2019-2020年蘇科版小學信息技術《第16課 學生機器人平臺》教案(選修).doc
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2019-2020年蘇科版小學信息技術《第16課 學生 機器人平臺》教案(選修) [教學目的與要求] 1.學習“學生機器人平臺”軟件。 2.初步了解流程圖的設置方式。 3.理解軟件的概念。 4.能夠運行“學生機器人平臺”軟件。 5.幫助學生建立軟件與機器人之間的知識鏈接。 6.激發(fā)學生的學習熱情。 7.嘗試用已有的信息技術手段理解“編程”的意義。 8.嘗試運行、設置編程軟件。 [課時安排] 建議安排2 課時。 [教學重點與難點] 1.重點:學習“學生機器人平臺”軟件。 2.難點:流程圖的設置方式。 [教材分析與教法建議] 1.教材的地位與作用 本課基于原有機器人知識的基礎上,介入編程軟件,讓學生了解到“學生機器人平臺”的重要意義。因此,本課的學習屬于理論性與實踐性相結合的環(huán)節(jié)。 在本課的教學中,學生接觸到流程圖的學習和設置,在今后的學習中起到了基礎性的作用,顯得尤為重要。在教師的教學中,要秉承打好基礎的原則,為學生提供正確嚴謹?shù)慕虒W環(huán)節(jié),為今后的學習提供便利。 2.教學方法指導 在學生機器人平臺的學習中,教師要幫助學生學會利用資源學習、意義建構的學習、自主學習、進行非線性的跨越式學習、理解流程圖利用流程圖的學習。教師可以在教學中設置相應的問題,讓學生帶著問題思考,順著問題學習,使得知識能夠順暢地進入學生的認知體系,為今后的實踐提供保證。 [參考資料] 1.學生機器人編程軟件一般采用流程圖模式編程。流程圖由基本模塊來構建,基本模塊包括輸出執(zhí)行模塊、信號輸入模塊、流程控制模塊三部分,每一個圖形模塊都可以完成一定的功能,只要按邏輯連接這些模塊可以很快的完成一個程序的編寫,通過畫流程圖的方式,實現(xiàn)對某一特定機器人的編程。從而使機器人根據(jù)周圍的環(huán)境執(zhí)行相應的動作,如:前進、后退、轉彎、加速、減速等。流程圖支持全局變量、簡單表達式、復合條件判斷、循環(huán)等。 軟件采用了面向?qū)ο蟮某绦蛟O計方法,每種控件作為一個類對象,描述了此控件的類型、位置、連接屬性、節(jié)點的設置屬性等信息以及對各種屬性改變的方法。利用這些方法,可以方便的對每個節(jié)點對象的屬性更新和對象位置的移動等各種操作。 2.軟件特點: (1) 圖形化編程,直觀、易于學習和操作。 (2)編輯、編譯、程序下載到主控芯片的集成開發(fā)環(huán)境。 (3)屏蔽軟硬件接口部分,降低偏向于硬件的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)難度。 (4)可擴展性強。 [參考教案] 1.展示與導入(第一課時) 師:同學們,我們經(jīng)過了四節(jié)課的學習,你們了解了哪些機器人的知識?。磕芙o我們介紹一下你的感受嗎? 學生:回憶自己的學習過程,并討論自己的學習心得。 師:在上節(jié)課的討論中,有的同學曾經(jīng)提出,機器人的工作不但依賴傳感器,也要依賴于計算機的編程,這樣機器人才能“健康”地成長。今天就讓我們來學習機器人編程。 (板書課題) 設計意圖:此部分的學習難度較大,學生學習存在一定的障礙,因此在設計教學過程時,因降低部分的難度,使得學習過程順暢。 2. 了解“學生機器人平臺”軟件 師:機器人的運動,不是在機器人本身所制定完成的,它必須要有強大的“后援團”,這個就是“學生機器人平臺”軟件 (打開相應的圖片,介紹幾種機器人平臺) 生:了解新界面。 師:“學生機器人平臺”軟件和我們過去學習過的哪些軟件有相似的地方呢? (1)FrontPage中網(wǎng)頁的編寫。 (2)Word中的流程圖。 師:它們有哪些相似的地方呢? (1) 界面類似。 (2) 流程圖的方式相似。 師:它們有哪些不同的地方呢? (閱讀課本,尋找答案) (教師最后引導總結,幫助學生找到其中的關鍵詞) 設計意圖:全班合作討論的形式,可以最大程度地激發(fā)學生合作學習的熱情。 3. 運行編程軟件(第二課時) 師:實戰(zhàn)開始了,我們要為學生機器人編程了,首先得讓它知道我們的意圖,請觀察以下得流程: (學生觀察教師操作并總結) (1)打開軟件 教師介紹主要的界面。 (2)新建程序 和原有軟件類似之處。 (3)設置系統(tǒng) 講解傳感器和串口的設置方法。 (4)加載圖形控件 講解圖形控件的概念。 (5)設置屬性 以“計算”控件為例。 (6)修改程序 移動、刪除、復制、粘貼等操作 (7)編譯程序 先保存程序,再編譯程序。 (8)下載程序 將機器人主板的接口與計算機接口相連,下載程序,注意“寫入成功”的字樣。 設計意圖:學生學習的難度較大,應留給學生較多時間去適應,幫助學生完成過程;老師作為過程的參與者,以輔導學生為主,不能替代學習。 4. 嘗試并交流 教師參與注意事項: (1)講解要詳細,速度可調(diào)整,可以就共性的問題全班交流,也可以放手讓學生互相交流。 (2)關注學生的反應,及時調(diào)整講課的頻率,保證教學效果。 有條件時,讓學生參與到實際過程中去。 設計意圖:此過程開放性較強,學生能夠有足夠的余地發(fā)揮自己的主觀能動性。 5. 總結 師:今天我們小組合作,完成了一個程序的編寫過程。部分同學還進行了展示。我們還對這些展示的作品進行了交流。大家有什么收獲? 生:討論學習心得。 師:在煙波浩淼的信息技術中,機器人的編程是應用較多的技術之一,在今后的學習中,我們要常常接觸到它。它是非??少F的技術,它改變了我們的生活,讓我們身邊多了許多豐富多彩的內(nèi)容,從今天起,讓我們好好學習,創(chuàng)作出優(yōu)秀的作品,來不斷充實我們的生活! 設計意圖:學習過程中,旨在幫助學生完成總結性評價,在復習回顧的基礎上完成對知識的整理,以便學生再次深入學習。 附送: 2019-2020年蘇科版小學信息技術《第17課 學生機 器人行走》教案(選修) [教學目的與要求] 1.認識和了解機器人直流電機的工作原理。 2.學會編寫機器人前進、后退和轉彎的程序。 3.學會編譯、下載程序。 4.以學生自學、合作學習的方式完成編寫機器人行走程序。 5.讓學生學會觀察、交流體會。 6.培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力、探索精神。 7.讓學生在解決問題的過程中體會成功的快樂。 8.利用所學的機器人知識解決現(xiàn)實生活中的應用問題。 [課時安排] 建議安排1課時。 [教學重點與難點] 1.重點:機器人前進、后退、轉彎程序。 2.難點:機器人左右轉彎,將程序?qū)懭霗C器人。 [教材分析與教法建議] 1.教材的地位與作用 本課是學生第一次學習通過編寫程序控制機器人的動作,對后面的學習有著良好的引導作用。開始可以讓學生回憶前面學習的機器人知識,然后引入到怎樣讓機器人動起來,指揮機器人完成指定的動作,引入本課的學習。也可以播放有關機器人比賽的錄像,讓學生欣賞,再引入本課的內(nèi)容。 本課重點讓學生學會“直流電機”控件的編程,明白“正轉”、“反轉”、“停止”的含義,特別是設置延時時,要盡可能多些,便于學生在調(diào)試機器人時能準確觀察到機器人的執(zhí)行步驟。教材中給出了機器人右轉彎的程序,讓學生探究出讓機器人左轉彎的方法。 在學生編好程序后,先編譯然后打開機器人的電源進行下載,特別要注意與機器人的通信方式,是串口通信還是USB口通信。在調(diào)試的過程中,如果機器人沒有按照程序去執(zhí)行動作,請學生再次檢查程序是否正確,并檢查機器人各端口的連接線是否連接正確。 2.教學方法指導 任務驅(qū)動法、自主探究法。 [參考資料] 直流電機是一種將電能轉換為機械能的裝置。直流電機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,它們非常適合用來控制小型移動機器人的前進、后退、轉彎等動作。 圖1 幾種DC電機的照片 直流電機工作時需要給電機轉子上的線圈通電。電流在線圈中流動便產(chǎn)生一個磁場,該磁場與線圈外固定的永久磁鐵產(chǎn)生的磁場相斥。這兩個磁場相互作用產(chǎn)生的力可推動電機轉子轉動。 用于描述電機電源要求和電機性能的參數(shù)有很多。其中,最基本的一個就是他的工作電壓(額定電壓),該電壓是驅(qū)動電機推薦使用的電壓。當實際電壓低于額定電壓時,大多數(shù)電機仍可以正常工作,但輸出功率要減小。另外,大多數(shù)廠家給出的電機額定電壓都比較保守,所以當實際電壓高于額定電壓時,電機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壽命為代價的。 電機的另一個性能參數(shù)是工作電流。電壓恒定時,電機上的電流與它的輸出功率成正比。當空載運行時,電機的電流最??;當負載增大到使電機堵轉的程度時,電機上的電流最大,該電流被稱為電機的堵轉電流,它也是電機在額定電壓下的最大工作電流。 通過電機的電流越大,電機產(chǎn)生的轉動力(或轉矩)就越大,這是電機轉子線圈與周圍永久磁鐵之間電磁場相互作用的直接結果。線圈中產(chǎn)生的磁場強度與通過它的電流大小成正比,而電機輸出軸上的轉矩與兩個磁場的強度直接相關。 評價電機性能的另一個參數(shù)是它的賭轉轉矩。這個轉矩是指電機在額定電壓下,被迫賭轉時所產(chǎn)生的轉矩大小,此時電機上的電流即為賭轉電流。對小電機而言,轉矩通常以盎司-英寸(1盎司=28.35克)為單位衡量(即距離電機轉軸中心為一英寸的力臂上所產(chǎn)生的直線里大?。?。 電機所提供的功率大小等于輸出軸的轉速與力矩的乘積。當電機自由轉動時(空載狀態(tài)),輸出軸轉速最大,但轉矩為零,此時電機不驅(qū)動任何機構,因此輸出功率為零(實際上電機也會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);當電機賭轉時,輸出最大的轉矩,但轉速為零,因此輸出功率也等于零。在兩種極限情況之間,輸出功率與轉速間呈一種拋物線的關系,如圖2所示。在其正常工作范圍的中部,電機產(chǎn)生的功率最大。 圖2 電機轉速、轉矩及輸出功率之間的理想曲線 圖中實線表示電機轉速與轉矩的關系。在該直線的右側,轉速達到最大(100%),而轉矩為零,這一點代表了電機空轉,沒有做任何有用功的情況。而在直線的左側,轉速為零,但轉矩達到最大值,這一點代表了電機因負載太大而賭轉的情況。圖中虛線表示電機的功率輸出,它等于電機轉速與轉矩的乘積。輸出功率的最大值位于電機正常工作范圍的中點,此時轉速和轉矩都不為零。- 配套講稿:
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