第二章智能机器人程序设计初步 教学参考

第二章 智能机器人程序设计初步
第一部分 本章教学综述
通过本章的学习，学生将从程序和传感器两个方面入手，通过编程、传感器调节、实体搭建、程序调试等环节，学会智能机器人初步的程序设计知识，掌握实体机器人制作的基本技能。 21cnjy.com
在上一章的学习中，学生了解了智能机器人的基本概念、组成部分、工作原理、常见应用和发展趋势，并且接触了利用流程图来表达程序设计步骤，了解了机器人制作的基本流程。但学生对相关基本概念的了解还不够深入，对于编程以及机器人制作也理解尚浅，相关的基本技能还没有系统学习。
本章是智能机器人学习中最主要的一章，知识容量也是最大的，一共有八小节，占据了教材的大部份篇幅，其中的知识内容通过循序渐进由浅入深的方法进行安排，涵盖机器人制作中最基础的编程知识和硬件调试知识。如果说第一章的内容是引领学生来到机器人学习的大门前参观的话，这一章的内容则是正式开始带领学生进入这扇大门了。2·1·c·n·j·y
智能机器人制作大体可分为程序和硬件两大块的运用能力。学生的学习也主要是从这两个方面来进行的。要想更好地培养学生对这两方面知识的运用能力，最好的方法就是以具体的活动任务为核心，把两方面涉及的知识结合在一起来学习。本章教材在编写时就是从这个角度出发，根据所涉及的程序技能和硬件知识的在难度和接受顺序上的递进关系，分八小节设计了八个任务，每个任务都将带领学生完成一个不同的机器人制作，同时在程序和硬件知识的学习上逐步递进。
程序
任务
硬件
多次循环结构
1、画五角星
选择结构
2、制作胆小鬼机器人
红外避障传感器
3、拔河机器人
声音传感器
逻辑运算符、双重嵌套结构
4、楼道自动感应灯
光感传感器
5 、智能温控机器人
温度传感器、led显示器
变量和赋值语句、直到型循环
6、声控灯
三重嵌套结构
7、轨迹机器人
轨迹识别传感器
8、寻宝机器人
接近传感器
本章八小节中有三个活动小节，安排的内容有新的传感器但没有新的程序知识，因为活动课的主要目的是为了培养学生的自主动手和探究的能力，新的传感器的使用是为了鼓励学生的探究精神，而不安排新的程序知识是考虑到课堂容量和学生的学习能力，因为大部份学生是第一次接触编程，在学习程序知识的时候，仅仅是一节课一个实例的操作，学生对程序知识的运用能力还远远不够，活动课便于学生在新的任务制作过程中，把前几节课的学到的程序知识进一步强化。
一、教学目标
1．知识与技能
（1）掌握机器人程序编写开发环境软件的使用；
（2）掌握循环结构、选择结构、逻辑运算符、嵌套结构、变量和赋值语句等基本的编程知识；
（3）了解红外避障传感器、声音传感器、光感传感器、温度传感器、轨迹识别传感器、接近传感器等常用机器人传感器的使用。
（4）掌握机器人制作的基本技能，包括实体搭建、程序下载、运行调试。
2．过程与方法
（1）在具体的机器人制作过程中理解并掌握程序编写和硬件使用的知识。
（2）在任务驱动为主导的学习过程中，通过自主探究、小组合作的方式提高学生的学习能动性。
3．情感态度与价值观
（1）能举一反三，培养学生独立思考、发散思维的能力。
（2）培养学生积极探索、主动创新的能力。
（3）培养学生学习的合作精神和团队精神。
（4）通过具体的机器人作品的制作让学生理解机器人是受人类控制的，是为人类服务的。
二、教材分析
1．本章的作用和地位
本章是学生学习机器人制作的入门篇，也是本册教材最主要的内容，通过本章的学习，学生才能真正制作出机器人，也才有可能在此基础上更深入的学习更复杂的机器人制作知识。21世纪教育网版权所有
前一章的学习只是让学生接触和了解了机器人的基本知识，而本章是让学生知道如何“制作”机器人，学生学习的是机器人制作最基础的知识，学好本章，是学习下一章“智能机器人程序设计进阶”的前提。21·cn·jy·com
本章主要内容介绍
本章共为八节，以程序和硬件两大块的知识做为两条主线，把相关知识点通过一个个具体的机器人制作任务递进的铺开，同时把围绕这两条主线的其它知识比如开发环境的使用、硬件搭建的操作要领等知识分散在各个小节的任务中。
“第一节 设计画五解星的机器人” 的内容是了解程序开发环境，学会顺序结构程序和多次循环结构程序的编写。www.21-cn-jy.com
“第二节 制作胆小鬼机器人”的内容是让学生掌握选择结构程序的编写，熟悉高速电机模块的调用，学会使用红外避障传感器，学习机器人的仿真程序测试、实体搭建、程序下载和运行调试。【来源：21·世纪·教育·网】
“第三节 活动1：机器人拔河比赛”的内容是让学生在掌握新的硬件传感器——声音传感器的基础上，把上一节课的程序编写以及实体搭建的知识进一步掌握。21·世纪*教育网
“第四节 制作楼道自动感应灯”的内容是让学生掌握双重嵌套的选择结构的程序编写、逻辑运算符的使用，学会使用光感传感器。www-2-1-cnjy-com
“第五节 活动2：制作智能温控机器人”的内容是以实现用电子表格处理调查问卷数据为例，学习电子表格的实际应用，包括了调查问卷如何转化为数据清单、如何设计调查结果统计表、如何统计等完整的处理流程。
“第六节 制作声控灯”的内容是从具体数据表达需求去选择图表类型，运用技术创建图表，并美化图表。
“第七节 制作循迹机器人”的内容是通过一个自选课题的采集数据做研究的综合活动过程，掌握课题研究的流程和能力，并在研究的过程中学习运用电子表格作为一种辅助研究工具。2-1-c-n-j-y
“第八节 活动3：机器人寻宝比赛”的内容是
3．重点和难点分析
教学重点：
熟悉机器人开发环境中软件各个功能的使用；
掌握运用选择结构、循环结构、嵌套结构进行程序设计；
掌握机器人硬件传感器的调节方法，机器人实体搭建和运行调试的操作技能
教学难点：
变量和赋值语句的使用
多重嵌套结构程序的编写
机器人实体搭建时传感器以及程序的调节
三、教学建议
1．学情分析
在知识结构上，学生在在上一章的学习中，对“机器人”已经有一定的概念。对机器人的制作原理有一定的认识。但对于如何制作机器人还是很茫然的。
在心理特点上，对于制作机器人这样的内容，学生受好奇心驱使，学习兴趣是非常高的；
在操作能力上，由于大部份学生实际动手制作的实践经验不够，在机器人的实体搭建环节是比较薄弱的。
2．教学策略
深刻把握整章的知识分布，紧扣每一节课的教学重难点，配合教材制定出循序渐进的教学方案。
在任务驱动式教学的基础上，课堂开始可设计激趣导入来充分激发学生的学习兴趣，发挥其学习主动性。
合理运用moodle等先进教学平台，这将有利于自主探究、小组合作、评价反馈的开展和实施，能极大的提高课堂效率，给学生更多自主探究、动手实践的时间，更好地开展起合作，以此来弥补学生动手能力弱的问题。
本章正文内容设置了丰富的栏目，如：“问题”、“任务”、“交流”、“探究”、“实践”等，教师可以参考这些栏目，根据实际情况，灵活运用这些栏目开展教学。21教育网
四、教学评价
本章的教学评价可围绕机器人制作任务的完成情况，从学生的编程技能和硬件搭建两方面展开展开具体诊断性评价。同时，重视学生在学习过程中的表现，对于学生小组合作能力、独立思考自主探究能力、创新能力给予过程评价和终结性评价。21*cnjy*com
在评价主体上结合教师评价、学生小组评价、自我评价的方式。
把评价作为促进学生学习的重要手段，建立有利于创新能力素养培养的评价体系
五、课时建议
章
节
课时
第二章 智能机器程序设计初步
第一节 设计画五角星的机器人
1
第二节 制作胆小鬼机器人
1
第三节 活动1：机器人拔河比赛
1
第四节 制作楼道自动感应灯
1
第五节 活动2：制作智能温控机器人
1
第六节 制作声控灯
1
第七节 制作循迹机器人
1
第八节　活动3：机器人寻宝比赛
1
六、练习说明
“本章检查站”的参考答案：
（一）查漏补缺
1．８　，４５
2．１　, ０
3．通用变量１＝通用变量1+2
4．0,　1,　2,　3,　３
（二）实践鉴别
1．D。 2．D。 3．B。 4．C。 5．D。6．B。 7．B。8．D。
（三）问题实战