粤教版信息技术九年级上第4课制作“害羞”机器人教学设计
课题
制作“害羞”机器人
单元
第二单元
学科
信息技术
年级
九年级
学习
目标
知识目标：了解超声波传感器的用途和工作原理；了解超声波传感器的使用方法。
技能目标：理解害羞机器人的算法原理及程序；理解害羞机器人的设计与制作。
情感目标：制作害羞机器人，增强机器人探索的兴趣。
重点
应用超声波传感器侦测距离；理解害羞机器人的算法原理及程序；理解害羞机器人的设计与制作。
难点
编程实现“害羞”机器人。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
视频：《机器人走迷宫》
视频中的机器人能够走迷宫，其中一个有趣的动作就是，当靠近墙时，它就“害羞”地停止，让后转弯，好像长了眼睛一样，你知道其中的原理吗?这节课我们将制作一个“害羞”机器人，探索其中的奥秘。
思考
激发学生学习兴趣并快速进入学习状态
讲授新课
一、项目分析
(一)项目要求
制作一个外观如图所示的机器人，并让机器人产生“害羞”的动作。当人靠近时，它后退;当人远离时，它就前进。
(二)实现思路
1.根据项目需求选择合适的开源硬件，完成机器人硬件的组装。
2.编写程序，利用超声波传感器监测机器人和人之间的距离。当距离小于或等于临界值时，驱动机器人后退;当大于临界值时，驱动机器人前进。
(三)所需器材
本项目所需的器材如下表所示。
(四)所需软件
编程软件是 EDUArduino2.0，图形编程模块是ArduBlock。
二、探究新知
(一)超声波传感器
本项目中，超声波传感器的外观如图所示。
它的引脚共有4个，引脚名称和用途如表所示。
探究
到图书馆或上网搜索超声波传感器的有关知识，理解其工作原理。
超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号（通常是电信号）的传感器。
超声波是振动频率高于20kHz的机械波。它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。
不同的超声波传感器可测的距离不一样，例如HC-SRO4超声波传感器可提供2～400Cm的非接触式距离感测功能。
(二)超声波传感器测量距离
超声波传感器测距离是利用时间差测距法。
通过超声波发射器向某一方向发射超声波，从发射开始计时，超声波在空气中传播时碰到障碍物就反射回来，接收器在收到反射波时立即停止计时。
设超声波在空气中的传播速度为V ，而根据计时器记录测出发射和接收的时间差为△t，就可以计算出发射点距障碍物的距离S
即S＝V? △t /2
实践
用超声波传感器測量传感器和物体间的距离。
1.硬件接线
超声波传感器的TRIG和ECHO引脚，以及 Arduino传感器扩展板的数字引脚连接，这里TRIG连接传感器扩展板的数字引脚D2，ECHO连接数字引脚D3，硬件接线如下表所示
连接实物图如图所示
2.编写程序，在串口监视器中显示超声波传感器所测距离值(Cm)，如图所示。
探究
利用上述程序，把超声波传感器放在与物体的不同距离上进行测量，并把实际距离与超声波传感的测量值结果填入下表
探究发现，物体的实际距离(单位:cm)与超声波传感器的测量值（ ）(存在/不存在)误差，误差范围在（ ）内
三、项目实施
(一)硬件安装
主控板、传感器扩展板、电机扩展板通过垂直堆叠的方式连接。
超声波传感器与传感器扩展板的连线如表所示
直流电机与电机扩展板间的连线如表所示。
电机扩展板因为已经占用了主控板的数字端口D4、D5、D6、D7，所以传感器不能再用这4个端口了。
为了避免端口冲突，选择把超声波传感器的TRIC引脚连接到传感器扩展板数字引脚D2，ECHO引脚连接到数字引脚D3。
(二)算法设计
根据本项目的功能要求，算法流程如图所示。
(三)编写程序
用 ArduBlock编程实现上述算法，程序如图所示。
(四)效果检验
将程序上载到 Arduino主控板，运行机器人程序，测试机器人的行走情况。
探究
探究人与超声波传感器间的不同距离，检验机器人的反应，把结果记录在下表中
探究发现，机器人与人的距离（ ）(小于/大于)（ ）Cm，机器人（ ）(前进/后退);距离（ ）(小于/等于/大于)（ ）cm，机器人（ ）(前进/后退)。
实践与创作
1.设计一个不会跌落的机器人，当机器人走到桌子的边缘时，它会调整方向，始终不会从桌子上跌下来。
课堂检测
1.关于超声波传感器，下列说法正确的是( )
A.超声波的率很低 B.可以用它来侦测距离
C.超声波有三根连接线
D.超声波传感器的Trig和Echo针脚要连接在主控板的模拟端口上2.下列应用情景，不能用超声波传感器实现的是( )
A.测量人的身高 B.测量与墙壁的距离
C.测量光线的亮度 D.测量是否有障碍物
通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。
通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。
学生小组间讨论，共同完成任务，并分组汇报。
通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。
学生小组间讨论，共同完成任务，并分组汇报。
通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务，
通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务
培养学生动手操作能力，并且锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。
通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务，
培养学生独立完成练习的能力。
课堂小结
分小组总结归纳，教师补充。
各组汇报总结，其他小组成员做补充。
锻炼学生的总结能力，逻辑思维、语言表达能力。
布置作业
1、设计一个靠着墙走的机器人
板书
一、项目分析
(一)项目要求
(二)实现思路
(三)所需器材
(四)所需软件
二、探究新知
(一)超声波传感器
(二)超声波传感器测量距离
三、项目实施
(一)硬件安装
(二)算法设计
(三)编写程序
(四)效果检验
课件26张PPT。信息技术粤教版 九年级上第4课 制作“害羞”机器人
------超声波传感器及其应用机器人走迷宫新知导入 视频中的机器人能够走迷宫，其中一个有趣的动作就是，当靠近墙时，它就“害羞”地停止，让后转弯，好像长了眼睛一样，你知道其中的原理吗?这节课我们将制作一个“害羞”机器人，探索其中的奥秘。新知讲解(一)项目要求 制作一个外观如图所示的机器人，并让机器人产生“害羞”的动作。当人靠近时，它后退;当人远离时，它就前进。一、项目分析新知讲解 1.根据项目需求选择合适的开源硬件，完成机器人硬件的组装。 2.编写程序，利用超声波传感器监测机器人和人之间的距离。当距离小于或等于临界值时，驱动机器人后退;当大于临界值时，驱动机器人前进。(二)实现思路新知讲解(三)所需器材本项目所需的器材如下表所示。新知讲解(四)所需软件新知讲解(一)超声波传感器二、探究新知 本项目中，超声波传感器的外观如图所示。 它的引脚共有4个，引脚名称和用途如表所示。新知讲解 到图书馆或上网搜索超声波传感器的有关知识，理解其工作原理。 不同的超声波传感器可测的距离不一样，例如HC-SRO4超声波传感器可提供2～400Cm的非接触式距离感测功能。 超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号（通常是电信号）的传感器。 超声波是振动频率高于20kHz的机械波。它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。新知讲解(二)超声波传感器测量距离超声波传感器测距离是利用时间差测距法。 通过超声波发射器向某一方向发射超声波，从发射开始计时，超声波在空气中传播时碰到障碍物就反射回来，接收器在收到反射波时立即停止计时。 设超声波在空气中的传播速度为V ，而根据计时器记录测出发射和接收的时间差为△t，就可以计算出发射点距障碍物的距离S即S＝V? △t /2新知讲解1.硬件接线。用超声波传感器測量传感器和物体间的距离。 超声波传感器的TRIG和ECHO引脚，以及 Arduino传感器扩展板的数字引脚连接，这里TRIG连接传感器扩展板的数字引脚D2，ECHO连接数字引脚D3，硬件接线如下表所示连接实物图如图所示新知讲解 2.编写程序，在串口监视器中显示超声波传感器所测距离值(Cm)，如图所示。新知讲解 利用上述程序，把超声波传感器放在与物体的不同距离上进行测量，并把实际距离与超声波传感的测量值结果填入下表 探究发现，物体的实际距离(单位:cm)与超声波传感器的测量值（ ）(存在/不存在)误差，误差范围在（ ）内新知讲解(一)硬件安装三、项目实施主控板、传感器扩展板、电机扩展板通过垂直堆叠的方式连接。 超声波传感器与传感器扩展板的连线如表所示 直流电机与电机扩展板间的连线如表所示。新知讲解 电机扩展板因为已经占用了主控板的数字端口D4、D5、D6、D7，所以传感器不能再用这4个端口了。 为了避免端口冲突，选择把超声波传感器的TRIC引脚连接到传感器扩展板数字引脚D2，ECHO引脚连接到数字引脚D3。新知讲解(二)算法设计 根据本项目的功能要求，算法流程如图所示。新知讲解(三)编写程序用 ArduBlock编程实现上述算法，程序如图所示。新知讲解(四)效果检验新知讲解 探究人与超声波传感器间的不同距离，检验机器人的反应，把结果记录在下表中 探究发现，机器人与人的距离（ ）(小于/大于)（ ）Cm，机器人（ ）(前进/后退);距离（ ）(小于/等于/大于)（ ）cm，机器人（ ）(前进/后退)。实践与创作课堂检测1.关于超声波传感器，下列说法正确的是( )
A.超声波的率很低 B.可以用它来侦测距离
C.超声波有三根连接线
D.超声波传感器的Trig和Echo针脚要连接在主控板的模拟端口上2.下列应用情景，不能用超声波传感器实现的是( )
A.测量人的身高 B.测量与墙壁的距离
C.测量光线的亮度 D.测量是否有障碍物BC课堂小结总结本节课所学内容板书设计一、项目分析
(一)项目要求
(二)实现思路
(三)所需器材
(四)所需软件
二、探究新知
(一)超声波传感器
(二)超声波传感器测量距离三、项目实施
(一)硬件安装
(二)算法设计
(三)编写程序
(四)效果检验1、设计一个靠着墙走的机器人作业布置谢谢21世纪教育网（www.21cnjy.com) 中小学教育资源网站 有大把高质量资料？一线教师？一线教研员？
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