機器人課程介紹.doc

第1課 機器人簡介目的意義概述：本課以科普的形式介紹機器人的發(fā)展及應用，并在此基礎上初步給出機器人的定義；機器人的分類和機器人的基本組成；最后向學生介紹了款教學機器人。11什么是機器人？ 本節(jié)以科普的形式機器人的誕生及其廣泛應用，并簡單地給出了“機器人的定義”。教學中讓學生在自學的基礎上，通過上網了解更多的機器人誕生的背景，目前的應用范圍以及科學家目前的努力方向。關于機器人的定義目前國際上還沒有準確的定義，因此讓學生理解什么是機器人，機器人與普通機器人的主要區(qū)別是什么就可以了。12 機器人的分類 與計算機的分類一樣，機器人按照不同的分類方式有著多種不同類別的機器人，教材中介紹了多種分類機器人。同樣建議在教學中采用自學和上網探究的學習方式，主要是了解各種不同類型的機器人的應用情況，以及在我國現(xiàn)階段機器人工業(yè)機器人、服務機器人以及仿人型機器人主要有哪些方面的應用。13常見教學機器人簡介 教材在介紹各種教學機器人的基礎上，主要介紹了樂高機器人和納英特機器人的特點。有條件的情況下，一定要向學生展示和演示教學機器人完成任務的過程，以提高學生的感性認識，激發(fā)學生的學習興趣。14機器人的基本組成 本節(jié)教學中應讓學生明白，機器人系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)一樣，包括硬件和軟件兩部份。機器人硬件包括思維器官、動作器官和感應器官，而軟件系統(tǒng)包括操作系統(tǒng)和高級計算機語言編程系統(tǒng)。同時應讓學生明白機器人學習中，主要是學習科學家是如何分析問題，并針對問題設計和搭建機器人來解決問題的。重點應落實到分析問題和解決問題的方法上。上學生樹立信心：隨著機器人的技術的不斷提高，設計和制作自己的機器人是完全可行的。第2課 機器人的編程系統(tǒng)目的意義概述：本課通過實際操作納英特機器人和樂高機器人了解和學習機器人的編程系統(tǒng)。教學時可根據學校的實際，選用一種類型的教學機器人實施教學，教師應盡可能的創(chuàng)造條件讓學生有機會親自操作，至少應能給同學演示。本課的重點是機器人與機器人的連接方法、為機器人下載操作系統(tǒng)。學生的興奮點在如何讓“機器人前進”的任務上。概述：首先讓同學明確，機器人的微處理器實際是一臺微型計算機，它只懂得機器語言，不同類型的機器人一般都有自己專門的操作系統(tǒng)。另外，由于機器人的微處理器體積小，功能簡單，一般不提供直接編程。因為大多數情況下人們都需要在計算機上為機器人編寫程序，再通用下載線將程序下載到機器人內存中，以便控制機器人的行為。21納英特機器人編程系統(tǒng) 本節(jié)重點介紹納英特機器人編程環(huán)境，納英特機器人與計算機的連接方式以及如何為納英特機器人下載操作系統(tǒng)和程序，最后通過一個簡單的實例讓機器人前進，讓同學們感受和體驗人們是怎么為機器人下達命令并讓機器人運動起來的。教學中，教師應盡可能讓學生有動手機會，至少要能觀看教師的演示操作。211納英特機器人編程系統(tǒng)簡介打開納英特機器人編程軟件窗口，指出納英特機器人編程系統(tǒng)支持C、LOGO、BASIC等多種計算機高級語言以及流程圖方式編程。為了學習計算機編程語言和思維方法，本書我們采用BASIC為納英特機器人編寫程序。212機器人與計算機的連接讓學生明確機器人通訊下載線是計算機與機器人連接的橋梁，教師可通過實物投影儀向學生清楚地演示計算機與機器人的連接方法。213機器人操作系統(tǒng)的下載對初中同學來講，他們很清楚計算機正常工作需要有正確的操作系統(tǒng)。教師應充分利用這一有利條件，實現(xiàn)學生知識結構的正遷移，使學生明白機器人的“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，學習如何為納英特機器人下載操作系統(tǒng)。214應用舉例讓機器人前進有了操作系統(tǒng)的機器人就能執(zhí)行人們的程序指令了，為了激發(fā)學生的學習興趣，作為第一個機器人行為任務，我們選用了最簡單的任務，機器人直線前進。任務雖然簡單，但它包含了以下四個基本過程：A、為機器人編寫程序B、下載程序C、試運行機器人D、觀察調試 本環(huán)節(jié)的重點是讓學生明確要機器人完成任何一個任務，都需要上述四個基本過程。 難點在理解圖2-6所示的程序。22樂高機器人編程系統(tǒng)（ROBOLAB） 221樂高機器人編程系統(tǒng)簡介讓學生明白，樂高機器人編程軟件很多，最常用的是“ROBOLAB”它是一款集RCX管理、機器人編程和數據采集、顯示、分析于一身的圖形化編程系統(tǒng)軟件。教師可向學生簡單演示ROBOLAB的圖形化編程特點。222機器人與計算機的連接樂高機器人采用紅外發(fā)射器與計算機連接，連接方法很簡單。教學時應讓學生知道這是紅外線無線連接，需要將紅外射器的發(fā)射端與機器人紅外接收接對接。223選擇紅外線發(fā)射器的端口我們可以通過ROBOLAB管理員來管理樂高機器人，為了正確實現(xiàn)機器人與計算機的通訊，當然需要選報正確的紅外發(fā)射器的安裝端口。這是學生很容易理解的。如果在本課教學中只選擇了樂高機器人，教師在教學過程可適當拓展介紹ROBOLAB管理中的其他功能。224下載RCX固件RCX固件可以理解RCX的操作系統(tǒng)。下載固件的方法比較簡單，教學時應講清楚圖2-13RCX顯示器代表的意義。第3課 制作能行走的機器人目的意義概述：本課主要想通用制作一個能行走的機器人，讓學習親身體驗機器人制作的基本步驟。通過活動鍛煉同學們的動手動腦能力。本課的重點是體驗機器人制作過程，難點是ROBOLAB編程環(huán)境及編程方法。教學建議：將本兩分為2課時完成，第一課時完成機器人的搭建及ROBRLAB編程環(huán)境的認識；第2課時，完成為機器人編寫程序和調試機器人。31機器人制作的基本步驟 在中小學機器人活動中，機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、不同功能的機器人。在展示的基礎上，讓學生理解設計制作機器人的四個基本步驟：1、 確立目標2、 搭建機器人3、 編寫程序4、 調試機器人32搭建機器人的“身軀” 本環(huán)節(jié)的目的是讓同學們認識搭建機器人所用到的各種積木件。有條件的學校應該同學親自動手摸一摸、試一試。33制作能行走的機器人 331搭建“身軀”樂高機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。能行走的機器人，巧妙地應用了齒輪傳動和活賽桿。教學時中應讓學生理解傳動原理，不限制學生的思維，引導他們自行設計更好的機器人。332進入ROIBOLAB編程環(huán)境初看ROBOLAB編程環(huán)境會有眼花繚亂的感覺，教師應引導學生分類認識ROBOLAB的功能面板和工具面板。教師應演示如何拖拉功能圖標，編寫程序。333為機器人編寫程序教師在上面講清了編程方法后，這里可分組讓學生自己完成任務。因為，這個任務十分簡單，教材也說得很清楚。334下載程序本環(huán)節(jié)的重點是講清楚程序的選擇。335程序的執(zhí)行和測試這個環(huán)節(jié)同樣可分組讓學生自己完成，教師的任務是幫助學生解決他們解決不了的問題。第4課 讓機器人送餐目的意義概述：本課的目的是通過兩個具體任務為教學載體，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的思維方法。兩個任務從編寫程序的角度來講，都是解決機器人轉彎的問題，這是本節(jié)的重點。41教機器人走正方形 本任務我們用納英特機器人完成，其目的是把同學的注意力集中在編程的算法上。如何走正方形，對學生來講不是難點，難點在于如何控制機器人轉彎。這里有兩個問題：一是實際機器人馬達電源的接口與程序控制的馬達端口的對應關系是怎樣的？二是，如何實現(xiàn)轉彎運動。教師應講清楚：一般從左到右，0號馬達，1號馬達；轉彎運動的幾種方法可讓學生討論，差速轉動和反轉都能實現(xiàn)轉彎，實際應用時應看你是要轉大彎還是小彎而定。本節(jié)的第二個難點是圖4-2中的程序，要求學生能理解就行了。42讓機器人送餐 本任務用樂高機器人完成，其目的是皆顧兩種機器人器材的選取。送餐機器人的搭建比較難，需要在老師的指導下完成。建議教學時分組完成，由一部分同學負責搭建，一部分同學負責編程。關于任務描述：有條件的學?？梢源钜粋€場地，條件一般的學校，可以畫一個場地，用一個方塊代替餐桌。421解決方案時間控制本環(huán)節(jié)分為機器人的搭建和編程，可分組進行。程序的編寫難點在圖標的修飾量的設置，對此，需要教師演示，掃清障礙。422解決方案二角度傳感器控制角度傳感器是學生接觸的第一個傳感器，教學時應讓學生理解，角度傳感器其實就是一個記數器，它記錄轉動軸轉過的圈數。圖4-8的程序比較復雜，教師除了講清各圖標的意義外，還應說明圖標在功能面板中的位置。第5課 計算機程序與QBASIC語言目的意義概述：本冊的編寫意圖之一是通過智能機器人活動為教學載體，學習計算機程序編寫的基本思想和方法。本節(jié)主要學習什么是計算機程序、計算機語言等基本概念，并在此基礎上學習QBASIC語言。本節(jié)的重點是：QBASIC程序的組成及格式以及QBASIC語言中的常量和變量，變量的數據類型。本節(jié)的技能目標要求，同學們在理解例程的基礎上，能應用常數、變量以及函數編寫簡單的程序。51算機的程序與語言 511計算機程序本小點通過兩個具體的機器人控制程序，讓同學理解什么是程序。即：把解決問題的方法、步驟，用計算機語言編寫成一條條指揮計算機動作的指令集，就叫計算機程序。512計算機語言既然程序是由計算機語言編寫而成的，那么，什么是計算機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讓同學明白，計算機還“聽”不懂人類的自然語言，它只懂得二進制的“機器指令”。開始人們用機器語言為計算機編程，后來改用“匯編語言”，一種采用符號代表機器人指令的語言。不管是機器語言還是匯編語言，它們都依賴于具體的計算機。再后來，人們開發(fā)出了“計算機高級語言”，一種接近人們自然語言和數學語言的計算機語言，它們與具體的計算機無關，但計算機執(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指令。教學時，應理清什么是機器人語言、匯編語言和計算機高級語言，以及它們的發(fā)展歷程，但不具體深究。513程序的結構程序的好壞與程序的結構直接相關，計算機語言中提供的循環(huán)程序結構、條件分支結構是解決實際問題的突破口。在此，可簡單提示同學，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。52 QBASIC語言簡介 521QBASIC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，教師應對比具體的例程說明，避免空洞地說教，否則說了學生也記不住。522常量和變量常量和變量是計算機語言中的基本概念，教學時同樣應通過具體的例子說明，以幫助理解。523變量的數據類型變量的數據類型是計算機語言所特有的（一般在數學中不區(qū)別變量的類型），原因是不同的數據類型，計算機的存儲空間和方式不同。所以，在編寫程序使用變量之前，須說明變量的數據類型。對此，學生是能夠理解的。524QBASIC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，同進說明各語句的功能。程序都是一些簡單的鞏單詞，學生在理解上應該沒有障礙。525QBASIC的函數計算機語言中的函數相當于數學中的公式。用QBASIC語言控制機器人的動作使用得最多的函數是MOTOR和SLEEP，應該說這兩個函數都不難理解。我們可通過延長機器人運動的時間或提高機器人的運動速度等具體問題，幫助學生理解它們。第6課 程序設計流程圖目的意義概述：學習了計算機語言，接下來就可以用計算機語言編寫程序，解決具體問題了。本課的目標是了解程序設計的一般步驟及流程圖，學會用流程圖表示問題的解決過程。本課首先通過讓機器人走正方形這一任務，說明程序設計的一般步驟，再在此基礎上引入程序流程圖的概念及表示方法。最后通過“前方有障礙，STOP”這個具體實例的應用，讓學生親歷，問題分析、機器人的搭建，程序設計和編寫、調試的過程，從而構建分析問題、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。61程序設計的一般步驟 本小點學生不難理解，可略講。值得注意的是應讓學生理解“算法”這一概念。62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)行任務的方法、思路或算法的圖叫程序流程圖；然后再引導學生觀察，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，剩下的時間可讓學生畫出送餐機器人程序的流程圖，通過實物展臺或視頻展示的方法，講評學生作業(yè)，以檢查學生的掌握情況。最后總結流程圖的優(yōu)點。63應用舉例：前言有障礙，STOP！ 本小節(jié)是前部分知識的具體應用，對學生來說問題是全新的。教材提示的問題簡單，目的是把學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。631任務描述任務描述也是任務解決需達成的目標，可以說在機器人活動中，能準備描述出任務目標，任務已經解決一半了。建議通過動畫或視頻演示說明任務達成目標。632任務分析在機器人活動中，任務分析常常要從兩方面去思考，一是機器人的硬件搭建，二是程序實現(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。有的老師可能會認為機器人的搭建不是信息技術的內容，而我們認為，機器人的搭建不僅是信息技術的內容，而且是重要內容。試想，機器人感受其周圍環(huán)境，不正是感測技術嗎？本節(jié)的任務分析，建議讓學生討論。首先作為機器人來說，它怎么感受到有無障礙物，自然同學們會想到，需要有一個檢測是否有障礙物的元件；第二，機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？633機器人的搭建這里機器人的搭建很簡單，教師可先搭好，讓學生觀察，認識紅外避障傳感器。教師應可通過實物投影儀講解紅外避障傳感器的結構。634設定檢測距離紅外避障傳感器是感測技術的常用傳感器，對此學生也很容易理解。教學時，應注意講清楚檢測距離的調整方法。有條件的學?？煞纸M實驗。635程序流程圖這個程序流程圖比較簡單，可讓學生討論完成。636QBASIC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式是怎樣的?？捎孟旅娴谋砀癖硎荆杭t外避障傳感器檢測Digital(10) （其中10是連接端口號）有障礙Digital(10)=1無障礙Digital(10)=0建議：如果學生能力強的，可引導學生討論程序的編寫；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，調試，根據機器人停止點距障礙物的距離，教師可適當調整距離，讓學生體會檢測距離的作用。探索活動： 機器人前方遇障礙，右轉90度后繼續(xù)直線前進。這個任務是應用舉例的延續(xù)，可引導學生在前一任務的基礎上修改。第7課 機器人的“感覺器官”目的意義概述：通過前一課的學習，我們知道機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，認識機器人的傳感器，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。教學時始終應讓學生明白一個道理，那就是，機器人與機器最顯著的區(qū)別在于，機器人對外界環(huán)境具有邏輯判斷和思維的能力。那么，機器人是如何感覺環(huán)境變化的呢？它是靠各種傳感器。傳感器實質上是一些特殊的電子元件或裝置，它能感受或響應特定的被測量的物理量或化學量，并將其轉化為電信號。71機器人的“嘴巴”和“耳朵” 明確機器人的“嘴巴”和“耳朵”其實就是機器人的發(fā)聲和聽覺裝。教學時讓學生了解，目前人們還只能讓機器人感知聲音的有無或強弱，還不能識別音色。要讓機器人認識人的聲音，還有待科學家的努力。簡單的聲控傳感器很容易實現(xiàn)，教材介紹了納英特機器人的聲控傳感器。教學建議：1、 認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。72機器人的“眼睛” 視覺傳感器是機器人身上至關重要的傳感器。由于目前還找不到能代替人眼這樣精密的視覺傳感器（既能分辨顏色，又能判斷距離）。人們只好根據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，學生易于理解，可指導學生閱讀?；顒又攸c應放在“實驗二：檢測迷宮場地地面和白線的灰度值”上。當然，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。73機器人的“鼻子” 機器人的鼻子其實就是一個煙霧傳感器。建議教學時簡單介紹。74機器人的“觸覺” 機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。教學建議：由于有前面的基礎，本節(jié)的實驗三，可以讓學生自主探究完成。75機器人的能源 機器人的能源一般來源于電池的化學能。探索活動： 本課的探究活動效果明顯，趣味性強。建議創(chuàng)造條件讓學生動手去做。第8課 機器人走迷宮目的意義概述：前面學習了機器人的傳感器和程序的編寫。作為應用，教材選用了機器人走迷宮，目的是通過機器人走迷宮問題的分析和求解，培養(yǎng)和提高學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器人的搭建；4-6小節(jié)為程序的編寫、保存和調試。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；機器人硬件條件不夠的學?？蓪⒈菊n與下一課重組，在仿真環(huán)境下學習和練習。81任務描述 本節(jié)主要是讓學生明確機器人走迷宮所需完成的任務，教學時可用納英特仿真軟件“快速啟動項目”仿真演示。82任務分析及算法 可組織同學討論，如果是我們人來完成走迷宮，你會怎么走？在此基礎上引入迷宮定則。確定左手或右手定則后，再進一走討論，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 左方無障礙進一步討論，在上述三種情況中，機器人應做出怎樣的反應？83走迷宮機器人的搭建 機器人的搭建，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？這實質上就是上一課傳感器學習后的應用問題?？山M織學習討論解決方案。84機器人走迷宮程序流程圖 有了前面的分析，畫出程序流程圖不是難事。85機器人走迷宮的QBASIC程序 根據流程圖寫程序，難點在于QBASIC語言的表達。已經寫出的程序學生要讀懂不難，難在自己寫程序。再有就是程序中馬達參數的調整，實際上馬達參數的調整與場地有關，必須認真觀察機器人的運動后，才能得到正確的參數。建議：對程度一般的學生，只要求能讀懂程序就可以了。有條件的學校，應安排時間調試程序。86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：假定機器人前方紅外傳感器接10號數字傳感器端口，要求機器人前方有障礙特，左轉90度，否則直行。本目題實質上是在理解前面程序的基礎上的改寫，也是條件判斷語句的練習。 If digital(10)=1 then Motor (0,-70) Motor (1,70) Else Motor (0,100) Motor (1,100) End答案不唯一，教師慶鼓勵學生寫出不同的程序段?；顒?： 這是一個簡單的機器人活動，對場地要求不高。在機房就可完成。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，一方面是學習如何在仿真軟件中搭建場地和機器人，另一方面是利用仿真軟件開展機器人活動，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，認識軟件，搭建場地；第二課時，搭建機器人，仿真運行。91認識機器人仿真系統(tǒng) 初三的學生使用納英特仿真軟件，很容易上手。這一節(jié)主要應通過“快速啟動”感受三維立體仿真系統(tǒng)，同時會變換不同視角，觀察機器人的運動情況。92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。教學建議：教師可安排具體而簡單的操作任務，讓學生練習。93在仿真環(huán)境下搭建機器人 機器人的搭建包括馬達、輪子和傳感器的安裝。這部分內容教材寫得很詳細，新版的軟件也比較好用。教師只要安排足夠的時間讓同學們上機實踐就可以了。94在仿真環(huán)境中測試機器人 仿真運動包括：（1）機器人組隊設置（2）機器人與場地的合成（3）仿真運行對同學來說，按提示操作，問題不大。第10課 軌跡機器人目的意義概述：軌跡機器人是機器人活動應用的又一個典范，本課教材以軌跡機器人活動任務為載體，學習樂高光電傳感器的工作原理、使用方法；以及ROBOLAB的編程技巧，主要學習條件分支和跳轉圖標的使用。從思維訓練的角度上講，本課分別就單光感和雙光感機器人走軌跡進行了任務描術和算法分析，對開拓同學的創(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。101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，學生很容易理解。教學中應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。教師應指導學生認真完成P65的試一試。102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，教師應準備一個簡單的場地。本任務涉及到機器人的搭建、算法分析、程序的編寫、下載運行和調試，四方面的問題，對同學來講都是全新的，下面就這四方面提出建議：1、 機器人的搭建，不是我們教學的重點，加之這樣的機器人的搭建也不是很復雜，教師可先搭建好，與學生一起分析為什么這樣搭就行了。2、 算法分析，是思維的高級訓練，教師可制作一個簡單的動畫演示，幫助學生理解。流程圖能直觀、清晰的表示算法分析。3、 程序設計：作為例程，教師可先介紹程序，讓學生理解程序。再演示程序的編寫。在ROLBLAB中，常用跳轉圖標實現(xiàn)無限循環(huán)。分支圖標可實現(xiàn)各種條件分支，本例中的光感分支圖標實現(xiàn)了，根據光電傳感器不同的反饋值，讓機器人做出不同的動作反應。4、 程序的保存、下載、運行和調試樂高機器人程序的保存、下載都很簡單。關于程序的優(yōu)化，可引導學生討論，圖10-5所示的程序有什么不足？為什么？從而進一步思考，怎么制作一個全自動機器人。另外，作為思維訓練，應讓學生明白，傳感器自主采集數據是信息技術應用的重要組成部分。10 3用雙光感實現(xiàn)走軌跡 從任務描述看，本任務比前一個任務多了一個“十字”路口，教師應引導學生分別出圖10-12所示的幾種情況，并讀懂圖10-13所示的程序。建議：本課時的重點應放在機器人的調試上。第11課 可監(jiān)控事件的機器人目的意義概述：事件控制技術是信息技術中傳感技術、自動控制技術的重要內容。同時事件控制也是解決多任務并發(fā)問題的一種有效途徑。教材安排本課既是學習多任務（事件）監(jiān)控處理的方法，同時又有利于提高同學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發(fā)生的事情、或事物變化。事件監(jiān)控是指關注事件是否發(fā)生，當事件發(fā)生后做出什么樣的響應和處理。建議：教學時多用同學們熟悉的實例說明。112 RCX對事件的監(jiān)控 本小節(jié)的重點應讓同學知道事件監(jiān)控分為定義事件、監(jiān)控事件、事件著陸和停止監(jiān)控四個步驟，并認識相應的圖標。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。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，所做出的響應命令。4、 停止監(jiān)控：指程序結束對事件的監(jiān)控。以上四個操作中，定義事件是難點。113三光電傳感器軌跡機器人的制作 1131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典的三光感小車，教師可事先搭建，并向學生介紹這樣搭建的優(yōu)點。優(yōu)點：動力后驅，具有強勁的動力，兩輪距離較大，具有較大的動力力矩（轉彎靈活）；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：這是訓練學生思維能力的良好載體，是教學分析的重點。1132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，教學時應注意理清思維邏輯。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，能幫助學生理清思路。1133程序圖11-6的程序與流程圖對應理解應該說不是很困難。程序理解上的難點在于“事件的值”上 ，教師應說明由于有多個監(jiān)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，再根據事件的值分支，當不同的事件發(fā)生，實現(xiàn)不同的響應和處理。第12課 機器人滅火尋找火源目的意義概述：機器人滅火可以說是一個大型的綜合任務，所涉及到的傳感器的應用和程序的處理都比較復雜，同時，它又是培養(yǎng)學生綜合應用所學知識解決實際問題的一個典型實例。教材以納英特機器人滅火活動為載體，化整為零，從簡單到復雜一步一步的引導學生完成滅火任務，這樣做既分散了教學難點，將灰度傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、聲控傳感器以及模塊化程序結構思想溶入教學中。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。12 1 滅火實驗及場地簡介 此小節(jié)目的在于讓學生明確任務目標，可讓學生自行閱讀。122 簡易滅火機器人的制作 本節(jié)的重點是認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1可作為灰度傳感器的應用實例。任務一只要求機器人能判斷自己是否進入警線。1221 簡易滅火機器人的搭建要求：1、認識地面灰度傳感器，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。1222 滅火程序 到現(xiàn)在讀懂圖12-6的程序并不困難。1223 測試 建議：教師可自制一個簡易場地，讓學生分組完成滅火任務。123 使用火焰?zhèn)鞲衅鲗ふ一鹪礈缁?用檢測是否“看”到白線的方法滅火很不科學，學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?231火焰?zhèn)鞲衅髯鳛樾畔⒓夹g，正確采集有利信息非常重要。因此，根據火焰特征，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系，教材把它作為探究性實驗，為既有利于教師組織教學活動，又有利于培養(yǎng)學生探究性學習的興趣和能力。1232 能尋找火源的機器人搭建由于有前面的基礎，這里的搭建很容易。1233 教會機器人尋找火源這是一個探究性實驗，我們希望同學在讀懂程序的基礎上，通過實驗，發(fā)現(xiàn)火焰值與火焰距離以及方位的關系。1234 尋找火源滅火的兩個任務這兩個任務，有條件的學校也可作為探索性實驗。硬作條件不足的學校，可在仿真環(huán)境下完成。任務2與任務1的算法一樣，只是以火焰值來判斷滅火的有效位置。任務3實質上是任務1和任務2的綜合，滅火條件是復合條件，即：火焰值達到有效距離，并且進入警戒線。第13課 機器人滅火迷宮滅火目的意義概述：本課是迷宮機器人和滅火機器人的綜合。本課的重點應放在分析問題、解決問題的思維以及程序的模塊化結構上。換言之，本課的機器人滅火任務的完成只是作為學習的一個結果，甚至可淡化實驗，利用仿真軟件幫助學生理解，這樣可減小真實實驗中一些不確定的干擾因素，把注意力集中在思維訓練上。建議：本課用兩課時 第一節(jié)為第一課時，結構化程序設計和第二節(jié)為第二課時13 1迷宮機器人的制作 1311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，組織學生討論滅火方案。引導學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。1312 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慣，教師應很好的加以利用。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。程序流程圖的細化，實質上將程序分成了兩個分支，每個分支只完成該分支所要解決的問題。另外，對復雜任務，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，我們不僅教給了學生分析問題和解決問題的方法，而且倡導的合作精神。這才是教學的根本。1313 迷宮滅火機器人的搭建這里的機器人實質上是迷宮機器人和簡易滅火機器人的綜合。建議通過仿真練習機器人的搭建。1314 迷宮機器人滅火程序要求學生能讀懂程序。建議：通過仿真滅火幫助學生理解程序。結構化程序設計 結構化程序設計思想作為知識窗介紹，要求學生能理解就行了。關于主程序和子程序的關系，可歸納為：主程序羅列滿足什么條件，需要完成什么任務；而子程序則回答，如何去完成相應的任務。132 聲控啟動滅火機器人本節(jié)可以說是前面的大綜合。要求能讀懂程序就行。第14課 機器人實驗室目的意義概述：前面我們提到的機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，采集數據，再根據程序做出相應的處理和響應，所涉及到的信息技術，主要包括傳感技術和自動控制技術，但還未涉及到信息的采集后的分析、處理和加工。為了拓展學生裝的思維和知識面，本課我們將學習如何利用ROBOLAB軟件建立一個機器人實驗室，并在此基礎上設計一個簡單的物理實驗裝置，通過編寫程序，體驗數據的采集、上傳、分析和處理的全過程。對課對教師和教學設備要求都比較高，建議作為演示教學，目的是讓學生體驗實驗方法和過程。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，應讓學生明確一個實驗項目所經歷的五個步驟。1、 使用傳感器設計和搭建實驗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、 上傳數據（信息）；5、 分析數據142 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？經過多長時間溫度降到最低？要得到相關的數據，并制成溫度變化曲線還真不是一件容易的事，但智能機器人實驗，確可以輕易的做到。1421 設計和搭建實驗利用樂高溫度傳感器，很容易設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據，1分鐘后停止采集。1422 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，但它仍包含了數據的采集思想：即采集什么數據，數據采集的速度以及結束采集的條件。這是教學的重點。1423 下載程序與編程者級別一樣。1424 開始實驗這個實驗很簡單，實驗時間也不長。1425 上傳數據上傳數據是本節(jié)的難點。這里包括：1、 數據集名字，相當于數據保存文件名；2、 數據桶顏色