2019-2020年小學(xué)信息技術(shù)第三冊(cè) 學(xué)生機(jī)器人比賽1教學(xué)建議 蘇科版.doc

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2019-2020年小學(xué)信息技術(shù)第三冊(cè) 學(xué)生機(jī)器人比賽1教學(xué)建議 蘇科版 ［教學(xué)目的與要求］ 1.了解沿線追蹤比賽的規(guī)則。 2.了解灰度傳感器的工作原理。 3.學(xué)會(huì)在系統(tǒng)設(shè)置中添加灰度傳感器，學(xué)會(huì)設(shè)置灰度傳感器。 4.學(xué)會(huì)設(shè)置單分支控制控件。 5.以自主探究學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)的方式，掌握編寫機(jī)器人沿軌跡線行走的程序。 6．逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力、探索精神。 7.讓學(xué)生在解決問題的過程中體會(huì)成功的快樂。 8.利用所學(xué)的機(jī)器人知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用問題。 ［課時(shí)安排］ 建議安排1課時(shí)。 ［教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)］ 學(xué)會(huì)在系統(tǒng)設(shè)置中添加灰度傳感器，學(xué)會(huì)設(shè)置灰度傳感器，學(xué)會(huì)編程機(jī)器人沿軌跡線行走的程序，學(xué)會(huì)設(shè)置單分支控制控件。 ［教材分析與教法建議］ 1．教材的地位與作用 本課涉的內(nèi)容較多，難度較深，是一節(jié)綜合性較強(qiáng)的課。首先讓學(xué)生了解灰度傳感器的工作原理，進(jìn)而設(shè)計(jì)沿軌跡線行走的程序。讓學(xué)生明白機(jī)器人是怎樣知道自己是往左偏還是往右的偏的。當(dāng)機(jī)器人偏左或偏右時(shí)，提醒學(xué)生解決的方法是控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)彎程序。機(jī)器人在運(yùn)行過程中由于慣性會(huì)沖出軌跡線，在程序中設(shè)置變量max來標(biāo)志機(jī)器人是從左偏出還是從右偏出，然后強(qiáng)行讓機(jī)器人左轉(zhuǎn)彎或右轉(zhuǎn)彎。 可以通過學(xué)生合作學(xué)習(xí)的方法，一起來討論機(jī)器人在沿軌跡線行走時(shí)遇到問題的解決方案。在調(diào)試的過程中，讓學(xué)生明白相同的程序?qū)τ诓煌臋C(jī)器人，其執(zhí)行的過程也不一樣，要調(diào)試出符合自己需要的機(jī)器人程序。 教材中對(duì)“編寫程序”中的第二步“測(cè)量場(chǎng)地和軌跡線的感光值”只是一筆帶過，教師應(yīng)說明測(cè)量場(chǎng)地和軌跡線的感光值的作用，并演示如何進(jìn)行測(cè)量，使學(xué)生對(duì)于本課知識(shí)有更系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。 2.教學(xué)方法指導(dǎo) 本課可以采用自主探究法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法組織教學(xué)。 ［參考資料］ 灰度傳感器主要用來檢測(cè)地面的顏色深淺，根據(jù)光敏電阻對(duì)不同顏色的檢測(cè)面對(duì)光的反射程度不同則其阻值變化的原理進(jìn)行檢測(cè)。它由一只發(fā)光二極管和一只光敏電阻安裝在同一面上，在有效的檢測(cè)距離內(nèi)，發(fā)光二極管發(fā)出光照射在檢測(cè)面上，通過檢測(cè)面反射回來，落在光敏二極管上，由于照射在它上面的光線強(qiáng)弱的影響，在反射光線很弱（即檢測(cè)面為深色）時(shí)，光敏二極管的阻值很大，一般為幾KΩ～幾百KΩ；在反射光線很強(qiáng)（即檢測(cè)面顏色很淺）幾乎全部反射時(shí)，光敏二極管的阻值很小，一般為幾十Ω。 注意事項(xiàng)： 外界光線的強(qiáng)弱對(duì)灰度傳感器的影響非常大，會(huì)直接影響到檢測(cè)效果，因此要注意避免外界光的干擾。 反射面的材質(zhì)不同也會(huì)引起返回值的差異。 測(cè)量的準(zhǔn)確性與傳感器到發(fā)射面的距離是有直接關(guān)系的。在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)體的震蕩同樣會(huì)影響其測(cè)量精度 附送： 2019-2020年小學(xué)信息技術(shù)第三冊(cè) 學(xué)生機(jī)器人行走1選修教案 蘇科版 ［教學(xué)目的與要求］ 1.認(rèn)識(shí)和了解機(jī)器人直流電機(jī)的工作原理。 2.學(xué)會(huì)編寫機(jī)器人前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)彎的程序。 3.學(xué)會(huì)編譯、下載程序。 4.以學(xué)生自學(xué)、合作學(xué)習(xí)的方式完成編寫機(jī)器人行走程序。 5.讓學(xué)生學(xué)會(huì)觀察、交流體會(huì)。 6.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力、探索精神。 7.讓學(xué)生在解決問題的過程中體會(huì)成功的快樂。 8.利用所學(xué)的機(jī)器人知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用問題。 ［課時(shí)安排］ 建議安排1課時(shí)。 ［教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)］ 1.重點(diǎn)：機(jī)器人前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎程序。 2.難點(diǎn)：機(jī)器人左右轉(zhuǎn)彎，將程序?qū)懭霗C(jī)器人。 ［教材分析與教法建議］ 1．教材的地位與作用 本課是學(xué)生第一次學(xué)習(xí)通過編寫程序控制機(jī)器人的動(dòng)作，對(duì)后面的學(xué)習(xí)有著良好的引導(dǎo)作用。開始可以讓學(xué)生回憶前面學(xué)習(xí)的機(jī)器人知識(shí)，然后引入到怎樣讓機(jī)器人動(dòng)起來，指揮機(jī)器人完成指定的動(dòng)作，引入本課的學(xué)習(xí)。也可以播放有關(guān)機(jī)器人比賽的錄像，讓學(xué)生欣賞，再引入本課的內(nèi)容。 本課重點(diǎn)讓學(xué)生學(xué)會(huì)“直流電機(jī)”控件的編程，明白“正轉(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”、“停止”的含義，特別是設(shè)置延時(shí)時(shí)，要盡可能多些，便于學(xué)生在調(diào)試機(jī)器人時(shí)能準(zhǔn)確觀察到機(jī)器人的執(zhí)行步驟。教材中給出了機(jī)器人右轉(zhuǎn)彎的程序，讓學(xué)生探究出讓機(jī)器人左轉(zhuǎn)彎的方法。 在學(xué)生編好程序后，先編譯然后打開機(jī)器人的電源進(jìn)行下載，特別要注意與機(jī)器人的通信方式，是串口通信還是USB口通信。在調(diào)試的過程中，如果機(jī)器人沒有按照程序去執(zhí)行動(dòng)作，請(qǐng)學(xué)生再次檢查程序是否正確，并檢查機(jī)器人各端口的連接線是否連接正確。 2．教學(xué)方法指導(dǎo) 任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、自主探究法。 ［參考資料］ 直流電機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。直流電機(jī)有多種不同尺寸和配置。圖1所示為一些常見的小型直流電機(jī)，它們非常適合用來控制小型移動(dòng)機(jī)器人的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作。 圖1 幾種DC電機(jī)的照片 直流電機(jī)工作時(shí)需要給電機(jī)轉(zhuǎn)子上的線圈通電。電流在線圈中流動(dòng)便產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)與線圈外固定的永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)相斥。這兩個(gè)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的力可推動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。 用于描述電機(jī)電源要求和電機(jī)性能的參數(shù)有很多。其中，最基本的一個(gè)就是他的工作電壓（額定電壓），該電壓是驅(qū)動(dòng)電機(jī)推薦使用的電壓。當(dāng)實(shí)際電壓低于額定電壓時(shí)，大多數(shù)電機(jī)仍可以正常工作，但輸出功率要減小。另外，大多數(shù)廠家給出的電機(jī)額定電壓都比較保守，所以當(dāng)實(shí)際電壓高于額定電壓時(shí)，電機(jī)一般也可以正常工作，但通過這種方法獲得輸出功率增加是以犧牲電機(jī)壽命為代價(jià)的。 電機(jī)的另一個(gè)性能參數(shù)是工作電流。電壓恒定時(shí)，電機(jī)上的電流與它的輸出功率成正比。當(dāng)空載運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的電流最??；當(dāng)負(fù)載增大到使電機(jī)堵轉(zhuǎn)的程度時(shí)，電機(jī)上的電流最大，該電流被稱為電機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流，它也是電機(jī)在額定電壓下的最大工作電流。 通過電機(jī)的電流越大，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力（或轉(zhuǎn)矩）就越大，這是電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈與周圍永久磁鐵之間電磁場(chǎng)相互作用的直接結(jié)果。線圈中產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度與通過它的電流大小成正比，而電機(jī)輸出軸上的轉(zhuǎn)矩與兩個(gè)磁場(chǎng)的強(qiáng)度直接相關(guān)。 評(píng)價(jià)電機(jī)性能的另一個(gè)參數(shù)是它的賭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。這個(gè)轉(zhuǎn)矩是指電機(jī)在額定電壓下，被迫賭轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大小，此時(shí)電機(jī)上的電流即為賭轉(zhuǎn)電流。對(duì)小電機(jī)而言，轉(zhuǎn)矩通常以盎司-英寸（1盎司=28.35克）為單位衡量（即距離電機(jī)轉(zhuǎn)軸中心為一英寸的力臂上所產(chǎn)生的直線里大?。?。 電機(jī)所提供的功率大小等于輸出軸的轉(zhuǎn)速與力矩的乘積。當(dāng)電機(jī)自由轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)（空載狀態(tài)），輸出軸轉(zhuǎn)速最大，但轉(zhuǎn)矩為零，此時(shí)電機(jī)不驅(qū)動(dòng)任何機(jī)構(gòu)，因此輸出功率為零（實(shí)際上電機(jī)也會(huì)消耗一部分功率克服內(nèi)部摩擦，但這種功率不產(chǎn)生任何輸出作用）；當(dāng)電機(jī)賭轉(zhuǎn)時(shí)，輸出最大的轉(zhuǎn)矩，但轉(zhuǎn)速為零，因此輸出功率也等于零。在兩種極限情況之間，輸出功率與轉(zhuǎn)速間呈一種拋物線的關(guān)系，如圖2所示。在其正常工作范圍的中部，電機(jī)產(chǎn)生的功率最大。 圖中實(shí)線表示電機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。在該直線的右側(cè)，轉(zhuǎn)速達(dá)到最大（100%），而轉(zhuǎn)矩為零，這一點(diǎn)代表了電機(jī)空轉(zhuǎn)，沒有做任何有用功的情況。而在直線的左側(cè)，轉(zhuǎn)速為零，但轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值，這一點(diǎn)代表了電機(jī)因負(fù)載太大而賭轉(zhuǎn)的情況。圖中虛線表示電機(jī)的功率輸出，它等于電機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的乘積。輸出功率的最大值位于電機(jī)正常工作范圍的中點(diǎn)，此時(shí)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩都不為零。 圖2 電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩及輸出功率之間的理想曲線