教學(xué)設(shè)計《機(jī)器人走迷宮》

7/7機(jī)器人走迷宮課題：機(jī)器人走迷宮（第3章第3節(jié)）一、教材分析本課是第3章第3節(jié)。這節(jié)課要求學(xué)生進(jìn)一步掌握紅外傳感器的應(yīng)用，提高程序設(shè)計能力。本節(jié)的內(nèi)容是對前期學(xué)習(xí)的綜合應(yīng)用，也為后續(xù)迷宮類的創(chuàng)新主題活動打下鋪墊。在活動中讓學(xué)生更加了解機(jī)器人，提升學(xué)生分析問題與解決問題的能力，強(qiáng)化他們的創(chuàng)新與合作的意識。二、學(xué)情分析九年級的學(xué)生已經(jīng)掌握了程序編寫的基本技能，對機(jī)器人充滿好奇與興趣，通過前面一段時間機(jī)器人的學(xué)習(xí)，接觸了多種傳感器，對它們的使用有初步的了解。本節(jié)課我們將繼續(xù)使用紅外傳感器，通過動手搭建迷宮機(jī)器人，類比人通過雙臂摸索走出迷宮的過程，理解“趨近”式問題的處理方法，理解“左手規(guī)則”設(shè)計機(jī)器人走迷宮的程序。三、教學(xué)目標(biāo)1.深入學(xué)習(xí)紅外傳感器，掌握紅外傳感器在機(jī)器人走迷宮活動中的應(yīng)用；2.理解“趨近”式處理方法；運用“左手規(guī)則”，設(shè)計機(jī)器人走迷宮程序；3.通過對機(jī)器人走迷宮過程的分析，能夠靈活使用條件語句的嵌套編寫程序；4.通過項目學(xué)習(xí)和小組合作，樹立團(tuán)隊合作意識，激發(fā)創(chuàng)作的熱情；5.能夠分析干擾因素，反復(fù)調(diào)試，優(yōu)化程序，讓機(jī)器人更準(zhǔn)確地完成更復(fù)雜多樣的走迷宮任務(wù)。四、課時安排安排1課時。五、教學(xué)重點與難點1.重點（1）理解“趨近”式處理方法。（2）理解“左手規(guī)則”。2.難點（1）分析機(jī)器人走迷宮的過程。（2）利用條件語句的嵌套，編寫機(jī)器人走迷宮程序。六、教學(xué)方法與手段講授法、小組合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)、體驗學(xué)習(xí)。七、課前準(zhǔn)備開源機(jī)器人、xDing編程環(huán)境、迷宮場地、PPT教學(xué)課件。八、教學(xué)過程1.導(dǎo)入：播放機(jī)器人走迷宮視頻（1）教師活動與學(xué)生活動a.提問：走迷宮是很有趣的游戲，如果在黑暗的環(huán)境中，你會使用什么樣的方式走出迷宮呢？學(xué)生思考、回答。b.類比：人——通過雙手不斷觸摸的方式尋找行走路線。機(jī)器人——安裝傳感器，像人一樣沿著墻壁走出迷宮。學(xué)生思考：傳感器的選用、安裝位置。(2)設(shè)計意圖播放機(jī)器人走迷宮的視頻，可以吸引學(xué)生注意力，調(diào)動學(xué)生的積極性，明確本節(jié)課要實現(xiàn)的目標(biāo)，同時方便學(xué)生觀察機(jī)器人行走的過程。2.項目分析(1)教師活動與學(xué)生活動a.傳感器的選用紅外傳感器工作原理：由紅外發(fā)光管發(fā)出紅外線，接收管檢測是否有反射光，由此判斷是否有障礙物。圖1紅外傳感器工作原理b.算法分析：“趨近”式處理方法機(jī)器人在行走過程中，檢測到有墻壁時，必須向偏離墻壁的方向行走；檢測不到墻壁時，再折向墻壁行走，以控制機(jī)器人與墻壁保持一定距離。如此反復(fù)，完成行走任務(wù)。c.機(jī)器人行走方案我們可以設(shè)定機(jī)器人沿左側(cè)墻壁或者沿右側(cè)墻壁走出迷宮。即左手規(guī)則和右手規(guī)則。4.沿左墻走示意圖圖2沿左墻走(2)設(shè)計意圖a.回顧紅外傳感器的工作原理，加深對紅外傳感器應(yīng)用的理解。b.通過演示講解，學(xué)生初步了解“趨近”式處理方法。c.學(xué)生了解“左手規(guī)則”。3.結(jié)構(gòu)設(shè)計（實驗準(zhǔn)備）(1)教師活動與學(xué)生活動a.紅外傳感器的安裝位置（“左手規(guī)則”）機(jī)器人的正前方和左側(cè)方分別安裝紅外傳感器就能檢測其正前方及左側(cè)方是否有墻壁。b.搭建機(jī)器人圖3搭建機(jī)器人注意：正前方的紅外傳感器接在擴(kuò)展板接口1；左側(cè)方的紅外傳感器連接在擴(kuò)展板接口5；兩個傳感器相距8cm左右。(2)設(shè)計意圖a.通過前面環(huán)節(jié)的分析思考，知道使用紅外傳感器的數(shù)量以及安裝位置。b.小組合作，組裝機(jī)器人，圖片中給出的結(jié)構(gòu)件僅供參考，學(xué)生可以自由組裝，在有限時間里完成組裝，提升他們動手能力以及團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力。4.程序設(shè)計(1)行走策略a.教師活動與學(xué)生活動設(shè)定變量Front存放于正前方紅外傳感器探測到的值；設(shè)定變量Left存放左側(cè)紅外傳感器探測到得值；1表示有墻，0表示無墻；行走規(guī)則：“左手規(guī)則”。b.設(shè)計意圖師生共同分析紅外傳感器檢測、定位、行走的策略。(2)走迷宮的過程a.教師活動與學(xué)生活動表1圖4流程圖b.設(shè)計意圖條件語句的嵌套：圖5控件組15.程序設(shè)計實驗測試(1)教師活動與學(xué)生活動a.主程序圖6主程序控件b.新建變量圖7新建變量前方無墻時：圖8控件組2前方有墻時：圖9控件組3(2)設(shè)計意圖程序主體結(jié)構(gòu)：圖10程序?qū)W生下載程序，實驗測試，可能需要反復(fù)調(diào)試電機(jī)轉(zhuǎn)速，讓機(jī)器人更加精確地行走。小組同學(xué)分工合作，記錄實驗現(xiàn)象及相關(guān)數(shù)據(jù)，交流實驗情況。思考影響機(jī)器人走迷宮成功與否的因素。6.小結(jié)與思考(1)教師活動與學(xué)生活動a.本節(jié)課的要點紅外傳感器的應(yīng)用“左手規(guī)則”“趨近”式問題處理方法機(jī)器人沿墻走程序設(shè)計：條件語句嵌套、循環(huán)圖11嵌套與循環(huán)b.反饋各組機(jī)器人走迷宮情況思考影響機(jī)器人走迷宮成功與否的因素。(2)設(shè)計意圖通