2019-2020年蘇科版小學(xué)信息技術(shù)《第14課 學(xué)生機器人》教案(選修).doc
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2019-2020年蘇科版小學(xué)信息技術(shù)《第14課 學(xué)生機器人》教案(選修) [教學(xué)目的與要求] 1.了解學(xué)生機器人工作的基本原理。 2.了解學(xué)生機器人的構(gòu)造特點。 3.掌握學(xué)生機器人的主要部件。 4.初步理解學(xué)生機器人編程軟件的功能和作用。 5.培養(yǎng)學(xué)生的探索意識。 6.鼓勵學(xué)生從新事務(wù)中體驗樂趣,為今后的學(xué)習(xí)激發(fā)興趣。 7.嘗試接觸實物,并能夠感受其中的原理。 [課時安排] 建議安排2 課時。 [教學(xué)重點與難點] 1.重點:學(xué)生機器人的基本工作原理。 2.難點:學(xué)生機器人的主要部件的學(xué)習(xí)。 [教材分析與教法建議] 1.教材的地位與作用 本課為機器人部分教學(xué)的中間環(huán)節(jié),學(xué)生由本課開始,接觸到機器人的微觀世界,并逐步開始接觸機器人原理部分的內(nèi)容,因此,建構(gòu)良好正確的認知結(jié)構(gòu),在本課的教學(xué)中具有重要的意義。 本課的教學(xué)圍繞學(xué)生機器人展開,因為機器人的種類繁多,所以縮小認知范圍是形成必要概念的有利手段。教師在準備本課的教學(xué)中,應(yīng)本著見微知著的原則,拓展學(xué)生的知識面。 2.教學(xué)方法指導(dǎo) 根據(jù)本課的內(nèi)容,教學(xué)中可以使用范例講授法與學(xué)生自學(xué)相結(jié)合的方法進行教學(xué),因為本課屬于新授課,學(xué)生初次接觸機器人部件,加之本課知識點比較多,學(xué)生之前接觸機器人的機會有限,因此要結(jié)合實例進行教學(xué)。 在教學(xué)中,可以適當設(shè)計部分知識問答環(huán)節(jié),來鼓勵學(xué)生交流,并及時溝通解決疑問。在此基礎(chǔ)上,形成一定的討論氣氛,為學(xué)生后期的合作學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。 [參考資料] 現(xiàn)在,機器人已經(jīng)深入到人們的生活中。隨著中國教育體制的不斷改革,學(xué)生機器人成為機器人大家族中重要的一部分。學(xué)生機器人教育旨在推進青少年的素質(zhì)教育,培養(yǎng)學(xué)生綜合能力,讓學(xué)生體會學(xué)習(xí)的樂趣,享受成功的喜悅,激發(fā)求知欲望,以自信、樂觀,勇于挑戰(zhàn)的態(tài)度面對未來。 (1)獲取新知識:機器人涉及機械結(jié)構(gòu)、自動控制、信息技術(shù)學(xué)科等。 (2)提高動手能力:了解生活環(huán)境,提高想象力,創(chuàng)造力,分析、解決問題的能力。 (3)快樂教育:置身于充滿趣味性、刺激性、挑戰(zhàn)性的活動之中,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)、探索科技的興趣。 (4)勇于挑戰(zhàn):體驗挑戰(zhàn)極限,享受成功、提高自信。 (5)參與競賽能力:互相合作、共同挑戰(zhàn)、培養(yǎng)團隊合作精神,提高管理能力。 [參考教案] 1.展示與引入 師:上節(jié)課我們認識了機器人的組件和主要器官,同學(xué)們來回顧一下吧。 (簡單復(fù)習(xí)上一課的內(nèi)容) 師:這些是機器人身上非常重要的部分,它們共同配合,組成了機器人,我們的機器人才能動起來。除了以上的部件器官以外,機器人到底是怎樣運動起來的呢?大家來猜一猜。 (學(xué)生討論:機器人運動的原理) 師:今天,我們就來走進機器人的內(nèi)部世界,看看它們是怎樣運動的。 (板書課題) 設(shè)計意圖:以舊引新,為新知識的學(xué)習(xí)提供基礎(chǔ);引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)思考,激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情。 2.新授一:機器人工作的基本原理 師:在剛才的討論中,同學(xué)們關(guān)于機器人的工作原理有以下意見: (板書意見) 方向一:電池提供動力。 方向二:計算機程序控制。 方向三:芯片控制。 (討論:這三個主要方向里面,誰更加貼近機器人工作的原理呢?) 途徑一:到教材中找尋答案。 途徑二:到課件中找尋答案。 (老師自由選擇合適的方式) 師:我們來總結(jié)一下,到底機器人工作的原理是什么呢? (展示一次機器人的工作狀態(tài),結(jié)合課本知識,講解工作原理) 設(shè)計意圖:從對比中引發(fā)學(xué)生的認知,理解知識的體系,從而為新知識的學(xué)習(xí)提供遷移的機會;該部分為學(xué)有余地的同學(xué)所準備,適應(yīng)部分層次較高的學(xué)生來學(xué)習(xí),是分層教學(xué)的具體運用。 3.新授二:機器人的構(gòu)造特點 師:剛剛我們看見了機器人的工作原理,這些原理是需要一定的特殊構(gòu)造來配合的,下面就讓我們再次來“解剖”機器人,看看它是怎么樣來完成這些工作的。 (教師打開實物機器人,講解內(nèi)部的結(jié)構(gòu)) (學(xué)生嘗試觀察,并可根據(jù)實際情況安排部分學(xué)生進行實踐、觸摸等體驗) 注意:本內(nèi)容教學(xué)時,要進行分組,保證每位學(xué)生都有平等的接觸機會。 設(shè)計意圖:深入理解知識,在復(fù)習(xí)已有知識的基礎(chǔ)上,指導(dǎo)學(xué)生有步驟地深入,直到領(lǐng)會到本課的難點內(nèi)容。 4.總結(jié)與回顧 師:今天我們一起了解了機器人的工作原理和主要構(gòu)造,這些就是機器人的一部分秘密,在后面的學(xué)習(xí)中,我們將讓我們的機器人按照我們的意愿運動起來,讓我們一起來期待吧! 附送: 2019-2020年蘇科版小學(xué)信息技術(shù)《第15課 傳感器》教案(選修) [教學(xué)目的與要求] 1.學(xué)習(xí)學(xué)生機器人的“主要器官”。 2.能夠了解傳感器的主要功能。 3.平等交流,掌握各“器官”的作用。 4.能夠建立正確的機器人整體概念。 5.學(xué)會正確對待傳感器的工作方式。 6.激發(fā)對學(xué)生機器人這一信息媒體的學(xué)習(xí)熱情。 7.嘗試用人的“器官”概念理解機器人的“器官”概念。 8.為傳感器的學(xué)習(xí)建立合適的實踐渠道。 [課時安排] 建議安排2 課時。 [教學(xué)重點與難點] 1.重點:學(xué)習(xí)學(xué)生機器人的“主要器官”。 2.難點:理解傳感器的功能。 [教材分析與教法建議] 1.教材的地位與作用 本課是機器人部分內(nèi)容中,傳感器部分的重點章節(jié),起到承上啟下的作用。傳感器的學(xué)習(xí)在小學(xué)信息技術(shù)階段有著重要的意義,是學(xué)生理解學(xué)生機器人原理、設(shè)計學(xué)生機器人運動的重要環(huán)節(jié),對促發(fā)學(xué)生的整體概念形成有著舉足輕重的作用。 本課教學(xué)的重點內(nèi)容在于讓學(xué)生了解傳感器的原理和功能,促進學(xué)生的知識遷移。本課是前面知識的總結(jié)和提高,也是今后學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。 2.教學(xué)方法指導(dǎo) (1)本課是練習(xí)學(xué)生創(chuàng)新能力的實踐課,要求學(xué)生盡可能多地使用本單元學(xué)習(xí)的技術(shù)。 (2)教師應(yīng)該事先準備好學(xué)生制作機器人所需的素材、傳感器實物等。 (3)本節(jié)課的關(guān)鍵是“評價與共享”,這既是指技術(shù)上的評價,也是指資源上的共享。全班交流,小組內(nèi)研究。 (4)教師應(yīng)合理安排好時間,交流部分是本節(jié)課的難點,既要運用準確的語言介紹作品,又要給予充分的時間讓學(xué)生接觸實物。 [參考資料] 傳感器是機器人和現(xiàn)實世界之間的紐帶。一般根據(jù)傳感器的工作特征,可以分為:光學(xué)傳感器(顧名思義就是對光產(chǎn)生反應(yīng)的傳感器,比如紅外傳感器)、聲傳感器(比如microphone)、力傳感器(比如壓敏傳感器)、位置傳感器(比如陀螺儀)。 光傳感器: 光傳感器的范圍很廣,有最簡單的光敏電阻,就是光強度的大小改變電阻的阻值從而實現(xiàn)對光強度的感知,也有目前最復(fù)雜的攝像頭Camera。然而在我們機器人中,用得最多的是Infra-red 紅外傳感器,其中的紅外接近傳感器是機器人在運動過程中必不可少的傳感器,通過它,目前我們可以獲得機器人的在移動過程中與前面障礙物之間的距離,當然這距離非常短。不過,對于我們的機器人來說,這也是目前唯一的可承受的選擇。 還有一種目前比較有用的紅外傳感器是叫紅外探測器,它不同于上面的紅外接近傳感器,它沒有紅外發(fā)射器,只有一個紅外接受單元,由被測物體發(fā)出紅外信號。一般用來做熱感應(yīng)用,比如人走近或者動物走進這樣的傳感器時,它就會產(chǎn)生信號。在生產(chǎn)安全領(lǐng)域用的比較多。對于我們嗎,最多就是有人走進的時候能夠作為一種感知手段來讓機器人獲得:“哇,有個發(fā)紅外線的家伙沖我走過來了”這樣的信息。 還有一種目前我們也能承受的是攝像頭,與之相配套的,能應(yīng)用于機器人的識別軟件和硬件還相對比較少和昂貴,目前成熟的市場產(chǎn)品有美國卡耐基-梅隆大學(xué)開發(fā)的CMU-Camera套裝,但是價格較為昂貴。但是如果我們不用他們的套裝,自己開發(fā)的話,其它硬件投入相對少了,但是你要對計算機編程相當精通,而且難度相對很大。 力傳感器: 力傳感器是用來檢測碰撞或者接觸信號的,比如機械手的應(yīng)用,當你放一個東西到機械手的時候,機械手自動抓住它,它就需要力傳感器檢測東西抓得緊不緊。典型的力傳感器是微動開關(guān)和壓敏傳感器。微動開關(guān)其實就是一個小開關(guān),通過調(diào)節(jié)開關(guān)上的杠桿長短,能夠調(diào)節(jié)觸動開關(guān)的力的大小。用來做碰撞檢測這是最好不過了。但是這種傳感器必須事先確定好力的閥值,也就是說只能實現(xiàn)硬件控制。而壓敏傳感器是能根據(jù)受力大小,自動調(diào)節(jié)輸出電壓或者電流,從而可以實現(xiàn)軟件控制。 聲覺傳感器: 目前最多的也就是麥克風(fēng)了。主要的問題是如何處理聲音信號。當前沒有一個比較好的聲音解決方案。超聲波傳感器和紅外接近傳感器很像,也屬于距離探測傳感器,但是它能提供比紅外傳感器更遠的探測范圍,而且還能提供一個范圍的探測而不是一條線的探測。也是目前用的最多的距離傳感器之一了。 位置和姿態(tài)傳感器: 機器人在移動或者動作的時候必須時時刻刻知道自己的姿態(tài)動作,否則就會產(chǎn)生控制中的一個開環(huán)問題,沒有反饋。位置傳感器和姿態(tài)傳感器就是這個用的。常用的有光電編碼器,由于機器人的執(zhí)行機構(gòu)一般是電機驅(qū)動,通過計算電機轉(zhuǎn)的圈數(shù),可以得出電機帶動部件的大致位置,編碼器就是這樣一種傳感器,它一般和電機軸或者轉(zhuǎn)動部件直接連接,電機或者轉(zhuǎn)動部件轉(zhuǎn)了多少圈或者角度能夠通過編碼器讀出,控制軟件再根據(jù)讀出數(shù)據(jù)進行位置估計。還有一種是陀螺儀,這是利用陀螺原理制作的傳感器,主要可以測得移動機器人的移動加速度,轉(zhuǎn)過的角度等信息。 [參考教案] 1.引入 師:同學(xué)們,你們喜歡《機器貓》嗎?你最喜歡其中的哪個人物或一段故事情呢? 生:回答老師提問。 師:機器貓就是一種虛擬的機器人,它非常能干,可以幫助小主人公完成很多心愿。這些就是靠它靈巧的雙手完成的。今天,就讓我們來繼續(xù)學(xué)習(xí)學(xué)生機器人的小器官是怎么樣變出“大神奇”的。 (板書課題) 設(shè)計意圖:以“有知”喚醒“無序”,從實物入手,幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)新知識的恐懼心理。 2.新授一:學(xué)習(xí)機器人的“主要器官”(第一課時) 師: 機器貓非常靈活,它是小主人公的好朋友,請你觀察下它,看看它是怎么樣讓小主人 知道它的喜怒哀樂的呢? (播放機器貓的視頻片斷) (學(xué)生討論) 師:請回答下面一組問題: (1) 機器人的“表情”部件有哪些? (2) 機器人的“感覺”部件有哪些? (3) 在機器貓的身上找一找,它們都藏在哪里了呢? (學(xué)生回答問題,接合課本內(nèi)容,并討論) (觀察多組學(xué)生機器人的照片,介紹機器人的主要器官組成,有條件的情況下,可讓學(xué)生動手觸摸學(xué)生機器人) 設(shè)計意圖:用學(xué)生較為熟悉的實物作為切入口,幫助學(xué)生完成知識的遷移;在真實的環(huán)境中完成學(xué)習(xí)的環(huán)節(jié)。 3.新授二:了解傳感器的主要功能(第二課時) 師:機器貓可以完成很多復(fù)雜的工作,神奇極了,在現(xiàn)實的學(xué)生機器人身上,也能有這樣的神奇。不過,它們運動的時候,可不是像我們?nèi)祟愐粯樱檬帜_來運動,而是通過一個特別重要的器官來實現(xiàn)的,它就是――傳感器!讓我們一起來看看這個神奇的器官! (學(xué)生看書,閱讀相關(guān)的章節(jié)) (教師輔導(dǎo)巡視) 知識小問答: (1) 傳感器相當于人類的什么器官呢? (2) 傳感器分為哪幾種類型呢? (3) 每種類型的工作動力是什么呢? (4) 為什么機器人一定要有傳感器呢? (學(xué)生分小組討論) 師:結(jié)合實物進行詳細的講解。 (學(xué)生觀察) 注意:此處學(xué)生適應(yīng)有一定難度,教師可接合課件中的圖片進行詳細的講解,幫助學(xué)生適應(yīng)過程。根據(jù)不同的生源特點,教師要采用不同的進度和頻率,保證學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。 設(shè)計意圖:在理解、完成上個任務(wù)的基礎(chǔ)上,再次提升任務(wù)的難度,讓學(xué)生在此中領(lǐng)略知識的快感;將復(fù)雜的知識細化,幫助學(xué)生梳理已有的知識體系;用客觀形象來加深學(xué)生的理解;讓學(xué)生有機會和老師進行接觸,避免過于單調(diào)的學(xué)習(xí)交流。 4.總結(jié)與評價 師:今天我們學(xué)習(xí)了學(xué)生機器人的重要的器官傳感器,在后面的學(xué)習(xí)中,我們要常常接觸到它們,今天的機器人之所以能這么靈活,也和它有著密切的關(guān)系。除了教材中介紹的知識以外,傳感器還有很多種類,請回家查找資料。 設(shè)計意圖:幫助學(xué)生拓展知識面。- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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