机器人教案

机器人教案

第一周

与学生进行自我介绍，并认识学生。介绍这门课程开设的目的和内容。带学生去机房，安排座位，观看机器人场地。告知机房的使用规则。

第二周走进机器人的世界

一、教学目标

知识与技能：

1．了解机器人的诞生与发展历史。

2．了解能力风暴机器人AS-MII。

过程与方法：

给学生展示各种机器人，并介绍其功能，是同学们对机器人有较深的认识。

情感态度价值观：

通过了解中国古代的机器人，伶人、木鸟、木牛流马，使学生们认识到中国人的智慧与伟大。

通过接触能力风暴机器人，使同学们产生兴趣，并能积极投入到学习氛围中。

二、教学重点与难点

其实机器人在我们的日常生活中无处不在，如吸尘器、电梯等，通过这些常见的机器人，可以使大家能更好理解机器人。

三、课前准备

制作课件“走进机器人世界”。

四、教学过程

五、教学后记

大家对机器人很感兴趣，为以后的学习有了一个好的开始。

第三周让机器人动起来

一、教学目标

知识与技能：

1．了解能力风暴机器人开发软件。认识流程图。熟悉模块的操作。

2．能使用开发软件让机器人动起来，并完成走正方形。

过程与方法：

认识机器人开发软件仿真vjc1.5，并介绍其界面和使用方法。

分析机器人走正方形步骤，为今后让机器人做更复杂动作时做好基础。

情感态度价值观：

通过使用开发软件让机器人动起来，认识到，机器人是人类智慧的结晶，机器人只有在人的指令下才能工作，从而认识到机器是永远不可能代替人类的。

通过实现机器人走正方形，同学们可以感受到学习的乐趣。

二、教学重点与难点

教学重点：知道流程图的执行过程。在机器人走正方形过程中，修改参数时掌握固定一个的方法，能很快调整到一个好的状态。

教学难点：对于流程图的概念，学生们以前没有接触过，可能会有些同学不容易理解。可以用简单的话去解释，尽量不要复杂话。

三、课前准备

安装机器人开发软件仿真版vjc1.5。

四、教学过程

（一）能力风暴机器人开发软件

图形化交互式C 语言（简称VJC）是用于AS-MII 的专用开发系统具有基于流程图的编程语言与交互式C语言。目前的最新版本为VJC1.6 ，它由流程图编辑界面和JC 代码编辑界面组成。

（二）学习VJC1.5仿真版

1、双击桌面上的VJC1.5仿真版，进入流程图界面

2、认识流程图编辑界面

菜单栏：文件，编辑，视图，工具等等

工具栏：有若干快捷按钮，使用起来很方便

模块库区：可以用鼠标点击打开

流程图生城区：模块库区的模块可以移入这个区域，连接生成流程图程序。连接好的模块会成为一个整体，可以一起移动。也可以断开模块之间的连接，删除或插入模块。

3、模块的基本操作

模块的新增、连接、插入、移动，结合让机器人前进倒退讲解。

注意：模块没有连接上是没有效果的，拖动模块时，光标的顶点放在上方模块的红点处，单击鼠标，就连接上了。连接后，上方模块的红点会消失。

4、仿真环境

做好的流程图程序，可以到该环境下进行仿真运行。点击工具栏中的第四个按钮，进入仿真环境。

活动：

让机器人前行一段，然后原地转90度，分析步骤如下：

第一步、让机器人直走

第二步、让机器人转90度：需要修改参数

注意：我们会发现机器人转弯的角度不正确，那么就需要修改“转向”模块中的参数，进行反复调试，而且，在调试过程中，不要一次修改两个参数，可以固定一个参数，很快就能让机器人转一个标准的90度了。

试一试：让机器人重复直行转弯四次，就可以走成一个正方行了

可以添加四次刚刚的两个模块，那还有没有更好的方法呢？

提示：可以使用多次循环模块，然后把直行转弯两个模块放到循环中，修改循环次数，就可以让机器人走一个标准的正方行了。

五、总结

模块一定要连接上才有效。设置模块的参数时，应该固定一个参数这样调整会很方便。

六、教学后记

虽然大家对机器人很感兴趣，但是很多同学对于修改调整参数，只想拿来主义，这点以后还需要多次重申修改调整参数的重要性。

第四周温故知新

一、教学目标

知识与技能：

1．了解永久循环模块，认识电机。

2．会分析机器人运动过程，能让机器人走各种形状。

过程与方法：

通过完成机器人走圆形和五角形，更好的熟悉机器人开发软件。

情感态度价值观：

通过使用电机让机器人走圆形，了解机器人的制动原理。

通过实现机器人走五角星，同学们可以学会举一反三，并在实践中感受到学习的乐趣。

二、教学重点与难点

教学重点：有些同学把模块还是放在循环体外，不能理解循环原理，需要在上课时重点讲解。

教学难点：很多学生还是在调整参数时很心急，而且老是两个参数一起修改，针对这部分同学，在分析时要提醒，在练习时再次给予提醒。

三、课前准备

老师要事先完成机器人走圆形和五角形。

四、教学过程

五、教学后记

同学们还是在分析机器人动作步骤时，不够思考清楚，但是还是有部分同学不错，很会就能掌握方法。

第五周国庆

第六周复习分组让机器人走十字形和放射图形

第七周机器人往返跑一

一、教学目标

知识与技能：

1．掌握碰撞模块的使用

2．会分析机器人执行任务时的动作。

过程与方法：

复习直行模块和转向模块，以为接下来的往返跑做准备。

通过机器人往返跑动作，能更好的分析机器人完成任务时的动作分析。

通过分组，可以让每组同学互相帮助完成任务。还可以进行比赛。

情感态度价值观：

通过让机器人像人一样往返跑，可以让学生更好的认识机器人的智能，还可以提高学生学习机器人的兴趣。

二、教学重点与难点

机器人动作分析非常重要，有部分同学还是不会分析，需要个别进行讲解。

部分同学不愿意修改参数，总想直接知道就好了，提醒他们修改参数的重要性。

三、课前准备

准备好机器人开发软件仿真版vjc1.5。老师事先完成机器人往返跑程序，并调试成功。

四、教学过程

五、教学后记

在设置碰撞检测方位时有部分同学设置错误，然后就是设置机器人转弯角度时，还是不够耐心，以后要多加提醒和练习。

第八周机器人往返跑二

一、教学目标

知识与技能：

1．掌红外测障模块的使用

2．会分析机器人执行任务时的动作。

过程与方法：

复习直行模块和转向模块，以为接下来的往返跑做准备。

通过机器人往返跑动作，能更好的分析机器人完成任务时的动作分析。

通过分组，可以让每组同学互相帮助完成任务。还可以进行比赛。

情感态度价值观：

通过让机器人像人一样往返跑，可以让学生更好的认识机器人的智能，还可以提高学生学习机器人的兴趣。

二、教学重点与难点

机器人动作分析非常重要，有部分同学还是不会分析，需要个别进行讲解。

部分同学不愿意修改参数，总想直接知道就好了，提醒他们修改参数的重要性。

三、课前准备

准备好机器人开发软件仿真版vjc1.5。老师事先完成机器人往返跑程序，并调试成功。

四、教学过程

五、教学后记

由于只是换了红外检测，原理还是和使用碰撞检测一样，所以大家做的蛮好。

第九周机器人自检

一、教学目标

知识与技能

使用机器人自检程序检查能力风暴机器人各部件是否正常。

过程与方法

采用分组，可以让每组同学互相帮助完成任务。

情感态度价值观

通过分组进行机器人自检锻炼学生们的协作能力，并加深对机器人的认识与使用。

二、教学重点与难点

观察机器人液晶屏查看机器人显示的信息。

三、课前准备

给机器人充好电，贴好分组标签，安装好机器人开发软件vjc1.6。准备好分组登记表，活动记录表，以及学习评价表。

四、教学过程

运行自检程序

运行自检程序，就是给机器人检查身体，观察机器人各部分功能是否正常。刚出厂的机器人，通常都已有自检程序储存在里面。我们可以将自检程序下载到能力风暴机器人里。

自检项目共有九项，如下表所示：

第十周期中考试

第十一周机器人走各种图形

一、教学目标

知识与技能

以前使用的是仿真版，所以实际机器人做完成动作会有很大不同，所以通过让机器人实际走正方形，圆形，以及机器人前进后退等动作来真正了解机器人的运动原理。

过程与方法

以小组合作的形式实施项目，需要由一位同学负责程序的编写和下载、一位同学负责操作和调试机器人、一位或两位同学负责记录。小组成员的分工可以和前几次的活动一样，也可以重新分工。

情感态度价值观

通过小组合作的方式可以锻炼学生们的协作能力。

二、教学重点与难点

机器人直行时会走歪，机器人转弯角度需要反复调试。

三、课前准备

准备给机器人充好电，准备好机器人活动场地。准备好登记表。

四、教学过程

五、教学后记

真正的机器人做动作时和前面大家学习的仿真环境有很大不同，这需要大家调整参数，大家倒是做的不错，但是还是有部分女同学参与度不高，以后我要多关注女同学。

第十二周机器人折返跑比赛

一、教学目标

知识与技能

会使用vjc1.6开发软件使机器人做更多的动作，如：让机器人做直行，并且转弯180度，以及使用这些基本动作是机器人能模仿人进行折返跑。

过程与方法

以小组合作的形式实施项目，需要由一位同学负责程序的编写和下载、一位同学负责操作和调试机器人、一位或两位同学负责记录。小组成员的分工可以和前几次的活动一样，也可以重新分工。

情感态度价值观

通过折返跑比赛形式可以提高学生学习的兴趣，通过小组合作的方式可以锻炼学生们的协作能力，还可以通过交流经验提高学习效率和兴趣。

二、教学重点与难点

机器人前进时很容易走歪，转弯时角度需要反复调试。学生一拿到机器人就想着自己来让机器人做一些别的动作，或者希望能进行更复杂的动作，所以要告诉学生再复杂的动作也是由最基本的动作进行有序组合并且修改好参数才能实现的，所以只有耐心调整参数才能有助于以后的学习。

三、课前准备

准备机器人折返跑比赛场地。准备好登记表。

四、教学过程

活动记录表

?我们小组的成员：

组长：_________ 组员：____________、_____________、___________

?经过一轮的拼搏，我们组的机器人获得了比赛的：

?冠军?亚军?季军

?没有获得名次（虽然没有名次，但是我们也很努力。我们的机器人也很棒哦。）?我对自己所担任工作的评价是：

五、教学后记

上完课学生让我很感动。因为机器人没有调整好折返跑不理想时，学生都一遍遍试，一遍遍说老师我们这组再来一次；由此我想到，其实学生都很聪明，都要学习，但是如果我们老师不想办法提高学生的学习兴趣，怎么能让学生好好愿意学习呢。所以我们教师可以在课堂设计好好研究，设计好一堂课，才能把这节课的内容真正让学生学好。以后，我要在这方面多多学习，多像其他教师学习。

第十三周机器人唱歌

一、教学目标

知识与技能

掌握机器人发音模块的使用，能让机器人按照学生预定的曲调发音歌唱。

了解音符知识。

过程与方法

采取分小组活动形式，各小组内部分工合作，可以有一个同学负责读简谱，一个同学负责程序的编写和下载，一个同学负责记录，一个同学负责操作和调试机器人。

情感态度价值观

通过让机器人发音唱歌，可以激发学生开发机器人的兴趣，同时也对音乐的音符知识有了一定的了解。

二、教学重点与难点

学生对于几分音符知识很陌生，而且读简谱时不熟悉。

希望学生能自己编曲让机器人唱歌，但这方面学生的操作能力较弱。

三、课前准备

准备好《世上只有妈妈好》、《欢乐颂》、《铃儿响叮当》等简谱。给机器人充好电，检查每台电脑的机器人开发软件，没有则安装。

四、教学过程

五、教学后记

学生学习音符知识时理解没有问题，但是在给机器人设置发音模块时不够细心，会搞错。在自编曲环节，只有极少数同学能实现。

第十四周机器人边走边唱

一、教学目标

知识与技能

在掌握了让机器人唱歌的基础上，掌握任务的概念，使得机器人能边走边唱。

过程与方法

分组活动，各小组分工合作。进行成果展示。

情感态度价值观

机器人不在是硬邦邦的机器，而是能唱歌跳舞的“人”了，激发了学生的学习兴趣，增加了学生的成就感，并促发学生更加想让机器人完成更加复杂的动作。

在分组协作中，学生能形成很好的合作默契，而且能体会合作的力量。

二、教学重点与难点

多任务的编程方法。

三、课前准备

准备好机器人开发软件。

四、教学过程

情呢，比如，在房间里散步等。请大家自己尝试。

学习与讨论

整理：我们发现按照我们通过不同模块可以实现，但是我们发现，效果不好。唱的时候不能走，走得时候不能唱。那还有别的办法吗？引出多任务概念。

学生听教师讲解多任务。 学生使用多任务修改机器人边走边唱。

拓展 多任务可以使用到许多地方，请学生分析，多任务的好处。 学生讨论分析。

五、教学后记

这节课的内容学生掌握很好。

第十五周 机器人打招呼（一）

能力风暴机器人就像刚出生的婴儿一样，虽然它已经具备了基本的感觉器官，如通过红外传感器，它能“看”；通过声音传感器，它能“听”等等。但是它的记忆中还有许多空白，它就像一张白纸，需要你的努力，在这张白纸上描绘出美丽的画卷。让我们首先来教会机器人怎样做个懂礼貌的文明人吧。这个项目对场地没有特殊限制，机器人在空地上漫步，当有人靠近时，它会发出声音，打个招呼，然后侧身走开。

这个项目中，机器人一边在慢慢地行走，一边在探测障碍物，当它检测到障碍物时，能够停下来，并发出声音，再侧身离开。探测障碍物用的是红外传感器。能力风暴运用了2 只红外发射管（970nm ）和一只红外接收模块构成红外传感系统，主要用来检测前方、左前方和右前方的障碍，检测距离范围为10～80cm 。可以根据需要在此范围内调整。

凡是标有?记号处的填空部分希望每个同学都能完成。

可以让机器人一边走一边进行红外检测。如果检测到有障碍物，就发音，意为看到人了，打个招呼。然后转向，继续走。机器人可以探测到前、左、右三个方向的障碍物。

我们可以这样设计算法：

项目分析

设计算法

?

先判定前方有无障碍物，如果有，则发出声音，然后向______转；

如果没有，则继续判定左方有无障碍物，如果有，则发出声音，然后向______转；

如果没有，则继续判定______方有无障碍物，如果有，则发出声音，然后向______转；

如果没有，则前进。

或许，你还有其他更好的设计方法，请你写在下面的文本框中，与你的同伴或老师一起讨论。

我的设想

第十六周机器人打招呼（二）

编写程序

根据以上的算法设计，我们可以编写如下的程序框图。但这是一个尚未编写完整的程序，请你继续将它编写完整。同时，请想一想程序中一些模块的参数应怎样设置？

判断的条件是

___________________

判断的条件是

___________________

程序中的“红外测障”模块是经过以下操作步骤之后变成菱形的红外测障判定框的：

右

运行调试

1、将程序编写完整后，下载到能力风暴机器人上，按下“运行”键，当前、左、右都没有障碍物时，我们观察到机器人的状态是（在你认为符合的选项前面打?）：?行走?原地不动?原地转圈

而你认为这时机器人应当做的动作是（在你认为符合的选项前面打?）：

?行走?原地不动?原地转圈

2、当一位同学靠近机器人的正前方时，我们看到机器人：

?发声并左转?发声并右转?没有反应

3、测试数据记录：

实验次数运行状态修改记录

1

2

3

4

学习评价

?我在此项目中担任的工作是：（在你认为符合的选项前打?）

?填写流程图?编制程序?调试机器人?记录数据

?我对自己所担任工作的评价是：

?胜任愉快?勉强完成?有点困难

?在这项活动中我感到：

?很开心?有收获?合作愉快?没什么意思

教学后记

拿到一个项目，大部分学生还是不能很好的分析清楚过程，从而设计算法这个环节进行不好；一旦算法设计好了，编写程序时又有部分同学不能把算法通过程序表现出来。这是今后要对学生进行强化训练的环节。

第十七周期末考试

一、教学目标

知识与技能

过程与方法

情感态度价值观

二、教学重点与难点

三、课前准备

四、教学过程

五、教学后记

开展智能机器人教育的目的和意义

目的：

1.在教学和活动中培养学生的创新精神和实践能力

2.探索教育改革的新途径

意义：

1.有利于对创造型人才的培养及提高国民素质与创新能力教育目标的全面实现

2.有利于全面贯彻党的教育方针,全面实施并推进素质教育

3.有利于迎接知识经济的挑战,全面实施科教兴国的战略

4.有利于学生自身创造潜能的生成,促进学生素质的全面发展、和谐发展、创新发展

智能机器人具有重大技术教育价值的原因如下：

(1) 技术的综合性。智能机器人集成了数学、物理、化学、生物、机械、电子、材料、能源、计算机硬件、软件、人工智能、多媒体技术、通讯技术、网络技术等众多领域的科学与技术知识，没有一种技术平台比智能机器人更综合。

(2) 技术的先进性。智能机器人是技术前沿之一，集成了许多领域的先进技术。

(3) 技术的自我更新性。智能机器人发展的终极目标是类人机器人，需要人类几十年的努力，在此发展过程中，智能机器人能自主吸收众多技术领域的新发展，从而在本质上保证了智能机器人作为技术教育平台能持续走在时代前列，而大多数技术平台无良好的技术自我更新性。

(4) 自主体验性。智能机器人非常便于设计各种创新项目或比赛，学生在实施智能机器人项目的自主体验过程中培养动手能力、创新力、综合能力、协作能力和进取精神等各种能力。

(5) 兴趣激发性。智能机器人创新项目或比赛富有挑战性，互动性,趣味盎然，有效激发学生对技术的兴趣。