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文檔簡介
版人教版高中通用技術(shù)選擇性必修2機器人設(shè)計與制作《第四章機器人控制策略》大單元整體教學(xué)設(shè)計[2020課標]一、內(nèi)容分析與整合二、《普通高中通用技術(shù)課程標準(2017年版2020年修訂)》分解三、學(xué)情分析四、大主題或大概念設(shè)計五、大單元目標敘寫六、大單元教學(xué)重點七、大單元教學(xué)難點八、大單元整體教學(xué)思路九、學(xué)業(yè)評價十、大單元實施思路及教學(xué)結(jié)構(gòu)圖十一、大情境、大任務(wù)創(chuàng)設(shè)十二、單元學(xué)歷案十三、學(xué)科實踐與跨學(xué)科學(xué)習(xí)設(shè)計十四、大單元作業(yè)設(shè)計十五、“教-學(xué)-評”一致性課時設(shè)計十六、大單元教學(xué)反思一、內(nèi)容分析與整合(一)教學(xué)內(nèi)容分析本次大單元教學(xué)設(shè)計的內(nèi)容聚焦于2020版人教版高中通用技術(shù)選擇性必修2《第四章機器人控制策略》。該章節(jié)詳細闡述了機器人控制策略的基本概念、設(shè)計方法及實際應(yīng)用,具體內(nèi)容分為三個主要部分:路徑規(guī)劃和運動控制的概念和功能:介紹路徑規(guī)劃和運動控制在機器人技術(shù)中的重要性,以及它們?nèi)绾螏椭鷻C器人實現(xiàn)自主導(dǎo)航和精確控制。路徑規(guī)劃和運動控制的設(shè)計方法:深入探討機器人控制系統(tǒng)的組成部分,包括開環(huán)控制與閉環(huán)控制的區(qū)別與應(yīng)用,以及PID控制等常用控制算法的原理和實現(xiàn)方式。機器人控制策略實例:通過實際案例,如循跡機器人小車的制作,展示機器人控制策略在實踐中的應(yīng)用,強化學(xué)生的物化能力和創(chuàng)新設(shè)計能力。本章還包含一個課外實踐環(huán)節(jié)——“循跡機器人小車制作——控制”,旨在通過動手實踐,加深學(xué)生對機器人控制策略的理解和應(yīng)用能力。(二)單元內(nèi)容分析1.路徑規(guī)劃和運動控制的概念和功能核心概念:路徑規(guī)劃、運動控制、自主導(dǎo)航、精確控制。教學(xué)目標:使學(xué)生理解路徑規(guī)劃和運動控制在機器人技術(shù)中的基本概念和功能,認識到它們在實現(xiàn)機器人自主行動中的重要性。教學(xué)重點:路徑規(guī)劃與運動控制的定義、應(yīng)用場景及其作用。教學(xué)難點:如何讓學(xué)生直觀理解抽象的路徑規(guī)劃和運動控制概念。2.路徑規(guī)劃和運動控制的設(shè)計方法核心概念:控制系統(tǒng)、開環(huán)控制、閉環(huán)控制、PID控制算法。教學(xué)目標:掌握機器人控制系統(tǒng)的基本組成,理解開環(huán)控制與閉環(huán)控制的區(qū)別,以及PID控制算法的原理和應(yīng)用。教學(xué)重點:控制系統(tǒng)的組成、開環(huán)與閉環(huán)控制的對比、PID控制算法的實現(xiàn)。教學(xué)難點:PID控制算法的復(fù)雜性和實際應(yīng)用中的調(diào)試。3.機器人控制策略實例核心概念:循跡機器人、傳感器應(yīng)用、控制程序設(shè)計。教學(xué)目標:通過循跡機器人小車的制作,使學(xué)生掌握機器人控制策略的實際應(yīng)用,提高物化能力和創(chuàng)新設(shè)計能力。教學(xué)重點:循跡機器人小車的工作原理、傳感器選擇與應(yīng)用、控制程序設(shè)計。教學(xué)難點:循跡機器人小車的制作與調(diào)試過程中的技術(shù)挑戰(zhàn)。(三)單元內(nèi)容整合本單元內(nèi)容圍繞機器人控制策略展開,從理論到實踐,層層深入。通過介紹路徑規(guī)劃和運動控制的概念和功能,為學(xué)生打下堅實的理論基礎(chǔ);通過講解路徑規(guī)劃和運動控制的設(shè)計方法,使學(xué)生掌握控制系統(tǒng)的基本原理和實現(xiàn)方式;通過循跡機器人小車的制作實踐,將理論知識轉(zhuǎn)化為實際操作能力,提升學(xué)生的物化能力和創(chuàng)新設(shè)計能力。整個單元內(nèi)容緊密相連,逐步推進,旨在全面培養(yǎng)學(xué)生的通用技術(shù)核心素養(yǎng)。二、《普通高中通用技術(shù)課程標準(2017年版2020年修訂)》分解通用技術(shù)的核心素養(yǎng)目標(一)技術(shù)意識內(nèi)涵:技術(shù)意識是對技術(shù)現(xiàn)象及技術(shù)問題的感知與體悟,包括對技術(shù)性質(zhì)、技術(shù)與人、自然、社會關(guān)系的理解,以及技術(shù)規(guī)范和專利意識等。在本單元中的體現(xiàn):學(xué)生通過對機器人控制策略的學(xué)習(xí),能夠感知到技術(shù)在現(xiàn)代生活中的廣泛應(yīng)用和重要性。在了解路徑規(guī)劃和運動控制的過程中,學(xué)生能夠認識到技術(shù)對于提高生活質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要作用。通過循跡機器人小車的制作實踐,學(xué)生能夠體驗到技術(shù)創(chuàng)新的樂趣和挑戰(zhàn),增強對技術(shù)的興趣和熱愛。(二)工程思維內(nèi)涵:工程思維是以系統(tǒng)分析和比較權(quán)衡為核心的一種籌劃性思維,包括運用系統(tǒng)分析的方法解決技術(shù)問題,以及領(lǐng)悟結(jié)構(gòu)、流程、系統(tǒng)、控制等基本思想和方法。在本單元中的體現(xiàn):學(xué)生在學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃和運動控制的設(shè)計方法時,需要運用系統(tǒng)分析的方法,考慮各種影響因素,制定最優(yōu)的控制策略。在循跡機器人小車的制作過程中,學(xué)生需要綜合考慮機械結(jié)構(gòu)、電子控制、傳感器應(yīng)用等多個方面,進行整體設(shè)計和優(yōu)化。通過項目實踐,學(xué)生能夠培養(yǎng)起運用工程思維解決實際問題的能力。(三)創(chuàng)新設(shè)計內(nèi)涵:創(chuàng)新設(shè)計是指基于技術(shù)問題進行創(chuàng)新性方案構(gòu)思的一系列問題解決過程,包括收集信息、綜合分析、提出方案、技術(shù)試驗等環(huán)節(jié)。在本單元中的體現(xiàn):學(xué)生在學(xué)習(xí)機器人控制策略的過程中,需要不斷提出新的想法和解決方案,以應(yīng)對各種技術(shù)挑戰(zhàn)。在循跡機器人小車的制作實踐中,學(xué)生可以嘗試不同的設(shè)計方案和控制策略,通過技術(shù)試驗驗證其可行性和有效性。通過項目實踐,學(xué)生能夠鍛煉創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力,提升解決復(fù)雜技術(shù)問題的能力。(四)圖樣表達內(nèi)涵:圖樣表達是指運用圖形樣式對意念中或客觀存在的技術(shù)對象進行可視化的描述和交流,包括識讀和繪制技術(shù)圖樣、運用技術(shù)語言進行思維轉(zhuǎn)換等。在本單元中的體現(xiàn):學(xué)生在學(xué)習(xí)機器人控制策略時,需要識讀和理解各種技術(shù)圖樣,如控制系統(tǒng)方框圖、流程圖等。在循跡機器人小車的制作過程中,學(xué)生需要繪制設(shè)計圖紙、電路圖等,以指導(dǎo)實際制作和調(diào)試。通過項目實踐,學(xué)生能夠提升圖樣表達能力和技術(shù)語言表達能力,為未來的技術(shù)學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。(五)物化能力內(nèi)涵:物化能力是指采用一定的工藝方法等將意念、方案轉(zhuǎn)化為有用物品或?qū)σ延形锲愤M行改進與優(yōu)化的能力,包括選擇合適的材料和工具、掌握加工工藝和方法、完成模型或產(chǎn)品的成型制作和裝配等。在本單元中的體現(xiàn):學(xué)生在循跡機器人小車的制作過程中,需要選擇合適的材料和工具,掌握機械加工、電子焊接等工藝方法,完成小車的成型制作和裝配。通過項目實踐,學(xué)生能夠鍛煉動手能力和實踐操作能力,提升物化能力和創(chuàng)新意識。在制作過程中遇到的問題和挑戰(zhàn)也能夠促使學(xué)生不斷思考和創(chuàng)新尋求解決方案從而進一步提升其物化能力。三、學(xué)情分析(一)已知內(nèi)容分析在進入高中通用技術(shù)選擇性必修2《第四章機器人控制策略》的學(xué)習(xí)之前,學(xué)生已經(jīng)具備了一定的機器人設(shè)計與制作基礎(chǔ),并對機器人的基本組成、工作原理及常見傳感器有了初步的了解。特別是在前幾章的學(xué)習(xí)中,學(xué)生已經(jīng)掌握了機器人的結(jié)構(gòu)與傳動機械、感知與傳感器等方面的知識,這為本章的學(xué)習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)。具體來說,學(xué)生在已知內(nèi)容方面主要包括:機器人基本結(jié)構(gòu)與工作原理:學(xué)生已經(jīng)了解了機器人的基本構(gòu)成,包括機械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)、傳感器等部分,并理解了機器人如何通過傳感器感知環(huán)境,通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)動作。傳感器技術(shù):學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了多種傳感器的原理和應(yīng)用,如紅外傳感器、超聲波傳感器、溫度傳感器等,并了解了它們在機器人感知環(huán)境中的作用。編程基礎(chǔ):在之前的學(xué)習(xí)中,學(xué)生已經(jīng)接觸到了簡單的編程知識,了解了程序的基本結(jié)構(gòu)和控制流程,為后續(xù)的機器人控制編程打下了基礎(chǔ)。(二)新知內(nèi)容分析本章《機器人控制策略》將圍繞機器人的路徑規(guī)劃和運動控制展開,重點介紹路徑規(guī)劃和運動控制的概念、功能、設(shè)計方法以及實際應(yīng)用。具體內(nèi)容分析如下:路徑規(guī)劃和運動控制的概念和功能:學(xué)生將了解路徑規(guī)劃和運動控制在機器人運動中的重要性,理解它們的基本概念和功能。掌握路徑規(guī)劃和運動控制在機器人導(dǎo)航、避障等方面的應(yīng)用。路徑規(guī)劃和運動控制的設(shè)計方法:學(xué)生將學(xué)習(xí)如何根據(jù)機器人的任務(wù)需求和環(huán)境特點,設(shè)計合適的路徑規(guī)劃和運動控制策略。了解開環(huán)控制與閉環(huán)控制的區(qū)別,掌握它們在不同場景下的應(yīng)用。機器人控制策略實例:通過分析實際案例,學(xué)生將深入理解機器人控制策略在實際應(yīng)用中的選擇和調(diào)整。學(xué)習(xí)如何評估和優(yōu)化機器人控制策略的性能。課外實踐:循跡機器人小車制作--控制:學(xué)生將通過制作循跡機器人小車,將理論知識應(yīng)用于實踐,加深對機器人控制策略的理解。掌握紅外探測模塊的使用,以及基于單片機的機器人控制編程。(三)學(xué)生學(xué)習(xí)能力分析邏輯思維能力:高中生已經(jīng)具備了一定的邏輯思維能力,能夠理解和分析復(fù)雜的技術(shù)問題和系統(tǒng)。這有助于他們理解機器人控制策略中的路徑規(guī)劃和運動控制邏輯。動手實踐能力:通過之前的學(xué)習(xí)和實踐,學(xué)生已經(jīng)具備了一定的動手實踐能力,能夠獨立完成一些簡單的技術(shù)作品。這將有助于他們在課外實踐中制作循跡機器人小車。編程能力:雖然學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中已經(jīng)接觸到了編程知識,但機器人控制編程可能涉及更復(fù)雜的邏輯和算法。學(xué)生在編程能力方面可能存在一定的挑戰(zhàn)。自主學(xué)習(xí)能力:學(xué)生能夠根據(jù)學(xué)習(xí)需求,自主查閱資料,解決問題,這將有助于他們在學(xué)習(xí)過程中克服遇到的困難。團隊合作能力:在項目學(xué)習(xí)和課外實踐中,學(xué)生需要與他人合作,共同完成任務(wù)。這要求學(xué)生具備良好的團隊合作能力,能夠與他人有效溝通和協(xié)作。(四)學(xué)習(xí)障礙突破策略針對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可能遇到的學(xué)習(xí)障礙,我們將采取以下策略進行突破:加強理論與實踐的結(jié)合:通過案例分析、模擬仿真等方式,將抽象的理論知識具體化、生動化,幫助學(xué)生更好地理解機器人控制策略的概念和原理。組織學(xué)生參觀機器人實驗室或相關(guān)企業(yè),現(xiàn)場觀察和學(xué)習(xí)機器人的控制策略應(yīng)用,增強學(xué)生的感性認識。分層次、分步驟教學(xué):針對學(xué)生的不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和能力水平,制定分層次、分步驟的教學(xué)計劃。對于編程能力較弱的學(xué)生,可以提供額外的編程輔導(dǎo)和練習(xí)機會;對于理論知識理解不透徹的學(xué)生,可以通過小組討論、教師講解等方式進行重點突破。在教學(xué)過程中,逐步引導(dǎo)學(xué)生從簡單的控制策略入手,逐步深入復(fù)雜的控制算法和策略,避免一開始就接觸過于復(fù)雜的內(nèi)容導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒。強化編程訓(xùn)練:針對學(xué)生在編程方面可能存在的困難,加強編程訓(xùn)練。通過課堂講解、案例分析、編程練習(xí)等方式,提高學(xué)生的編程能力和算法設(shè)計能力。鼓勵學(xué)生參加編程競賽和實踐活動,提升他們的編程興趣和水平。培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力:引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會自主學(xué)習(xí),鼓勵他們利用課余時間查閱相關(guān)資料、觀看教學(xué)視頻等,拓寬知識面,深化對機器人控制策略的理解。培養(yǎng)學(xué)生的問題意識和探究精神,鼓勵他們在學(xué)習(xí)過程中主動發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。促進團隊合作與交流:在項目學(xué)習(xí)和課外實踐中,注重培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作能力和交流溝通能力。通過小組合作、項目匯報等方式,增強學(xué)生的團隊協(xié)作意識和能力。定期組織技術(shù)分享會、經(jīng)驗交流會等活動,為學(xué)生提供展示自己成果和交流學(xué)習(xí)經(jīng)驗的平臺。提供個性化輔導(dǎo)與反饋:針對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題和困難,提供個性化的輔導(dǎo)和支持。教師可以通過課后答疑、線上交流等方式及時解答學(xué)生的疑問。定期對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行評估和反饋,幫助他們了解自己的學(xué)習(xí)進度和存在的問題,及時調(diào)整學(xué)習(xí)策略和方法。通過以上策略的實施,我們旨在幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)障礙,深入理解機器人控制策略的相關(guān)知識,提升他們的技術(shù)設(shè)計與制作能力。通過項目實踐和團隊合作等方式,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力,為他們未來的學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。四、大主題或大概念設(shè)計本大單元的主題設(shè)定為“機器人控制策略與路徑規(guī)劃”。這一主題涵蓋了機器人控制的核心要素,包括路徑規(guī)劃、運動控制策略及其實際應(yīng)用。通過學(xué)習(xí)這一主題,學(xué)生將理解機器人如何通過感知系統(tǒng)獲取環(huán)境信息,如何規(guī)劃運動路徑,并運用合適的控制策略實現(xiàn)自主導(dǎo)航和智能行為。這一大主題不僅涉及技術(shù)原理的學(xué)習(xí),更注重實踐應(yīng)用能力的培養(yǎng),旨在全面提升學(xué)生的技術(shù)意識、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計、圖樣表達和物化能力。五、大單元目標敘寫通用技術(shù)的核心素養(yǎng)目標:(一)技術(shù)意識:學(xué)生能夠認識到機器人控制策略在智能技術(shù)中的重要性,理解路徑規(guī)劃與運動控制對機器人自主行動的影響。學(xué)生能夠分析不同場景下機器人控制策略的應(yīng)用,并評價其合理性和有效性。(二)工程思維:學(xué)生能夠運用系統(tǒng)分析的方法,理解機器人控制策略與路徑規(guī)劃的整體框架和組成部分。學(xué)生能夠通過案例分析和實踐,初步掌握機器人控制策略的設(shè)計和優(yōu)化方法,形成初步的工程思維。(三)創(chuàng)新設(shè)計:學(xué)生能夠結(jié)合實際需求,設(shè)計并提出創(chuàng)新的機器人控制策略,包括路徑規(guī)劃和運動控制方案。學(xué)生能夠運用創(chuàng)新工具和技術(shù),對機器人控制策略進行模擬和測試,驗證其可行性。(四)圖樣表達:學(xué)生能夠使用技術(shù)圖樣表達機器人控制策略的設(shè)計思想,包括流程圖、控制框圖等。學(xué)生能夠通過圖樣表達,清晰地呈現(xiàn)機器人路徑規(guī)劃和運動控制的過程和結(jié)果。(五)物化能力:學(xué)生能夠根據(jù)設(shè)計方案,選擇合適的硬件和軟件,搭建機器人控制平臺,實現(xiàn)路徑規(guī)劃和運動控制。學(xué)生能夠?qū)C器人控制策略進行調(diào)試和優(yōu)化,提升機器人的自主導(dǎo)航和智能行為能力。六、大單元教學(xué)重點機器人路徑規(guī)劃與運動控制的基本原理:學(xué)生需要深入理解路徑規(guī)劃與運動控制的概念、功能和作用,包括姿態(tài)控制、路徑控制和軌跡控制等不同類型的控制任務(wù)。機器人控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn):學(xué)生需要掌握機器人控制系統(tǒng)的組成部分,包括控制器、被控對象、執(zhí)行機構(gòu)和檢測單元等,并能夠設(shè)計簡單的機器人控制系統(tǒng)。PID控制算法的應(yīng)用:學(xué)生需要學(xué)習(xí)PID控制算法的基本原理和實現(xiàn)方法,并能夠?qū)⑵鋺?yīng)用于機器人的運動控制中,實現(xiàn)精確的位置和速度控制。機器人控制策略的實際應(yīng)用:學(xué)生需要通過實際案例和項目,了解機器人控制策略在實際應(yīng)用中的具體實現(xiàn)方式和效果,提升解決實際問題的能力。七、大單元教學(xué)難點控制系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性:機器人控制系統(tǒng)的設(shè)計需要考慮多個因素,包括控制精度、響應(yīng)速度、穩(wěn)定性等,這些因素之間往往存在相互制約的關(guān)系,增加了設(shè)計的復(fù)雜性。PID控制算法的參數(shù)整定:PID控制算法的性能取決于比例、積分和微分三個參數(shù)的合理設(shè)置,而這些參數(shù)的整定過程往往需要通過試驗和調(diào)整,對學(xué)生來說具有一定的挑戰(zhàn)性。機器人路徑規(guī)劃與運動控制的實時性:在實際應(yīng)用中,機器人需要在復(fù)雜多變的環(huán)境中實時進行路徑規(guī)劃和運動控制,這對算法的實時性和魯棒性提出了很高的要求。硬件與軟件的集成與調(diào)試:在實現(xiàn)機器人控制策略的過程中,學(xué)生需要將硬件與軟件進行集成,并進行大量的調(diào)試工作,以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。這一過程需要學(xué)生具備扎實的理論基礎(chǔ)和豐富的實踐經(jīng)驗。詳細教學(xué)設(shè)計(示例)課時1:機器人控制策略概述教學(xué)目標:理解機器人控制策略的基本概念和作用。認識機器人路徑規(guī)劃與運動控制的重要性。教學(xué)內(nèi)容:介紹機器人控制策略的基本概念和發(fā)展歷程。分析機器人路徑規(guī)劃與運動控制在機器人自主導(dǎo)航和智能行為中的作用。教學(xué)活動:通過案例討論,讓學(xué)生理解不同場景下機器人控制策略的應(yīng)用。組織小組討論,探討機器人控制策略的未來發(fā)展趨勢。課時2:機器人路徑規(guī)劃與運動控制的基本原理教學(xué)目標:掌握機器人路徑規(guī)劃與運動控制的基本原理。理解姿態(tài)控制、路徑控制和軌跡控制等不同類型的控制任務(wù)。教學(xué)內(nèi)容:詳細講解姿態(tài)控制、路徑控制和軌跡控制的基本原理和實現(xiàn)方法。分析不同控制任務(wù)的適用場景和優(yōu)缺點。教學(xué)活動:通過仿真軟件,模擬不同控制任務(wù)下的機器人運動過程。組織學(xué)生進行小組實驗,驗證不同控制策略的效果。課時3:機器人控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)教學(xué)目標:理解機器人控制系統(tǒng)的組成部分和工作原理。能夠設(shè)計簡單的機器人控制系統(tǒng)。教學(xué)內(nèi)容:介紹機器人控制系統(tǒng)的基本組成部分,包括控制器、被控對象、執(zhí)行機構(gòu)和檢測單元等。分析機器人控制系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計方法。教學(xué)活動:分組設(shè)計簡單的機器人控制系統(tǒng),并進行模擬仿真。展示和討論各組的設(shè)計方案,提出改進建議。課時4:PID控制算法及其應(yīng)用教學(xué)目標:掌握PID控制算法的基本原理和實現(xiàn)方法。能夠?qū)ID控制算法應(yīng)用于機器人的運動控制中。教學(xué)內(nèi)容:詳細講解PID控制算法的比例、積分和微分三個參數(shù)的作用和整定方法。分析PID控制算法在機器人運動控制中的應(yīng)用案例。教學(xué)活動:通過實驗驗證PID控制算法在機器人運動控制中的效果。組織學(xué)生進行小組討論,分享PID控制算法的應(yīng)用經(jīng)驗和心得。課時5:機器人控制策略的實際應(yīng)用教學(xué)目標:了解機器人控制策略在實際應(yīng)用中的具體實現(xiàn)方式和效果。提升解決實際問題的能力。教學(xué)內(nèi)容:分析機器人控制策略在不同領(lǐng)域(如工業(yè)制造、服務(wù)機器人、醫(yī)療機器人等)中的應(yīng)用案例。探討機器人控制策略在實際應(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn)和解決方案。教學(xué)活動:通過實地考察或視頻資料,展示機器人控制策略在實際應(yīng)用中的效果。組織學(xué)生進行項目設(shè)計,提出創(chuàng)新的機器人控制策略方案。課時6:循跡機器人小車制作——控制教學(xué)目標:通過實踐活動,掌握循跡機器人小車的控制原理和實現(xiàn)方法。提升物化能力和創(chuàng)新設(shè)計能力。教學(xué)內(nèi)容:介紹循跡機器人小車的基本原理和控制策略。詳細講解循跡機器人小車的制作步驟和調(diào)試方法。教學(xué)活動:分組進行循跡機器人小車的制作和調(diào)試。展示各組制作的循跡機器人小車,并進行比賽和評價。通過以上詳細的教學(xué)設(shè)計,學(xué)生可以系統(tǒng)地學(xué)習(xí)機器人控制策略與路徑規(guī)劃的相關(guān)知識,提升技術(shù)意識、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計、圖樣表達和物化能力,為未來的學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。八、大單元整體教學(xué)思路教學(xué)目標設(shè)定根據(jù)《普通高中通用技術(shù)課程標準(2017年版2020年修訂)》的要求,結(jié)合2020版人教版高中通用技術(shù)選擇性必修2《第四章機器人控制策略》的教學(xué)內(nèi)容,本大單元的教學(xué)目標設(shè)定如下,旨在全面培養(yǎng)學(xué)生的通用技術(shù)核心素養(yǎng),包括技術(shù)意識、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計、圖樣表達和物化能力。(一)技術(shù)意識理解機器人控制策略的重要性:學(xué)生能夠認識到機器人控制策略在機器人技術(shù)中的應(yīng)用價值,理解其對機器人行為的影響,形成對機器人技術(shù)的積極態(tài)度和興趣。分析機器人控制策略的社會影響:學(xué)生能夠結(jié)合具體案例,分析機器人控制策略在工業(yè)生產(chǎn)、生活服務(wù)等領(lǐng)域的應(yīng)用及其對社會發(fā)展的影響,增強對技術(shù)倫理和社會責(zé)任的認識。培養(yǎng)技術(shù)創(chuàng)新意識:通過了解機器人控制策略的發(fā)展前沿,激發(fā)學(xué)生的技術(shù)創(chuàng)新意識,鼓勵學(xué)生在機器人技術(shù)領(lǐng)域進行探索和創(chuàng)新。(二)工程思維系統(tǒng)分析機器人控制問題:學(xué)生能夠運用系統(tǒng)分析方法,對機器人控制問題進行多因素分析和整體規(guī)劃,理解各因素之間的相互影響和制約關(guān)系。設(shè)計優(yōu)化機器人控制策略:學(xué)生能夠根據(jù)機器人任務(wù)需求和環(huán)境條件,設(shè)計合理的路徑規(guī)劃和運動控制策略,并進行優(yōu)化調(diào)整,以提高機器人的工作效率和準確性。風(fēng)險評估與決策:學(xué)生能夠?qū)υO(shè)計的機器人控制策略進行風(fēng)險評估,識別可能存在的問題和挑戰(zhàn),并作出合理的決策,以確保機器人系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。(三)創(chuàng)新設(shè)計創(chuàng)新機器人控制方案:學(xué)生能夠針對特定任務(wù)需求,提出創(chuàng)新的機器人控制方案,包括路徑規(guī)劃算法、運動控制策略等,并進行實踐驗證。綜合運用多學(xué)科知識:學(xué)生能夠綜合運用數(shù)學(xué)、物理、計算機等多學(xué)科知識,進行機器人控制策略的設(shè)計和實現(xiàn),提高跨學(xué)科解決問題的能力。優(yōu)化設(shè)計方案:學(xué)生能夠根據(jù)實踐反饋和測試結(jié)果,對機器人控制策略進行不斷優(yōu)化和改進,以提高系統(tǒng)的性能和效率。(四)圖樣表達繪制機器人控制系統(tǒng)圖樣:學(xué)生能夠運用圖形樣式,對機器人控制系統(tǒng)進行可視化的描述和交流,包括路徑規(guī)劃圖、運動控制流程圖等。識讀和理解技術(shù)圖樣:學(xué)生能夠識讀和理解機器人控制系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)圖樣,包括電路設(shè)計圖、機械結(jié)構(gòu)圖等,并能夠根據(jù)圖樣進行實踐操作。用技術(shù)語言進行交流:學(xué)生能夠運用技術(shù)語言,準確表達機器人控制系統(tǒng)的設(shè)計思路、實現(xiàn)方法和優(yōu)化策略,與同伴和教師進行有效溝通。(五)物化能力制作循跡機器人小車:學(xué)生能夠根據(jù)設(shè)計方案,選擇合適的材料和工具,制作循跡機器人小車,并進行調(diào)試和優(yōu)化,使其能夠沿著預(yù)定軌跡運動。掌握傳感器和控制器的應(yīng)用:學(xué)生能夠通過實踐操作,掌握紅外傳感器、電機控制器等元器件的應(yīng)用方法,能夠?qū)⑵浼傻綑C器人控制系統(tǒng)中。解決物化過程中的問題:學(xué)生在制作和調(diào)試循跡機器人小車的過程中,能夠遇到并解決實際問題,如傳感器靈敏度調(diào)整、控制器參數(shù)設(shè)置等,提高動手實踐能力和問題解決能力。教學(xué)重點與難點教學(xué)重點機器人控制策略的基本概念和設(shè)計方法:包括路徑規(guī)劃和運動控制的概念、功能和設(shè)計方法,以及機器人控制策略在機器人技術(shù)中的應(yīng)用。循跡機器人小車的制作與調(diào)試:通過實踐操作,讓學(xué)生掌握循跡機器人小車的制作流程、調(diào)試方法和優(yōu)化策略。圖樣表達與技術(shù)交流:培養(yǎng)學(xué)生運用圖形樣式表達機器人控制系統(tǒng)設(shè)計思路的能力,以及運用技術(shù)語言進行交流的能力。教學(xué)難點理解機器人控制策略的復(fù)雜性:機器人控制策略涉及多個學(xué)科知識和技術(shù)細節(jié),學(xué)生需要具備較強的綜合運用能力和分析能力才能理解其復(fù)雜性。設(shè)計合理的機器人控制策略:學(xué)生需要根據(jù)任務(wù)需求和環(huán)境條件,設(shè)計合理的機器人控制策略,并進行優(yōu)化調(diào)整,這需要學(xué)生具備較強的創(chuàng)新思維和實踐能力。解決物化過程中的實際問題:在制作和調(diào)試循跡機器人小車的過程中,學(xué)生可能會遇到各種實際問題,如傳感器故障、控制器參數(shù)設(shè)置不當?shù)龋枰獙W(xué)生具備較強的動手實踐能力和問題解決能力。學(xué)業(yè)評價學(xué)業(yè)評價應(yīng)遵循全面、公正、有效的原則,以確保評價結(jié)果的客觀性和準確性。本大單元的學(xué)業(yè)評價將包括以下幾個方面:課堂表現(xiàn)評價:通過觀察學(xué)生在課堂上的參與度、合作精神和創(chuàng)新表現(xiàn)等方面進行評價,記錄學(xué)生的課堂表現(xiàn)情況。實踐操作評價:通過對學(xué)生制作循跡機器人小車的過程和結(jié)果進行評價,包括材料選擇、工具使用、制作流程、調(diào)試方法等方面,考察學(xué)生的物化能力和實踐操作能力。圖樣表達評價:通過對學(xué)生繪制的機器人控制系統(tǒng)圖樣進行評價,包括圖樣的準確性、規(guī)范性和美觀性等方面,考察學(xué)生的圖樣表達能力和技術(shù)交流能力。設(shè)計報告評價:要求學(xué)生撰寫機器人控制策略的設(shè)計報告,包括設(shè)計思路、實現(xiàn)方法、優(yōu)化策略等方面,通過評價設(shè)計報告的質(zhì)量和創(chuàng)新性,考察學(xué)生的創(chuàng)新思維和寫作能力。期末測試評價:通過期末測試的方式,考察學(xué)生對機器人控制策略相關(guān)知識的掌握情況和理解程度,以及運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。教學(xué)策略與方法教學(xué)策略情境教學(xué):通過創(chuàng)設(shè)真實或模擬的機器人控制任務(wù)情境,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性,引導(dǎo)學(xué)生主動探索和實踐。項目式學(xué)習(xí):以循跡機器人小車的制作為項目載體,通過項目實施過程,讓學(xué)生經(jīng)歷從需求分析、方案設(shè)計、制作調(diào)試到優(yōu)化改進的全過程,培養(yǎng)學(xué)生的工程思維和創(chuàng)新設(shè)計能力。合作探究:鼓勵學(xué)生以小組合作的方式進行學(xué)習(xí)和探究,通過分工合作、交流討論等方式,提高學(xué)生的合作精神和問題解決能力。信息技術(shù)融合:充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段,如計算機輔助設(shè)計、仿真模擬等,輔助學(xué)生進行機器人控制策略的設(shè)計和實現(xiàn)。教學(xué)方法講授法:通過教師的講解和演示,向?qū)W生傳授機器人控制策略的基本概念和設(shè)計方法等知識。案例分析法:通過分析典型的機器人控制策略案例,讓學(xué)生理解其設(shè)計思路、實現(xiàn)方法和優(yōu)化策略等方面。實踐操作法:通過讓學(xué)生親自動手制作循跡機器人小車,并進行調(diào)試和優(yōu)化,培養(yǎng)學(xué)生的物化能力和實踐操作能力。討論交流法:通過組織學(xué)生進行小組討論和交流,分享學(xué)習(xí)心得和體會,促進學(xué)生的思維碰撞和知識共享。教學(xué)過程設(shè)計第一課時:機器人控制策略概述導(dǎo)入新課:通過展示機器人應(yīng)用的視頻或圖片,引導(dǎo)學(xué)生進入機器人控制策略的學(xué)習(xí)情境。講授新知:講解機器人控制策略的基本概念、功能和重要性,以及路徑規(guī)劃和運動控制的基本概念。案例分析:分析典型的機器人控制策略案例,讓學(xué)生理解其設(shè)計思路和應(yīng)用場景。課堂練習(xí):讓學(xué)生嘗試設(shè)計一個簡單的機器人控制策略方案,并進行交流討論。課堂小結(jié):總結(jié)本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)要點,布置下節(jié)課的預(yù)習(xí)任務(wù)。第二課時:路徑規(guī)劃和運動控制的設(shè)計方法復(fù)習(xí)舊知:回顧上一節(jié)課學(xué)習(xí)的機器人控制策略基本概念和案例分析內(nèi)容。講授新知:講解路徑規(guī)劃和運動控制的設(shè)計方法,包括基于地圖的全局路徑規(guī)劃、基于傳感器的局部路徑規(guī)劃以及混合式路徑規(guī)劃等方法。課堂實踐:讓學(xué)生分組進行路徑規(guī)劃和運動控制的模擬設(shè)計實踐,運用所學(xué)知識設(shè)計一個簡單的機器人控制策略方案。交流展示:各小組展示設(shè)計成果,進行交流和討論,教師給予點評和指導(dǎo)。課堂小結(jié):總結(jié)本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)要點,布置下節(jié)課的預(yù)習(xí)任務(wù)。第三課時:機器人控制策略實例分析復(fù)習(xí)舊知:回顧上一節(jié)課學(xué)習(xí)的路徑規(guī)劃和運動控制設(shè)計方法等內(nèi)容。實例分析:分析具體的機器人控制策略實例,如掃地機器人、無人機等的控制策略設(shè)計,讓學(xué)生理解其實際應(yīng)用和優(yōu)化策略。小組討論:讓學(xué)生分組討論機器人控制策略在實際應(yīng)用中可能遇到的問題和挑戰(zhàn),以及如何解決這些問題。課堂練習(xí):讓學(xué)生針對某個具體任務(wù)需求,設(shè)計一個機器人控制策略方案,并進行交流展示。課堂小結(jié):總結(jié)本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)要點,布置下節(jié)課的預(yù)習(xí)任務(wù)。第四至六課時:循跡機器人小車制作——控制項目導(dǎo)入:介紹循跡機器人小車的制作項目背景和要求,激發(fā)學(xué)生的制作興趣和積極性。材料準備與工具使用:講解循跡機器人小車制作所需的材料和工具及其使用方法,確保學(xué)生能夠正確選擇和使用。設(shè)計制作方案:引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)任務(wù)需求和環(huán)境條件,設(shè)計循跡機器人小車的制作方案,包括路徑規(guī)劃、運動控制策略等。制作與調(diào)試:讓學(xué)生分組進行循跡機器人小車的制作和調(diào)試實踐,教師巡回指導(dǎo),及時解決學(xué)生在制作過程中遇到的問題。優(yōu)化改進:根據(jù)調(diào)試結(jié)果和學(xué)生反饋,對循跡機器人小車進行優(yōu)化改進,提高其性能和穩(wěn)定性。成果展示與評價:各小組展示循跡機器人小車的制作成果,進行交流和評價,教師給予總結(jié)點評。第七課時:大單元總結(jié)與拓展大單元總結(jié):回顧本大單元的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)過程,總結(jié)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中取得的成績和進步。學(xué)習(xí)心得分享:讓學(xué)生分享自己的學(xué)習(xí)心得和體會,以及對機器人控制策略的理解和認識。拓展延伸:介紹機器人控制策略的最新發(fā)展前沿和應(yīng)用領(lǐng)域,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索欲望。期末測試:進行期末測試,考察學(xué)生對機器人控制策略相關(guān)知識的掌握情況和理解程度。課程結(jié)束:對本大單元的學(xué)習(xí)進行總結(jié)和評價,布置后續(xù)學(xué)習(xí)任務(wù)和拓展活動。九、學(xué)業(yè)評價一、教學(xué)目標根據(jù)《普通高中通用技術(shù)課程標準(2017年版2020年修訂)》的要求,結(jié)合2020版人教版高中通用技術(shù)選擇性必修2《第四章機器人控制策略》的教學(xué)內(nèi)容,設(shè)定以下教學(xué)目標:技術(shù)意識:學(xué)生能夠理解機器人路徑規(guī)劃和運動控制的基本概念和功能,認識到其在機器人技術(shù)中的重要性,形成對機器人技術(shù)應(yīng)用的初步感知和理性認識。工程思維:學(xué)生能夠運用系統(tǒng)分析和比較權(quán)衡的方法,理解路徑規(guī)劃和運動控制的設(shè)計原理,能夠針對具體任務(wù)選擇合適的控制策略,并考慮其在實際應(yīng)用中的可行性和優(yōu)化空間。創(chuàng)新設(shè)計:學(xué)生能夠結(jié)合實例,分析不同機器人控制策略的特點和適用場景,嘗試提出創(chuàng)新性的控制策略設(shè)計方案,并通過實驗驗證其有效性。圖樣表達:學(xué)生能夠使用恰當?shù)募夹g(shù)圖樣表達機器人控制策略的設(shè)計思路,包括流程圖、方框圖等,能夠清晰、準確地傳達設(shè)計意圖。物化能力:學(xué)生能夠根據(jù)設(shè)計方案,選擇合適的硬件和軟件工具,完成循跡機器人小車的制作與調(diào)試,實現(xiàn)路徑規(guī)劃和運動控制的功能,體現(xiàn)良好的物化能力。二、學(xué)習(xí)目標理解機器人控制策略的基本概念:了解路徑規(guī)劃和運動控制的基本概念和功能,理解其在機器人技術(shù)中的重要性。認識不同種類的控制任務(wù)(姿態(tài)控制、路徑控制、軌跡控制)及其應(yīng)用場景。掌握路徑規(guī)劃和運動控制的設(shè)計方法:理解機器人控制系統(tǒng)的組成部分及其工作原理。學(xué)會區(qū)分開環(huán)控制與閉環(huán)控制,理解其各自的特點和適用場景。掌握PID控制等常用控制算法的基本原理和應(yīng)用。能夠分析并設(shè)計機器人控制策略:能夠根據(jù)具體任務(wù)需求,選擇合適的控制策略。學(xué)會運用系統(tǒng)分析和比較權(quán)衡的方法,對控制策略進行優(yōu)化設(shè)計。能夠考慮控制策略在實際應(yīng)用中的可行性和局限性。能夠運用技術(shù)圖樣表達設(shè)計意圖:能夠使用流程圖、方框圖等技術(shù)圖樣清晰、準確地表達機器人控制策略的設(shè)計思路。能夠識讀和繪制與機器人控制相關(guān)的技術(shù)圖樣。具備循跡機器人小車的制作與調(diào)試能力:能夠根據(jù)設(shè)計方案,選擇合適的硬件和軟件工具。能夠完成循跡機器人小車的組裝與調(diào)試,實現(xiàn)路徑規(guī)劃和運動控制的功能。能夠解決在制作與調(diào)試過程中遇到的技術(shù)問題,體現(xiàn)良好的物化能力。三、評價目標設(shè)定技術(shù)意識評價:評價學(xué)生對機器人路徑規(guī)劃和運動控制基本概念的理解程度。通過案例分析,評價學(xué)生對機器人控制策略在實際應(yīng)用中的感知和理性認識。工程思維評價:評價學(xué)生運用系統(tǒng)分析和比較權(quán)衡方法的能力,以及針對具體任務(wù)選擇合適的控制策略的能力。通過設(shè)計方案的評審,評價學(xué)生對控制策略優(yōu)化設(shè)計的考慮和實際操作能力。創(chuàng)新設(shè)計評價:評價學(xué)生結(jié)合實例分析不同機器人控制策略特點和適用場景的能力。通過實驗驗證,評價學(xué)生提出創(chuàng)新性控制策略設(shè)計方案的能力及其有效性。圖樣表達評價:評價學(xué)生使用技術(shù)圖樣表達機器人控制策略設(shè)計思路的能力。通過圖樣的識讀和繪制,評價學(xué)生圖樣表達的準確性和清晰度。物化能力評價:評價學(xué)生根據(jù)設(shè)計方案選擇合適的硬件和軟件工具的能力。通過循跡機器人小車的制作與調(diào)試過程,評價學(xué)生的物化能力及其在實際操作中的應(yīng)用效果。四、評價內(nèi)容與方式課堂表現(xiàn)評價:觀察學(xué)生在課堂上的參與度、合作精神和解決問題的能力。通過提問和討論,評價學(xué)生對機器人控制策略相關(guān)概念和原理的理解程度。設(shè)計方案評價:要求學(xué)生提交機器人控制策略的設(shè)計方案,包括控制策略的選擇、系統(tǒng)組成、工作流程等。評價設(shè)計方案的合理性、創(chuàng)新性和可行性。通過同伴互評和教師評價相結(jié)合的方式,對設(shè)計方案進行綜合評價。圖樣表達評價:要求學(xué)生繪制與機器人控制策略相關(guān)的技術(shù)圖樣,如流程圖、方框圖等。評價圖樣的準確性、清晰度和規(guī)范性。通過展示和講解,評價學(xué)生圖樣表達的能力。實驗操作評價:在循跡機器人小車制作與調(diào)試過程中,觀察學(xué)生的操作技能和問題解決能力。評價學(xué)生對硬件和軟件工具的選擇和使用情況。通過實驗報告和實物演示,評價學(xué)生實驗操作的效果和物化能力。項目報告評價:要求學(xué)生提交循跡機器人小車制作與調(diào)試的項目報告,包括項目背景、設(shè)計思路、制作過程、調(diào)試結(jié)果等。評價項目報告的完整性、準確性和邏輯性。通過項目報告的評審,綜合評價學(xué)生的技術(shù)意識、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計、圖樣表達和物化能力。五、評價實施建議注重過程性評價:在教學(xué)過程中,注重觀察學(xué)生的課堂表現(xiàn)、設(shè)計方案、圖樣表達和實驗操作等過程,及時給予反饋和指導(dǎo)。通過過程性評價,幫助學(xué)生及時發(fā)現(xiàn)問題并改進,提高學(xué)習(xí)效果。采用多元化評價方式:結(jié)合課堂表現(xiàn)、設(shè)計方案、圖樣表達、實驗操作和項目報告等多種評價方式,全面評價學(xué)生的學(xué)業(yè)成就。采用同伴互評、教師評價、自我評價等多種評價主體相結(jié)合的方式,提高評價的客觀性和準確性。強化實踐性評價:通過循跡機器人小車的制作與調(diào)試等實踐活動,強化學(xué)生的物化能力和實踐操作能力。在實踐活動中,注重評價學(xué)生的創(chuàng)新思維、問題解決能力和團隊合作精神等綜合素養(yǎng)。關(guān)注個體差異:針對學(xué)生的個體差異,采用分層評價和差異化教學(xué)策略,確保每個學(xué)生都能得到充分的發(fā)展和提高。關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的情感態(tài)度和價值觀培養(yǎng),鼓勵學(xué)生積極參與、勇于探索和創(chuàng)新。通過以上評價目標和方式的實施,旨在全面、客觀地評價學(xué)生在《第四章機器人控制策略》學(xué)習(xí)過程中的學(xué)業(yè)成就,促進其技術(shù)意識、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計、圖樣表達和物化能力等通用技術(shù)核心素養(yǎng)的全面提升。十、大單元實施思路及教學(xué)結(jié)構(gòu)圖一、大單元實施思路《普通高中通用技術(shù)課程標準(2017年版2020年修訂)》指出,通用技術(shù)課程旨在提高學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng),包括技術(shù)意識、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計、圖樣表達和物化能力。本次大單元教學(xué)設(shè)計以2020版人教版高中通用技術(shù)選擇性必修2《第四章機器人控制策略》的教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ),結(jié)合課程標準要求,旨在通過一系列教學(xué)活動,引導(dǎo)學(xué)生理解機器人路徑規(guī)劃和運動控制的基本概念、設(shè)計方法和應(yīng)用實例,并通過課外實踐制作循跡機器人小車,培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。具體實施思路如下:情境創(chuàng)設(shè)與問題導(dǎo)入:通過生活中的實際例子,如掃地機器人、無人機的路徑規(guī)劃等,創(chuàng)設(shè)情境,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,并引出機器人路徑規(guī)劃和運動控制的主題。理論學(xué)習(xí):分三個小節(jié)詳細講解路徑規(guī)劃和運動控制的概念和功能、設(shè)計方法以及機器人控制策略實例。通過案例分析、討論交流和動手實踐,幫助學(xué)生理解理論知識。實踐操作:通過課外實踐制作循跡機器人小車,將理論知識應(yīng)用于實際操作中。學(xué)生將親自動手組裝機器人小車,并編寫控制程序,實現(xiàn)循跡功能。評價反饋:通過過程性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合的方式,對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進行全面評價。過程性評價關(guān)注學(xué)生在實踐活動中的表現(xiàn),終結(jié)性評價則通過作品展示和測試來檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。總結(jié)提升:對整個單元的學(xué)習(xí)內(nèi)容進行總結(jié),幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識,并引導(dǎo)學(xué)生思考如何將所學(xué)知識應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域,提升他們的創(chuàng)新思維和問題解決能力。二、教學(xué)目標設(shè)定根據(jù)《普通高中通用技術(shù)課程標準(2017年版2020年修訂)》的要求,本次大單元教學(xué)的核心素養(yǎng)目標設(shè)定如下:技術(shù)意識:學(xué)生能夠認識到機器人路徑規(guī)劃和運動控制在現(xiàn)代生活中的應(yīng)用價值,理解其對社會發(fā)展的積極影響。學(xué)生能夠形成對機器人技術(shù)的初步認識和興趣,具備關(guān)注技術(shù)發(fā)展動態(tài)的意識。工程思維:學(xué)生能夠運用系統(tǒng)分析的方法,對機器人路徑規(guī)劃和運動控制問題進行分解和建模。學(xué)生能夠運用工程思維,設(shè)計合理的機器人控制策略,并考慮實際應(yīng)用的約束條件。創(chuàng)新設(shè)計:學(xué)生能夠基于所學(xué)知識,提出創(chuàng)新性的機器人控制策略設(shè)計方案。學(xué)生能夠運用創(chuàng)新設(shè)計方法,優(yōu)化機器人小車的循跡性能,提高其實用性和穩(wěn)定性。圖樣表達:學(xué)生能夠識讀和理解機器人路徑規(guī)劃和運動控制相關(guān)的技術(shù)圖樣,如流程圖、控制框圖等。學(xué)生能夠運用圖樣表達方法,繪制機器人小車的設(shè)計圖紙和控制流程圖。物化能力:學(xué)生能夠根據(jù)設(shè)計圖紙和控制流程圖,選擇合適的材料和工具,組裝機器人小車。學(xué)生能夠編寫控制程序,實現(xiàn)機器人小車的循跡功能,并進行調(diào)試和優(yōu)化。三、教學(xué)結(jié)構(gòu)圖機器人控制策略|+++|||概念與功能設(shè)計方法控制策略實例|||+++++++++||||||路徑規(guī)劃運動控制開環(huán)控制閉環(huán)控制全局路徑規(guī)劃局部路徑規(guī)劃|混合式路徑規(guī)劃|循跡機器人小車制作|+++||圖樣表達與繪制物化實現(xiàn)與調(diào)試四、具體教學(xué)實施步驟第一步:情境創(chuàng)設(shè)與問題導(dǎo)入(1課時)活動內(nèi)容:通過多媒體展示掃地機器人、無人機等機器人的工作視頻,引導(dǎo)學(xué)生觀察并思考這些機器人是如何實現(xiàn)路徑規(guī)劃和運動控制的。提出問題:機器人是如何在復(fù)雜環(huán)境中自主導(dǎo)航的?路徑規(guī)劃和運動控制在其中起到了什么作用?活動目標:激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,引出機器人路徑規(guī)劃和運動控制的主題。培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和思考能力。評價方式:通過課堂提問和小組討論,了解學(xué)生對機器人路徑規(guī)劃和運動控制的基本認識和興趣程度。第二步:理論學(xué)習(xí)(6課時)1.路徑規(guī)劃和運動控制的概念和功能(2課時)活動內(nèi)容:講解路徑規(guī)劃和運動控制的基本概念,包括定義、分類和應(yīng)用領(lǐng)域。通過案例分析,如掃地機器人的路徑規(guī)劃模式,幫助學(xué)生理解路徑規(guī)劃和運動控制在實際應(yīng)用中的作用?;顒幽繕耍菏箤W(xué)生掌握路徑規(guī)劃和運動控制的基本概念。培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和理解能力。評價方式:通過課堂練習(xí)和小組討論,檢驗學(xué)生對路徑規(guī)劃和運動控制概念的理解程度。2.路徑規(guī)劃和運動控制的設(shè)計方法(2課時)活動內(nèi)容:介紹機器人控制系統(tǒng)的組成部分,包括控制器、被控對象、執(zhí)行機構(gòu)和檢測單元等。講解開環(huán)控制和閉環(huán)控制的基本原理和區(qū)別,通過案例分析幫助學(xué)生理解兩種控制方法的應(yīng)用場景。活動目標:使學(xué)生掌握機器人控制系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計方法。培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計能力和分析能力。評價方式:通過課堂練習(xí)和案例分析,檢驗學(xué)生對機器人控制系統(tǒng)設(shè)計方法的掌握程度。3.機器人控制策略實例(2課時)活動內(nèi)容:分析機器人路徑規(guī)劃問題的分類,包括基于地圖的全局路徑規(guī)劃、基于傳感器的局部路徑規(guī)劃和混合式路徑規(guī)劃。通過具體實例,如送貨機器人的路徑規(guī)劃任務(wù),講解不同路徑規(guī)劃方法的應(yīng)用和優(yōu)缺點。活動目標:使學(xué)生掌握機器人路徑規(guī)劃的基本方法和策略。培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力和創(chuàng)新思維。評價方式:通過小組討論和案例分析報告,檢驗學(xué)生對機器人控制策略實例的理解和應(yīng)用能力。第三步:實踐操作(4課時)活動內(nèi)容:指導(dǎo)學(xué)生進行循跡機器人小車的制作,包括材料準備、組裝調(diào)試和程序編寫等環(huán)節(jié)。學(xué)生分組進行實踐操作,教師巡回指導(dǎo),解答學(xué)生疑問。活動目標:培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力和團隊協(xié)作能力。使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R應(yīng)用于實際操作中,實現(xiàn)機器人小車的循跡功能。評價方式:通過作品展示和測試,檢驗學(xué)生循跡機器人小車的制作成果和循跡性能。第四步:評價反饋(1課時)活動內(nèi)容:組織學(xué)生進行作品展示和分享,互相評價循跡機器人小車的制作成果和性能。教師對學(xué)生的作品進行評價和總結(jié),指出優(yōu)點和不足,提出改進建議。活動目標:通過作品展示和評價,幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識,提升自信心和表達能力。培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和自我反思能力。評價方式:采用自評、互評和師評相結(jié)合的方式,對學(xué)生的作品和表現(xiàn)進行全面評價。第五步:總結(jié)提升(1課時)活動內(nèi)容:對整個單元的學(xué)習(xí)內(nèi)容進行總結(jié),回顧路徑規(guī)劃和運動控制的基本概念、設(shè)計方法和應(yīng)用實例。引導(dǎo)學(xué)生思考如何將所學(xué)知識應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域,如智能家居、自動駕駛等。鼓勵學(xué)生提出創(chuàng)新性的想法和建議,培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和問題解決能力?;顒幽繕耍簬椭鷮W(xué)生鞏固所學(xué)知識,形成系統(tǒng)的知識體系。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和問題解決能力,為未來的學(xué)習(xí)和工作打下堅實基礎(chǔ)。評價方式:通過課堂討論和課后作業(yè),檢驗學(xué)生對單元學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握程度和創(chuàng)新思維能力。十一、大情境、大任務(wù)創(chuàng)設(shè)一、大情境設(shè)計(一)背景設(shè)定在快速發(fā)展的智能時代,機器人已經(jīng)深入到我們的生產(chǎn)、生活和科研等多個領(lǐng)域,發(fā)揮著不可替代的作用。機器人通過感知環(huán)境、分析數(shù)據(jù)、執(zhí)行指令,完成各種復(fù)雜任務(wù)。作為智能機器人的核心部分,路徑規(guī)劃和運動控制是實現(xiàn)機器人自主導(dǎo)航和精確作業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。本單元的教學(xué)將圍繞《普通高中通用技術(shù)課程標準(2017年版2020年修訂)》的要求,通過《第四章機器人控制策略》的教學(xué)內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生深入理解機器人路徑規(guī)劃和運動控制的概念、功能和設(shè)計方法,并通過課外實踐制作循跡機器人小車,將理論知識應(yīng)用于實際操作中,培養(yǎng)學(xué)生的通用技術(shù)核心素養(yǎng)。(二)情境描述設(shè)想一下,在一個高度自動化的智能工廠里,各種各樣的機器人正在忙碌地工作。它們需要精準地移動到指定位置,抓取或放置物品,同時避開障礙物,與其他機器人協(xié)同作業(yè)。為了完成這些任務(wù),機器人必須具備高效的路徑規(guī)劃和運動控制能力。你作為智能工廠的研發(fā)工程師,需要設(shè)計一種能夠自主導(dǎo)航和精確作業(yè)的機器人,并確保其在復(fù)雜環(huán)境中的穩(wěn)定運行。二、大任務(wù)設(shè)計(一)任務(wù)目標通過本單元的學(xué)習(xí),學(xué)生將完成以下核心任務(wù):設(shè)計并制作一臺具有循跡功能的機器人小車,使其能夠在預(yù)設(shè)的軌跡上自主行駛,同時能夠避開障礙物。通過此任務(wù),學(xué)生將深入理解機器人路徑規(guī)劃和運動控制的基本原理,掌握相關(guān)的設(shè)計方法和工具,并能夠?qū)⒗碚撝R轉(zhuǎn)化為實踐能力。(二)任務(wù)分解任務(wù)一:路徑規(guī)劃和運動控制理論學(xué)習(xí)子任務(wù)1.1:理解路徑規(guī)劃和運動控制的基本概念,包括路徑規(guī)劃、姿態(tài)控制、路徑控制和軌跡控制等。子任務(wù)1.2:學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃和運動控制的功能和應(yīng)用,了解其在機器人、無人機、自動駕駛等領(lǐng)域的實際應(yīng)用。子任務(wù)1.3:掌握路徑規(guī)劃和運動控制的設(shè)計方法,包括開環(huán)控制和閉環(huán)控制的基本原理和區(qū)別。任務(wù)二:循跡機器人小車設(shè)計子任務(wù)2.1:確定循跡機器人小車的設(shè)計需求,包括小車的尺寸、重量、速度、循跡精度等參數(shù)。子任務(wù)2.2:設(shè)計小車的機械結(jié)構(gòu),選擇合適的材料和工藝,繪制設(shè)計圖樣。子任務(wù)2.3:設(shè)計小車的控制系統(tǒng),選擇合適的傳感器和執(zhí)行器,制定控制策略。任務(wù)三:循跡機器人小車制作與調(diào)試子任務(wù)3.1:根據(jù)設(shè)計圖紙,組裝小車的機械結(jié)構(gòu),調(diào)試機械部分的穩(wěn)定性和靈活性。子任務(wù)3.2:安裝和調(diào)試傳感器和執(zhí)行器,確保傳感器能夠準確感知環(huán)境信息,執(zhí)行器能夠精確響應(yīng)控制指令。子任務(wù)3.3:編寫和調(diào)試控制程序,實現(xiàn)小車的循跡功能和避障功能,并進行多次測試和優(yōu)化。任務(wù)四:循跡機器人小車性能評估與優(yōu)化子任務(wù)4.1:制定測試方案,評估小車的循跡精度、穩(wěn)定性和避障能力。子任務(wù)4.2:根據(jù)測試結(jié)果,分析小車存在的問題,提出改進措施,并進行優(yōu)化設(shè)計。子任務(wù)4.3:撰寫循跡機器人小車的設(shè)計報告,總結(jié)設(shè)計思路、制作過程和測試結(jié)果,反思存在的問題和改進的方向。(三)任務(wù)實施理論學(xué)習(xí)階段教學(xué)活動:通過課堂講解、案例分析、小組討論等方式,引導(dǎo)學(xué)生深入理解路徑規(guī)劃和運動控制的基本概念、功能和設(shè)計方法。教師可以結(jié)合生產(chǎn)實際和科研前沿,展示機器人路徑規(guī)劃和運動控制的最新研究成果和應(yīng)用案例,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維。學(xué)習(xí)成果:學(xué)生能夠準確闡述路徑規(guī)劃和運動控制的基本概念、功能和設(shè)計方法,能夠分析實際案例中的路徑規(guī)劃和運動控制問題,并提出解決方案。設(shè)計階段教學(xué)活動:教師提供設(shè)計任務(wù)書和指導(dǎo)書,引導(dǎo)學(xué)生明確設(shè)計需求和約束條件。學(xué)生分組進行設(shè)計討論,繪制設(shè)計圖樣,制定控制策略。教師可以組織設(shè)計評審會,對學(xué)生的設(shè)計方案進行點評和指導(dǎo),幫助學(xué)生完善設(shè)計思路。學(xué)習(xí)成果:學(xué)生能夠獨立完成循跡機器人小車的設(shè)計任務(wù),包括機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計和程序編寫等。設(shè)計圖樣規(guī)范、清晰,控制策略合理、可行。制作與調(diào)試階段教學(xué)活動:學(xué)生根據(jù)設(shè)計圖樣和程序編寫方案,進行循跡機器人小車的制作和調(diào)試。教師可以提供必要的工具、材料和技術(shù)支持,指導(dǎo)學(xué)生解決制作和調(diào)試過程中遇到的問題。學(xué)生可以互相協(xié)作,共同完成制作任務(wù)。學(xué)習(xí)成果:學(xué)生能夠成功制作出循跡機器人小車,并進行初步調(diào)試。小車能夠在預(yù)設(shè)的軌跡上自主行駛,并具有一定的避障能力。性能評估與優(yōu)化階段教學(xué)活動:教師制定測試方案,組織學(xué)生進行性能測試。學(xué)生根據(jù)測試結(jié)果,分析小車存在的問題,并提出改進措施。教師可以引導(dǎo)學(xué)生進行優(yōu)化設(shè)計,提高小車的循跡精度、穩(wěn)定性和避障能力。學(xué)習(xí)成果:學(xué)生能夠準確評估循跡機器人小車的性能,并提出有效的改進措施。通過優(yōu)化設(shè)計,小車的循跡精度、穩(wěn)定性和避障能力得到顯著提高。學(xué)生能夠撰寫完整的設(shè)計報告,總結(jié)設(shè)計思路、制作過程和測試結(jié)果,反思存在的問題和改進的方向。三、教學(xué)目標設(shè)定(一)技術(shù)意識學(xué)生能夠認識到路徑規(guī)劃和運動控制在機器人技術(shù)中的重要性,理解其在機器人自主導(dǎo)航和精確作業(yè)中的關(guān)鍵作用。學(xué)生能夠關(guān)注機器人技術(shù)的發(fā)展動態(tài),了解路徑規(guī)劃和運動控制的最新研究成果和應(yīng)用案例,形成對機器人技術(shù)的興趣和探索欲望。學(xué)生能夠形成對機器人路徑規(guī)劃和運動控制的初步認識和評價能力,能夠分析實際案例中的路徑規(guī)劃和運動控制問題,并提出解決方案。(二)工程思維學(xué)生能夠通過系統(tǒng)分析的方法,理解機器人路徑規(guī)劃和運動控制的基本原理和設(shè)計方法,培養(yǎng)系統(tǒng)思維和整體設(shè)計的能力。學(xué)生能夠根據(jù)實際需求,選擇合適的路徑規(guī)劃和運動控制策略,制定合理的設(shè)計方案,并進行優(yōu)化設(shè)計,提高工程實踐能力。學(xué)生能夠運用所學(xué)的工程知識和技能,解決循跡機器人小車設(shè)計、制作和調(diào)試過程中遇到的實際問題,培養(yǎng)創(chuàng)新思維和問題解決能力。(三)創(chuàng)新設(shè)計學(xué)生能夠結(jié)合實際需求,提出創(chuàng)新的循跡機器人小車設(shè)計方案,包括機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計和程序編寫等。學(xué)生能夠運用所學(xué)的創(chuàng)新設(shè)計方法和工具,對循跡機器人小車進行優(yōu)化設(shè)計,提高小車的循跡精度、穩(wěn)定性和避障能力。學(xué)生能夠展示自己設(shè)計的循跡機器人小車,并闡述設(shè)計思路和制作過程,培養(yǎng)創(chuàng)新意識和表達能力。(四)圖樣表達學(xué)生能夠運用所學(xué)的圖樣表達方法和工具,繪制循跡機器人小車的機械結(jié)構(gòu)圖、控制系統(tǒng)圖和程序流程圖等。學(xué)生能夠通過圖樣表達,清晰地展示自己的設(shè)計思路和制作過程,便于交流和溝通。學(xué)生能夠識讀和理解他人的圖樣表達,提高圖樣表達和解讀能力。(五)物化能力學(xué)生能夠根據(jù)設(shè)計圖樣和程序編寫方案,進行循跡機器人小車的制作和調(diào)試,提高物化能力。學(xué)生能夠選擇合適的材料和工藝,進行循跡機器人小車的機械結(jié)構(gòu)制作和組裝,確保小車的穩(wěn)定性和可靠性。學(xué)生能夠編寫和調(diào)試控制程序,實現(xiàn)循跡機器人小車的自主導(dǎo)航和精確作業(yè)功能,提高程序編寫和調(diào)試能力。通過以上大情境、大任務(wù)的設(shè)計和實施,學(xué)生將深入理解機器人路徑規(guī)劃和運動控制的基本原理和設(shè)計方法,掌握循跡機器人小車的設(shè)計、制作和調(diào)試技能,培養(yǎng)通用技術(shù)的核心素養(yǎng)。學(xué)生還將在實踐過程中體驗團隊合作、問題解決和創(chuàng)新的樂趣,為未來的學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。十二、單元學(xué)歷案(一)單元主題與課時單元主題:機器人控制策略課時設(shè)計:第一課時:情境創(chuàng)設(shè)與問題導(dǎo)入內(nèi)容:通過多媒體展示掃地機器人、無人機等機器人的工作視頻,引出機器人路徑規(guī)劃和運動控制的主題。目標:激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,引出核心概念。第二、三課時:路徑規(guī)劃和運動控制的概念和功能內(nèi)容:講解路徑規(guī)劃和運動控制的基本概念、分類及應(yīng)用領(lǐng)域。目標:理解路徑規(guī)劃和運動控制的基本概念與功能。第四、五課時:路徑規(guī)劃和運動控制的設(shè)計方法內(nèi)容:介紹機器人控制系統(tǒng)的組成部分,講解開環(huán)控制和閉環(huán)控制的基本原理。目標:掌握機器人控制系統(tǒng)的設(shè)計方法。第六、七課時:機器人控制策略實例內(nèi)容:分析機器人路徑規(guī)劃問題的分類,通過具體實例講解不同路徑規(guī)劃方法的應(yīng)用。目標:理解并應(yīng)用機器人控制策略實例。第八課時:循跡機器人小車制作——圖樣表達與物化實現(xiàn)內(nèi)容:指導(dǎo)學(xué)生進行循跡機器人小車的圖樣表達與物化實現(xiàn)。目標:培養(yǎng)學(xué)生的圖樣表達和物化能力。第九課時:評價反饋與作品展示內(nèi)容:組織學(xué)生進行作品展示和評價,反饋學(xué)習(xí)成果。目標:通過評價反饋鞏固學(xué)習(xí)成果。第十課時:總結(jié)提升與創(chuàng)新思考內(nèi)容:總結(jié)單元學(xué)習(xí)內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生思考如何將所學(xué)知識應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域。目標:鞏固知識,培養(yǎng)創(chuàng)新思維。(二)學(xué)習(xí)目標根據(jù)《普通高中通用技術(shù)課程標準(2017年版2020年修訂)》的要求,本次單元學(xué)習(xí)的核心素養(yǎng)目標設(shè)定如下:技術(shù)意識:學(xué)生能夠認識到機器人路徑規(guī)劃和運動控制在現(xiàn)代生活中的應(yīng)用價值,理解其對社會發(fā)展的積極影響。學(xué)生能夠形成對機器人技術(shù)的初步認識和興趣,具備關(guān)注技術(shù)發(fā)展動態(tài)的意識。工程思維:學(xué)生能夠運用系統(tǒng)分析的方法,對機器人路徑規(guī)劃和運動控制問題進行分解和建模。學(xué)生能夠運用工程思維,設(shè)計合理的機器人控制策略,并考慮實際應(yīng)用的約束條件。創(chuàng)新設(shè)計:學(xué)生能夠基于所學(xué)知識,提出創(chuàng)新性的機器人控制策略設(shè)計方案。學(xué)生能夠運用創(chuàng)新設(shè)計方法優(yōu)化機器人小車的循跡性能,提高其實用性和穩(wěn)定性。圖樣表達:學(xué)生能夠識讀和理解機器人路徑規(guī)劃和運動控制相關(guān)的技術(shù)圖樣,如流程圖、控制框圖等。學(xué)生能夠運用圖樣表達方法,繪制機器人小車的設(shè)計圖紙和控制流程圖。物化能力:學(xué)生能夠根據(jù)設(shè)計圖紙和控制流程圖,選擇合適的材料和工具,組裝機器人小車。學(xué)生能夠編寫控制程序,實現(xiàn)機器人小車的循跡功能,并進行調(diào)試和優(yōu)化。(三)評價任務(wù)過程性評價:在理論學(xué)習(xí)階段,通過課堂提問、小組討論和課堂練習(xí)等方式,評價學(xué)生對路徑規(guī)劃和運動控制概念的理解程度。在實踐操作階段,通過觀察學(xué)生的動手實踐過程,評價學(xué)生的物化能力和團隊協(xié)作能力。終結(jié)性評價:通過循跡機器人小車的制作成果和性能測試,評價學(xué)生的圖樣表達、物化能力和創(chuàng)新設(shè)計能力。通過作品展示和分享,評價學(xué)生的表達能力和批判性思維。(四)學(xué)習(xí)過程第一課時:情境創(chuàng)設(shè)與問題導(dǎo)入活動內(nèi)容:通過多媒體展示掃地機器人、無人機等機器人的工作視頻?;顒幽繕耍阂鰴C器人路徑規(guī)劃和運動控制的主題,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。評價方式:通過課堂提問和小組討論,了解學(xué)生對機器人技術(shù)的興趣和基本認識。第二、三課時:路徑規(guī)劃和運動控制的概念和功能活動內(nèi)容:講解路徑規(guī)劃和運動控制的基本概念、分類及應(yīng)用領(lǐng)域。通過案例分析,幫助學(xué)生理解路徑規(guī)劃和運動控制在實際生活中的應(yīng)用。活動目標:使學(xué)生理解路徑規(guī)劃和運動控制的基本概念與功能。評價方式:通過課堂練習(xí)和小組討論,檢驗學(xué)生對路徑規(guī)劃和運動控制概念的理解程度。第四、五課時:路徑規(guī)劃和運動控制的設(shè)計方法活動內(nèi)容:介紹機器人控制系統(tǒng)的組成部分,包括控制器、被控對象、執(zhí)行機構(gòu)和檢測單元等。講解開環(huán)控制和閉環(huán)控制的基本原理和區(qū)別,通過案例分析幫助學(xué)生理解兩種控制方法的應(yīng)用場景?;顒幽繕耍菏箤W(xué)生掌握機器人控制系統(tǒng)的設(shè)計方法。評價方式:通過課堂練習(xí)和案例分析,檢驗學(xué)生對機器人控制系統(tǒng)設(shè)計方法的掌握程度。第六、七課時:機器人控制策略實例活動內(nèi)容:分析機器人路徑規(guī)劃問題的分類,包括基于地圖的全局路徑規(guī)劃、基于傳感器的局部路徑規(guī)劃和混合式路徑規(guī)劃。通過具體實例(如送貨機器人的路徑規(guī)劃任務(wù)),講解不同路徑規(guī)劃方法的應(yīng)用和優(yōu)缺點。活動目標:通過小組討論和案例分析報告,檢驗學(xué)生對機器人控制策略實例的理解和應(yīng)用能力。評價方式:通過小組討論和案例分析報告,評價學(xué)生的理解能力和應(yīng)用能力。第八課時:循跡機器人小車制作——圖樣表達與物化實現(xiàn)活動內(nèi)容:指導(dǎo)學(xué)生進行循跡機器人小車的圖樣表達與物化實現(xiàn),包括材料準備、組裝調(diào)試和程序編寫等環(huán)節(jié)?;顒幽繕耍号囵B(yǎng)學(xué)生的圖樣表達和物化能力。評價方式:通過作品展示和測試,檢驗學(xué)生循跡機器人小車的制作成果和循跡性能。第九課時:評價反饋與作品展示活動內(nèi)容:組織學(xué)生進行作品展示和評價,反饋學(xué)習(xí)成果?;顒幽繕耍和ㄟ^評價反饋鞏固學(xué)習(xí)成果,提升學(xué)生的表達能力和批判性思維。評價方式:通過學(xué)生互評和教師評價相結(jié)合的方式,對學(xué)生的作品進行全面評價。第十課時:總結(jié)提升與創(chuàng)新思考活動內(nèi)容:總結(jié)單元學(xué)習(xí)內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生思考如何將所學(xué)知識應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域(如智能家居、自動駕駛等)?;顒幽繕耍红柟讨R,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和問題解決能力。評價方式:通過課堂討論和課后作業(yè),檢驗學(xué)生對單元學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握程度和創(chuàng)新思維能力。(五)作業(yè)與檢測課后作業(yè):完成循跡機器人小車的設(shè)計圖紙和控制流程圖。編寫循跡機器人小車的控制程序,并進行初步調(diào)試。階段性檢測:在理論學(xué)習(xí)階段結(jié)束后,進行一次小測驗,檢驗學(xué)生對路徑規(guī)劃和運動控制概念的理解程度。在實踐操作階段結(jié)束后,通過循跡機器人小車的制作成果和性能測試進行綜合評價。(六)學(xué)后反思學(xué)生反思:回顧本單元的學(xué)習(xí)內(nèi)容,總結(jié)自己在技術(shù)意識、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計、圖樣表達和物化能力等方面的提升。思考如何將所學(xué)知識應(yīng)用于實際生活中,提出自己的創(chuàng)新想法和改進建議。教師反思:總結(jié)本單元的教學(xué)過程,評估教學(xué)目標的實現(xiàn)情況和學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。反思教學(xué)方法和策略的有效性,提出改進意見和建議,為今后的教學(xué)提供參考。十三、學(xué)科實踐與跨學(xué)科學(xué)習(xí)設(shè)計一、引言《普通高中通用技術(shù)課程標準(2017年版2020年修訂)》明確指出,通用技術(shù)課程旨在提高學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng),包括技術(shù)意識、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計、圖樣表達和物化能力。本次學(xué)科實踐與跨學(xué)科學(xué)習(xí)設(shè)計,將圍繞2020版人教版高中通用技術(shù)選擇性必修2《第四章機器人控制策略》的教學(xué)內(nèi)容展開,通過實踐活動和跨學(xué)科融合,全面提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。二、教學(xué)目標根據(jù)《普通高中通用技術(shù)課程標準(2017年版2020年修訂)》的要求,本次學(xué)科實踐與跨學(xué)科學(xué)習(xí)設(shè)計的教學(xué)目標設(shè)定如下:(一)技術(shù)意識增強學(xué)生對機器人控制策略在現(xiàn)代生活及科技發(fā)展中的重要性的認識。培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注技術(shù)發(fā)展動態(tài),理解機器人控制策略對社會發(fā)展的積極影響。通過實踐活動,激發(fā)學(xué)生對機器人技術(shù)的興趣和探索欲。(二)工程思維運用系統(tǒng)分析的方法,對機器人路徑規(guī)劃和運動控制問題進行分解和建模。培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計合理的機器人控制策略,并考慮實際應(yīng)用的約束條件。通過跨學(xué)科融合,使學(xué)生在解決復(fù)雜問題時,能綜合考慮多種因素,形成系統(tǒng)性的解決方案。(三)創(chuàng)新設(shè)計基于所學(xué)知識,提出創(chuàng)新性的機器人控制策略設(shè)計方案。運用創(chuàng)新設(shè)計方法,優(yōu)化機器人小車的循跡性能,提高其實用性和穩(wěn)定性。鼓勵學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)意,設(shè)計具有獨特功能的機器人控制系統(tǒng)。(四)圖樣表達識讀和理解機器人路徑規(guī)劃和運動控制相關(guān)的技術(shù)圖樣,如流程圖、控制框圖等。運用圖樣表達方法,繪制機器人小車的設(shè)計圖紙和控制流程圖。通過圖樣表達,提高學(xué)生的空間想象能力和技術(shù)交流能力。(五)物化能力根據(jù)設(shè)計圖紙和控制流程圖,選擇合適的材料和工具,組裝機器人小車。編寫控制程序,實現(xiàn)機器人小車的循跡功能,并進行調(diào)試和優(yōu)化。通過實踐活動,培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力和解決問題的能力。三、學(xué)習(xí)目標第1節(jié)路徑規(guī)劃和運動控制的概念和功能理解機器人路徑規(guī)劃和運動控制的基本概念。掌握路徑規(guī)劃和運動控制的功能和應(yīng)用領(lǐng)域。通過案例分析,了解路徑規(guī)劃和運動控制在機器人技術(shù)中的重要性。第2節(jié)路徑規(guī)劃和運動控制的設(shè)計方法了解機器人控制系統(tǒng)的組成部分。區(qū)分開環(huán)控制和閉環(huán)控制的基本原理和區(qū)別。掌握路徑規(guī)劃和運動控制的設(shè)計方法,并能在實際任務(wù)中應(yīng)用。第3節(jié)機器人控制策略實例了解機器人路徑規(guī)劃問題的分類。掌握常用的路徑規(guī)劃設(shè)計方法。通過實例分析,提升解決機器人控制策略實際問題的能力。課外實踐:循跡機器人小車制作--控制學(xué)習(xí)循跡小車的制作流程,加深對單片機開發(fā)的理解和應(yīng)用。實現(xiàn)循跡小車沿著地面黑線運動的功能。通過實踐,提升動手實踐能力和團隊協(xié)作能力。四、作業(yè)目標設(shè)定(一)通用技術(shù)的核心素養(yǎng)目標技術(shù)意識作業(yè)1:調(diào)研機器人控制策略在現(xiàn)代生活中的應(yīng)用案例,撰寫一篇調(diào)研報告,分析其對社會發(fā)展的影響。作業(yè)2:觀看最新的機器人技術(shù)視頻或閱讀相關(guān)科技新聞,記錄并分享自己對機器人控制策略發(fā)展的看法。工程思維作業(yè)1:設(shè)計一個簡單的機器人控制策略方案,解決特定的路徑規(guī)劃或運動控制問題,并繪制系統(tǒng)框圖或流程圖。作業(yè)2:對某個機器人控制策略方案進行系統(tǒng)分析,考慮其實際應(yīng)用中的約束條件,提出改進建議。創(chuàng)新設(shè)計作業(yè)1:基于所學(xué)知識,提出一個創(chuàng)新性的機器人控制策略設(shè)計方案,并說明其創(chuàng)新點和優(yōu)勢。作業(yè)2:設(shè)計一款具有獨特功能的機器人小車,并撰寫詳細的設(shè)計報告,包括設(shè)計圖紙、控制流程圖和預(yù)期功能等。圖樣表達作業(yè)1:繪制一個機器人控制系統(tǒng)的流程圖或控制框圖,清晰表達各部件之間的關(guān)系和控制流程。作業(yè)2:根據(jù)設(shè)計報告,繪制機器人小車的詳細設(shè)計圖紙,包括結(jié)構(gòu)圖、電路圖等。物化能力作業(yè)1:選擇合適的材料和工具,動手組裝一個簡易的機器人小車模型,并測試其基本功能。作業(yè)2:編寫控制程序,實現(xiàn)機器人小車的循跡功能,并進行調(diào)試和優(yōu)化,記錄調(diào)試過程和遇到的問題及解決方法。(二)跨學(xué)科融合目標作業(yè)1:結(jié)合物理學(xué)知識,分析機器人小車運動過程中的力學(xué)原理,并撰寫分析報告。作業(yè)2:運用數(shù)學(xué)知識,對機器人小車的運動軌跡進行建模和仿真,預(yù)測其在不同條件下的運動狀態(tài)。作業(yè)3:結(jié)合信息技術(shù)知識,設(shè)計一個基于物聯(lián)網(wǎng)的機器人遠程控制系統(tǒng),并說明其實現(xiàn)原理和應(yīng)用場景。五、學(xué)科實踐與跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動設(shè)計(一)學(xué)科實踐活動設(shè)計活動1:機器人控制策略方案設(shè)計活動目標:培養(yǎng)學(xué)生運用工程思維,設(shè)計合理的機器人控制策略方案?;顒觾?nèi)容:學(xué)生分組進行,每組選擇一個具體的機器人控制任務(wù)(如掃地機器人路徑規(guī)劃、無人機避障等),設(shè)計控制策略方案,并繪制系統(tǒng)框圖或流程圖?;顒釉u價:通過小組匯報和互評的方式,評價各組方案的合理性和創(chuàng)新性?;顒?:循跡機器人小車制作活動目標:提升學(xué)生的物化能力,通過動手實踐組裝循跡機器人小車?;顒觾?nèi)容:學(xué)生分組進行循跡機器人小車的制作,包括材料準備、組裝調(diào)試和程序編寫等環(huán)節(jié)。教師提供必要的指導(dǎo)和支持。活動評價:通過作品展示和測試,評價各組機器人小車的循跡性能和穩(wěn)定性。(二)跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動設(shè)計活動1:機器人控制策略與物理學(xué)融合活動目標:結(jié)合物理學(xué)知識,分析機器人小車運動過程中的力學(xué)原理?;顒觾?nèi)容:學(xué)生分組進行,每組選擇一個具體的機器人小車運動場景(如爬坡、轉(zhuǎn)彎等),運用物理學(xué)原理分析其運動過程,并撰寫分析報告?;顒釉u價:通過小組匯報和教師點評的方式,評價各組分析報告的科學(xué)性和準確性?;顒?:機器人控制策略與數(shù)學(xué)融合活動目標:運用數(shù)學(xué)知識,對機器人小車的運動軌跡進行建模和仿真?;顒觾?nèi)容:學(xué)生分組進行,每組選擇一個具體的機器人小車運動任務(wù)(如沿特定路徑運動),運用數(shù)學(xué)知識建立運動軌跡模型,并進行仿真預(yù)測。活動評價:通過小組匯報和互評的方式,評價各組模型的科學(xué)性和仿真結(jié)果的準確性?;顒?:基于物聯(lián)網(wǎng)的機器人遠程控制系統(tǒng)設(shè)計活動目標:結(jié)合信息技術(shù)知識,設(shè)計一個基于物聯(lián)網(wǎng)的機器人遠程控制系統(tǒng)?;顒觾?nèi)容:學(xué)生分組進行,每組設(shè)計一個基于物聯(lián)網(wǎng)的機器人遠程控制系統(tǒng)方案,包括硬件選型、軟件設(shè)計和通信協(xié)議等。活動評價:通過小組匯報和演示的方式,評價各組方案的可行性和創(chuàng)新性。六、總結(jié)與展望通過本次學(xué)科實踐與跨學(xué)科學(xué)習(xí)設(shè)計,學(xué)生將在實踐活動中全面提升技術(shù)意識、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計、圖樣表達和物化能力。通過跨學(xué)科融合的學(xué)習(xí)活動,學(xué)生將進一步拓展知識視野,提升綜合運用多學(xué)科知識解決問題的能力。我們將繼續(xù)探索更多元化的教學(xué)實踐方式,為學(xué)生的全面發(fā)展提供更多支持和機會。十四、大單元作業(yè)設(shè)計一、教學(xué)目標根據(jù)《普通高中通用技術(shù)課程標準(2017年版2020年修訂)》的要求,結(jié)合2020版人教版高中通用技術(shù)選擇性必修2《第四章機器人控制策略》的教學(xué)內(nèi)容,本大單元作業(yè)設(shè)計旨在全面提升學(xué)生的通用技術(shù)核心素養(yǎng),具體目標如下:技術(shù)意識:學(xué)生能夠理解機器人控制策略在現(xiàn)代生活和工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用價值,增強對技術(shù)發(fā)展趨勢的敏感性。學(xué)生能夠形成對機器人技術(shù)的興趣和關(guān)注,具備探索新技術(shù)、新應(yīng)用的意識。工程思維:學(xué)生能夠運用系統(tǒng)分析的方法,對機器人路徑規(guī)劃和運動控制問題進行分解和建模。學(xué)生能夠綜合考慮實際應(yīng)用的約束條件,設(shè)計合理的機器人控制策略。創(chuàng)新設(shè)計:學(xué)生能夠基于所學(xué)知識,提出創(chuàng)新性的機器人控制策略設(shè)計方案。學(xué)生能夠通過優(yōu)化算法或改進硬件設(shè)計,提升機器人控制的效率和準確性。圖樣表達:學(xué)生能夠識讀和理解與機器人控制策略相關(guān)的技術(shù)圖樣,如流程圖、控制框圖等。學(xué)生能夠運用圖樣表達方法,清晰、準確地展示機器人控制策略的設(shè)計思路。物化能力:學(xué)生能夠根據(jù)設(shè)計圖紙和控制策略,選擇合適的材料和工具,組裝和調(diào)試機器人控制系統(tǒng)。學(xué)生能夠編寫和調(diào)試控制程序,實現(xiàn)機器人按預(yù)定路徑和運動控制策略進行工作。二、作業(yè)目標設(shè)定基于上述教學(xué)目標,本大單元作業(yè)設(shè)計的具體目標如下:技術(shù)意識:學(xué)生通過調(diào)查和分析,了解機器人控制策略在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用案例。學(xué)生撰寫一篇小論文,探討機器人控制策略的發(fā)展趨勢及其對社會生活的影響。工程思維:學(xué)生針對特定任務(wù)(如循跡機器人小車制作),進行系統(tǒng)分析,設(shè)計詳細的路徑規(guī)劃和運動控制策略。學(xué)生繪制控制系統(tǒng)流程圖和控制框圖,清晰展示控制策略的設(shè)計思路。創(chuàng)新設(shè)計:學(xué)生基于所學(xué)知識,提出至少一種創(chuàng)新性的機器人控制策略設(shè)計方案。學(xué)生通過仿真或?qū)嶒烌炞C創(chuàng)新設(shè)計的可行性和有效性,并撰寫設(shè)計報告。圖樣表達:學(xué)生繪制機器人控制系統(tǒng)的詳細圖樣,包括流程圖、控制框圖、硬件連接圖等。學(xué)生利用CAD軟件繪制機器人小車的三維模型,展示其結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)布局。物化能力:學(xué)生根據(jù)設(shè)計圖紙和控制策略,選擇合適的材料和工具,組裝和調(diào)試循跡機器人小車。學(xué)生編寫和調(diào)試控制程序,實現(xiàn)循跡機器人小車按預(yù)定路徑進行運動,并記錄調(diào)試過程和數(shù)據(jù)。三、作業(yè)內(nèi)容與要求第一階段:情境創(chuàng)設(shè)與問題導(dǎo)入(1課時)作業(yè)內(nèi)容:觀看掃地機器人、無人機等機器人的工作視頻,思考這些機器人是如何實現(xiàn)路徑規(guī)劃和運動控制的。撰寫一篇觀后感,闡述自己對機器人路徑規(guī)劃和運動控制的基本理解和興趣點。要求:觀后感應(yīng)包含對機器人工作過程的詳細描述和個人見解。字數(shù)不少于300字。第二階段:理論學(xué)習(xí)(6課時)第1節(jié)路徑規(guī)劃和運動控制的概念和功能(2課時)作業(yè)內(nèi)容:查閱相關(guān)資料,總結(jié)路徑規(guī)劃和運動控制的基本概念、分類及應(yīng)用領(lǐng)域。分析掃地機器人和無人機的路徑規(guī)劃模式,比較它們的異同點,并撰寫分析報告。要求:分析報告應(yīng)包含詳細的比較分析和個人見解。字數(shù)不少于500字。第2節(jié)路徑規(guī)劃和運動控制的設(shè)計方法(2課時)作業(yè)內(nèi)容:繪制一個機器人控制系統(tǒng)的組成框圖,標注各部分的功能和相互關(guān)系。選擇一個實際案例(如智能車避障),設(shè)計其路徑規(guī)劃和運動控制策略,并繪制流程圖和控制框圖。要求:組成框圖應(yīng)清晰、準確地展示機器人控制系統(tǒng)的各部分及其關(guān)系。流程圖和控制框圖應(yīng)詳細、完整地展示控制策略的設(shè)計思路。第3節(jié)機器人控制策略實例(2課時)作業(yè)內(nèi)容:分析送貨機器人、無人機的路徑規(guī)劃實例,總結(jié)不同路徑規(guī)劃方法的優(yōu)缺點?;谒鶎W(xué)知識,設(shè)計一個創(chuàng)新的機器人控制策略實例,并撰寫設(shè)計報告。要求:設(shè)計報告應(yīng)包含詳細的創(chuàng)新點、設(shè)計思路、預(yù)期效果等。字數(shù)不少于800字。第三階段:實踐操作(4課時)作業(yè)內(nèi)容:根據(jù)設(shè)計圖紙和控制策略,組裝和調(diào)試循跡機器人小車。編寫控制程序,實現(xiàn)循跡機器人小車按預(yù)定路徑進行運動,并記錄調(diào)試過程和數(shù)據(jù)。要求:循跡機器人小車應(yīng)能穩(wěn)定、準確地按預(yù)定路徑進行運動。調(diào)試過程和數(shù)據(jù)應(yīng)詳細、完整地記錄下來,以便后續(xù)分析和改進。第四階段:評價反饋(1課時)作業(yè)內(nèi)容:展示循跡機器人小車的制作成果,分享設(shè)計思路、調(diào)試過程及遇到的問題和解決方案?;ハ嘣u價作品,指出優(yōu)點和不足,提出改進建議。要求:展示和分享應(yīng)清晰、有條理,能夠充分展示個人或小組的設(shè)計思路和工作成果。評價應(yīng)客觀、公正,能夠提出有建設(shè)性的改進建議。第五階段:總結(jié)提升(1課時)作業(yè)內(nèi)容:撰寫大單元學(xué)習(xí)總結(jié),回顧學(xué)習(xí)過程,總結(jié)學(xué)習(xí)成果和收獲。思考如何將所學(xué)知識應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域,提出創(chuàng)新性的想法和建議。要求:學(xué)習(xí)總結(jié)應(yīng)包含對學(xué)習(xí)內(nèi)容、過程、成果的詳細回顧和反思。創(chuàng)新性想法和建議應(yīng)具有可行性和實際應(yīng)用價值。四、作業(yè)評價與反饋過程性評價:在每個階段的學(xué)習(xí)過程中,通過課堂提問、小組討論、作業(yè)提交等方式,及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進展和存在問題,并給予針對性的指導(dǎo)和幫助。對學(xué)生的參與度、合作精神、創(chuàng)新能力等方面進行評價,鼓勵學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)活動,培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的能力。終結(jié)性評價:通過作品展示、設(shè)計報告、學(xué)習(xí)總結(jié)等方式,對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進行全面評價。評價應(yīng)關(guān)注學(xué)生的技術(shù)意識、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計、圖樣表達和物化能力等方面的發(fā)展情況,以及學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中所表現(xiàn)出的情感態(tài)度和價值觀。反饋與改進:根據(jù)評價結(jié)果,及時向?qū)W生反饋學(xué)習(xí)成果和存在問題,并提出改進建議。鼓勵學(xué)生進行自我反思和總結(jié),明確后續(xù)學(xué)習(xí)的方向和重點,不斷提升自己的通用技術(shù)核心素養(yǎng)。十五、“教-學(xué)-評”一致性課時設(shè)計單元主題:機器人控制策略教材版本:2020版人教版高中通用技術(shù)選擇性必修2課時設(shè)計:共13課時第一課時:情境創(chuàng)設(shè)與問題導(dǎo)入教學(xué)目標:通過生活實例激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,引出機器人路徑規(guī)劃和運動控制的主題。培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和思考能力。作業(yè)目標:預(yù)習(xí)路徑規(guī)劃和運動控制的基本概念。觀察并記錄生活中的路徑規(guī)劃和運動控制實例。課程目標(核心素養(yǎng)目標):技術(shù)意識:形成對機器人路徑規(guī)劃和運動控制的基本認識。工程思維:初步了解路徑規(guī)劃和運動控制在機器人設(shè)計中的應(yīng)用。教學(xué)過程:情境創(chuàng)設(shè):多媒體展示掃地機器人、無人機等機器人的工作視頻。問題導(dǎo)入:提問:機器人是如何在復(fù)雜環(huán)境中自主導(dǎo)航的?討論:路徑規(guī)劃和運動控制在其中起到了什么作用?活動評價:通過課堂提問和小組討論,了解學(xué)生對機器人路徑規(guī)劃和運動控制的基本認識和興趣程度。教學(xué)評價:自評:學(xué)生自我評價對機器人路徑規(guī)劃和運動控制的理解程度?;ピu:小組內(nèi)成員相互評價觀察能力和思考能力。師評:教師根據(jù)學(xué)生的回答和討論情況進行評價。第二課時:路徑規(guī)劃和運動控制的概念和功能(1)教學(xué)目標:掌握路徑規(guī)劃和運動控制的基本概念。理解路徑規(guī)劃和運動控制在生活中的應(yīng)用。作業(yè)目標:完成課后習(xí)題,鞏固路徑規(guī)劃和運動控制的基本概念。收集并整理生活中路徑規(guī)劃和運動控制的實例。課程目標(核心素養(yǎng)目標):技術(shù)意識:認識路徑規(guī)劃和運動控制在現(xiàn)代生活中的應(yīng)用價值。圖樣表達:初步理解技術(shù)圖樣在路徑規(guī)劃和運動控制中的應(yīng)用。教學(xué)過程:概念講解:講解路徑規(guī)劃和運動控制的基本定義和分類。案例分析:以掃地機器人的路徑規(guī)劃模式為例,分析路徑規(guī)劃和運動控制在實際應(yīng)用中的作用?;顒釉u價:通過課堂練習(xí)和小組討論,檢驗學(xué)生對路徑規(guī)劃和運動控制概念的理解程度。教學(xué)評價:自評:學(xué)生自我評價對路徑規(guī)劃和運動控制概念的掌握情況?;ピu:小組內(nèi)成員相互評價對案例分析的深度和廣度。師評:教師根據(jù)學(xué)生的課堂表現(xiàn)和作業(yè)完成情況進行評價。第三課時:路徑規(guī)劃和運動控制的概念和功能(2)教學(xué)目標:進一步理解路徑規(guī)劃和運動控制的功能。能夠區(qū)分不同路徑規(guī)劃模式的應(yīng)用場景。作業(yè)目標:完成課后習(xí)題,加深對路徑規(guī)劃和運動控制功能的理解。分析并比較不同路徑規(guī)劃模式的特點和適用場景。課程目標(核心素養(yǎng)目標):技術(shù)意識:理解路徑規(guī)劃和運動控制對社會發(fā)展的積極影響。工程思維:初步運用系統(tǒng)分析的方法理解路徑規(guī)劃問題。教學(xué)過程:繼續(xù)案例分析:分析不同路徑規(guī)劃模式(如規(guī)劃好路徑的清掃模式和隨機清掃模式)的特點和適用場景。討論交流:學(xué)生分組討論并分享對路徑規(guī)劃模式的理解和應(yīng)用。活動評價:通過小組討論和案例分析報告,檢驗學(xué)生對路徑規(guī)劃和運動控制功能的理解程度。教學(xué)評價:自評:學(xué)生自我評價對路徑規(guī)劃和運動控制功能的掌握情況?;ピu:小組內(nèi)成員相互評價對路徑規(guī)劃模式分析的準確性和深度。師評:教師根據(jù)學(xué)生的課堂表現(xiàn)和作業(yè)完成情況進行評價。第四課時:路徑規(guī)劃和運動控制的設(shè)計方法(1)教學(xué)目標:了解機器人控制系統(tǒng)的組成部分。理解開環(huán)控制和閉環(huán)控制的基本原理。作業(yè)目標:完成課后習(xí)題,鞏固機器人控制系統(tǒng)的組成部分。設(shè)計一款簡單的開環(huán)或閉環(huán)控制系統(tǒng)。課程目標(核心素養(yǎng)目標):工程思維:掌握機器人控制系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計方法。物化能力:初步具備設(shè)計簡單控制系統(tǒng)的能力。教學(xué)過程:控制系統(tǒng)講解:介紹機器人控制系統(tǒng)的組成部分(控制器、被控對象、執(zhí)行機構(gòu)、檢測單元)。開環(huán)與閉環(huán)控制:講解開環(huán)控制和閉環(huán)控制的基本原理和區(qū)別?;顒釉u價:通過課堂練習(xí)和案例分析,檢驗學(xué)生對機器人控制系統(tǒng)設(shè)計方法的掌握程度。教學(xué)評價:自評:學(xué)生自我評價對機器人控制系統(tǒng)組成部分和開環(huán)、閉環(huán)控制原理的掌握情況?;ピu:小組內(nèi)成員相互評價對控制系統(tǒng)設(shè)計的合理性和創(chuàng)新性。師評:教師根據(jù)學(xué)生的課堂表現(xiàn)和作業(yè)完成情況進行評價。第五課時:路徑規(guī)劃和運動控制的設(shè)計方法(2)教學(xué)目標:深入理解開環(huán)控制和閉環(huán)控制的應(yīng)用場景。掌握PID控制算法的基本思想。作業(yè)目標:分析并比較開環(huán)控制和閉環(huán)控制在實際應(yīng)用中的優(yōu)缺點。完成PID控制算法的簡單應(yīng)用實例。課程目標(核心素養(yǎng)目標):工程思維:能夠運用系統(tǒng)分析的方法理解控制算法。物化能力:初步具備運用控制算法解決實際問題的
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