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2019-2020年蘇科版小學信息技術(shù)《第13課 機器 人的組成》教案（選修） ［教學目的與要求］ 1.學習機器人的組成。 2.能夠掌握機器人組件的知識。 3.學會理解機器人“器官”與人類的相同和不同點。 4.通過交流，了解每一部分組件的主要原理和用途。 5.培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)。 6.感受機器人的工作特點。 7.嘗試將機器人的各組件與實物對應(yīng)起來。 8.觀察機器人實物，體會機器人的組成特點。 ［課時安排］ 建議安排1課時。 ［教學重點與難點］ 1.重點：機器人的組成知識。 2.難點：學會將機器人實物與相應(yīng)的組件聯(lián)系起來。 ［教材分析與教法建議］ 1．教材的地位與作用 機器人組成是機器人部分的重要內(nèi)容，本課為機器人部分的第二課，學生在之前已經(jīng)初步了解了機器人的定義和發(fā)展歷史，在本課中，教師應(yīng)著重將機器人的實物引入課堂，讓學生擁有更多的感性認識，并在此基礎(chǔ)上形成較為完整的立體概念，為后續(xù)學習提供有利的引導。 本課的內(nèi)容順應(yīng)前面知識，在教學上應(yīng)保持教學內(nèi)容的延續(xù)、暢通，教學環(huán)節(jié)連貫，并能夠為后面課時的學習打下基礎(chǔ)，讓學生能夠順利形成一定的認知結(jié)構(gòu)，促進其信息素養(yǎng)的提高。 2．教學方法指導 機器人的組件介紹是機器人部分的重要內(nèi)容之一，在講授使用方式的時候，可以采用范例講解與學生自學相結(jié)合。因為本課知識點比較多，完全放手讓學生自學，對于部分基礎(chǔ)較弱的學生而言時間不夠，所以必要的實例講解可以大大提高教學效率。可以由教師演示范例，也可以鼓勵學生自我嘗試，利用講授法集體授課，來提高本課的教學效果。在學習本課之前，應(yīng)對學生進行必要的分組訓練，保證每位學生都能有一定的學習空間和機會。 ［參考資料］ 1.機器人雖然是由多種配件構(gòu)成的，但大致可分為4種。 －組織部：機器人的外型(身體，手，腿，腳，關(guān)節(jié)等)。 －傳感器部：識別外部環(huán)境的部分(視覺傳感器、聲音傳感器、嗅覺傳感器、觸覺傳感器等)。 －控制部：判斷識別到信息和抑制動作的部分(微型計算機)。 －驅(qū)動部：讓機器人實際動作的部分(馬達，液壓裝置，空壓裝置等)。 2.機器人的大腦：可以有很多叫法，可以叫做微控制器，微處理器，處理器或者計算器等，不過這都不要緊，通常微處理器是一塊芯片，而其它的是一整套控制器，包括微處理器和一些別的元件。任何一個機器人大腦就必須要有這塊芯片，不然就不能稱為機器人了。 3.傳感器：是機器人和現(xiàn)實世界之間的紐帶。但就目前傳感器技術(shù)而言，我們現(xiàn)在所能選用的傳感器或者說負擔的起的傳感器不多。根據(jù)傳感器的工作特征，可以分為光學傳感器（比如紅外傳感器）、聲音傳感器（比如microphone）、力傳感器（比如壓敏傳感器）、位置傳感器（比如陀螺儀）。后面的章節(jié)中，將詳細介紹這一組件。 4.機器人運動要靠程序來控制，編程語言是一種控制器能夠接受的語言類型，一般有C語言、匯編語言和basic語言，通常能被較高級的控制器直接執(zhí)行，因為在高級控制器里面內(nèi)置了編譯器能夠直接把一些高級語言翻譯成機器碼。 ［參考教案］ 1.復習與導入 師：上節(jié)課中，我們體驗到了機器人的魅力，同學們能說說你最喜歡的機器人有哪些嘛？為什么喜歡呢？ (學生發(fā)言) 師：我們生活中充滿了各種機器人應(yīng)用的例子，今天我們就一起來研究機器人的組成的問題。 (板書課題) 設(shè)計意圖：通過對已有知識的復習，引發(fā)學生的學習熱情，從而為新課的進行做好鋪墊。 2. 新授一：播放相應(yīng)的圖片 師：打開一幅機器人的“解剖圖”。 (學生觀察) 師：機器人有哪些主要組成部分呢？下面，同學們可以通過看書、或與旁邊同學小聲討論的方式，并參考教材中的內(nèi)容來學習。(教師巡視輔導) (學生自學教材中內(nèi)容，并研究) 生：回答機器人的組成。 師：歸納并總結(jié)，給機器人的組成確定概念，并鼓勵學生朗讀鞏固。 設(shè)計意圖：從已有經(jīng)驗出發(fā)，引發(fā)學生對熟悉實物的感覺，再在此基礎(chǔ)上理解信息的涵義，并能夠促進知識的遷移。 3. 鞏固一：畫線圖 師：(播放機器人的結(jié)構(gòu)圖。)誰能為它們連連線？ (學生練習) (注意：不能看書，憑印象作為判斷標準) 師：先請同學們打開教材，看看你的連線對不對。 師：同學們覺得要注意什么問題？ (學生討論) 設(shè)計意圖：幫助學生再次鞏固知識，掌握機器人的組成。并鼓勵學生自我嘗試，自我展示。 4. 新授二：認識部件 師：機器人的內(nèi)部有很多的部件，它們像我們?nèi)说钠鞴僖粯?，共同組合起來，完成很多種復雜的動作。 (教師打開一個機器人，請學生觀察內(nèi)部的組成，并范例演示) (學生觀看老師的講解) 提醒：注意分組的結(jié)合，保證每位學生都能夠參與到學習過程中去。 設(shè)計意圖：結(jié)合實際的生活，幫助學生更深地理解。 5. 鞏固二：加深理解 師：嘗試著來給機器人的“器官”命名，看看它的“學名”和你起的“小名”有哪些相似和相異的地方 (學生觀看學習后討論) 師：打開書本，看看你還希望知道哪些有趣的部件，在機器人的身體上找找它們。 設(shè)計意圖：再次鞏固學習的主題，幫助學生深化知識。 ６. 總結(jié)與回顧 師：今天我們討論了機器人的組件和主要器官的組合，機器人是個復雜的個體，在復雜的器官中，最主要的就是這些部件了，當我們了解到原理以后，我們就可以跟機器人做朋友了，歡迎大家繼續(xù)走進機器人的世界。 設(shè)計意圖：再次幫助學生梳理擴展知識。為后續(xù)學習打下良好的基礎(chǔ)。 附送： 2019-2020年蘇科版小學信息技術(shù)《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(shè)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(shù)手段理解“編程”的意義。 8.嘗試運行、設(shè)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(shè)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(chǔ)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(jié)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(shè)置，在今后的學習中起到了基礎(chǔ)性的作用，顯得尤為重要。在教師的教學中，要秉承打好基礎(chǔ)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(gòu)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(shè)置相應(yīng)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(gòu)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(yīng)的動作，如：前進、后退、轉(zhuǎn)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(shè)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(shè)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??？能給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(shè)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(shè)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(yīng)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(jié)，幫助學生找到其中的關(guān)鍵詞） 設(shè)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(jié)） （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(shè)置系統(tǒng) 講解傳感器和串口的設(shè)置方法。 （4）加載圖形控件 講解圖形控件的概念。 （5）設(shè)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(shè)計意圖：學生學習的難度較大，應(yīng)留給學生較多時間去適應(yīng)，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(guān)注學生的反應(yīng)，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(shè)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(jié) 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(shù)中，機器人的編程是應(yīng)用較多的技術(shù)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(shù)，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(shè)計意圖：學習過程中，旨在幫助學生完成總結(jié)性評價，在復習回顧的基礎(chǔ)上完成對知識的整理，以便學生再次深入學習。