(xué)起到引領(lǐng)作用。二、樂高機器人的光電傳感器通過上面的視頻和學(xué)習(xí)，我們了解到了什么是軌跡機器人，軌跡機器人是挑戰(zhàn)性很強的研究活動，各種活動都少不了用到一種讓機器人來識別場地，辨識顏色標(biāo)識的光電傳感器，現(xiàn)在我就以樂高的光電傳感器來給大家介紹一下。在前邊的課程中我了解到光電傳感器傳感器相當(dāng)于機器人的眼睛，那么再來學(xué)習(xí)一下光電傳感器的知識：樂高光電傳感器原理和功能：光電傳感器機器人的眼睛，它是主要無件是一個發(fā)光二極管，有兩個燈，工作時，一個燈發(fā)紅光，一個燈不發(fā)光只接收反射回來的光線。在將其接在RCX的輸入端口上，打開電源按下VIEW按鈕，可以在RCX的LCD上讀出當(dāng)前的值，如書上圖10-2所示，其值范圍為（0~100），光線越亮，值越大，反之越小。動手小實驗：1，把光電傳感器接RCX的輸入端口1，打開RCX，按下VIEW按鈕，讀出其LCD上的值。2，同一，用光電測出不同顏色的光值：黑色反光值：（<41），白色反光值：>50，藍色反光值應(yīng)：(40,43)，紅色反光值與白色接近，因其反光值是一樣的。三、單光感走黑線1，任務(wù)描述搭建一個單光感機器人，沿著一個封閉的黑色軌跡線運動，線寬2CM。2，算法分析，畫出流程圖當(dāng)光電位于黑線上，C馬達停，A馬達前進，車右轉(zhuǎn)直到光電檢測到白色，即脫離黑線；當(dāng)光電位于白色區(qū)，A馬達停，C馬達前進，直到光電檢測到黑色，如此重復(fù)利用一個光電傳感器走S型黑線。具體流程圖見書P10-4所示。（重要的是教師演示，學(xué)生自己推導(dǎo)一次）3，搭建機器人如右圖所示：測出黑線的光值為404，根據(jù)分析在ROBLAB中寫出單光感走黑線的程序，如下圖：提示：先介紹ROBLAB及其編程環(huán)境，了解圖形編程的方便、快捷、直觀、高效。程序注釋：1.光感條件分支語句：根據(jù)與給定的光感值條件比較大小，由比較出的不同結(jié)果作出相應(yīng)的動作，如馬達轉(zhuǎn)或停。默認(rèn)的是1號輸入端口（沒有指明端口時）。2.分支合并，凡是用到分支語句都需要用合并圖標(biāo)，否則就要出錯。3.著陸圖標(biāo)：，跳轉(zhuǎn)圖標(biāo)：；它們表示無條件循環(huán)，根據(jù)不同條件從跳轉(zhuǎn)地跳回到著陸區(qū)后又開始執(zhí)行，它們必須是同一顏色的跳轉(zhuǎn)，可以從不同地方返回到唯一的開始區(qū)（著陸圖標(biāo)的位置）。補充：ROBLAB提供5種顏色的跳轉(zhuǎn)，當(dāng)要使用多出5種時，使用白色著陸和跳轉(zhuǎn)圖標(biāo)，下面用相應(yīng)的常數(shù)數(shù)值表示，如圖所示，但一定要用同序號跳轉(zhuǎn)圖標(biāo)。5.下載、調(diào)試機器人每一組同學(xué)下載程序到RCX中進行調(diào)試，看一看有什么問題？能否走黑線？成功率高嗎？6.程序的優(yōu)化通過調(diào)試我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)前測的光感值40時能夠大多完成任務(wù)，但隨著時間和地點不一樣，光值為發(fā)生變化，這樣就不能走黑線了；那么我們有沒有解決的辦法，讓機器人自己自動取得光值呢？要想解決這個問題，我們必須引入一個容器概念，如下面幾個圖所示介紹一下容器的使用：表示讀出1號輸入端口上的光電值，并把它賦值到紅色容器中，相對于給變量賦值。表示給紅色容器的值加上4后再賦給紅色容器。表示光感分支圖標(biāo)的1端口的值與紅紅容器的值做比較，根據(jù)比較不同做出相應(yīng)的動作。有了以上的知識新那么現(xiàn)在我們就來優(yōu)化我們的程序吧。程序見書上P69圖10-7所示，下載并重新調(diào)試，觀察成功率是否高了。四、用雙光感走軌跡1.問題展現(xiàn)，引出新課通過前面的實驗和學(xué)習(xí)我們了解到單光感走一個閉合（沒有交叉點）環(huán)路是非常成功的，現(xiàn)在我們在如書圖10-10所示的軌跡線運行，起點可以任地方，看能否成功？實驗3次。通過大家動手做，我們請幾個組來介紹一下他們組的情況。我們發(fā)現(xiàn)幾個組都有同樣的問題，單走黑線沒有交叉點時很成功，但一遇到交叉點和拐彎時，機器人就不知道走哪邊了，機器人就亂走了，3次成功走完一次的都沒有，請問是前面的程序不對嗎？不是。是環(huán)境光影響嗎？不是，可以走黑線。那是不是我們的機器人結(jié)構(gòu)有問題呢，我們用什么方法來解決呢？（同學(xué)討論，提出看法、想法）2.解決問題的辦法通過大家討論和實踐，我們需要重新分析任務(wù)、要求，改進不足。我們發(fā)現(xiàn)此任務(wù)中心仍是走黑線，只是有轉(zhuǎn)彎和交叉點，這就是問題的所在。要解決它們，我們需要把光感位置改在車頭的兩邊，用兩只光電來判斷黑線，也稱為騎黑線法，方法是：兩個光電分別位于黑線兩側(cè)，當(dāng)1，3號光電在白區(qū)或黑線上時，機器人前進；當(dāng)1號光電在白色區(qū)，3號在黑線上，機器人右轉(zhuǎn)；當(dāng)1號在黑線上，3號在白區(qū)，左轉(zhuǎn)；機器人的動作與光電的位置關(guān)系如圖10-12所示：流程圖為：2.編程。程序如圖10-13所示：3.下載調(diào)試程序。4.比一比，看誰的機器人又快又好。五、探索活動擴展用3光感走黑線總結(jié)雙光感仍然存在穩(wěn)定性問題，沒辦法走太多方格格子的場地第十一課可監(jiān)控事件的機器人教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：了解事件監(jiān)控的意義。知道RCX對事件的監(jiān)控原理。掌握制作三光感事件監(jiān)控的軌跡機器人的方法。能力目標(biāo)：機器人直線前進、左右轉(zhuǎn)向等動作的策略分析。學(xué)會編寫三光感軌跡機器人程序流程圖。用事件控制