第一篇：中小學機器人活動的實踐和探討

中小學機器人活動的實踐和探討

為培養創新型人才 高密一中自２００１年就開始了對電腦機器人教學的探索研究。２００２年正式啟動高密一中人工智能機器人實驗室計劃。學校由科教處牽頭成立了電腦機器人實驗教學領導小組，整合了信息技術教研室、通用技術教研室、物理實驗室和科技創新實驗室的核心資源 先后投資近３０萬元，建成了濰坊市首個電腦機器人實驗室。自成立至今陸續取得了不少成績，２００３年６月獲山東省中小學電腦機器人比賽高中組二等獎；２００４年１月獲全省首屆青少年電腦機器人競賽一等獎；２００４年２月獲全國第四屆青少年電腦機器人大賽三等獎；２００５年６月獲山東省第三屆電腦機器人比賽高中組一等獎。２００５年８月代表山東省參加全國比賽，并取得全國第三名的好成績??

現在智能機器人發展方興未艾，智能機器人教育正在逐漸步入廣大中小學校學生課堂，如何搞好機器人教學活動值得廣大教師共同關注。經過幾年來的探索和實踐，我們建立起了以必修課為面、活動小組為線、競賽項目為點，點線面相結合、具有良性循環的教學鏈條，取得了優異的成績，多次在國家級比賽中獲獎。下面把開展有關機器人教學做法與嘗試，奉獻給同行，以拋磚引玉，更好地促進機器人教學的開展。做好宣傳，破除神秘感

電腦智能機器人是現代信息技術廣泛應用于日常生產生活、科研、國防、教育等眾多行業的一個嶄新的事物，對于廣大教師來說比較陌生，對于多數同學對之了解很少甚至根本不了解，因此加強宣傳必不可少。可以通過舉辦機器人種類、應用、結構等知識展覽、國內外機器人比賽成果展覽，甚至可以制作專門的機器人網站等形式進行宣傳，既可以讓學生對機器人知識有一定的了解，又可以吸引、聚合有興趣、有特長愛好機器人 的學生參與到電腦智能機器人學習活動中來。為進一步學習機器人的有關知識打下一定的基礎。

完善措施，保障機器人教育正常開展

學校在資金、人員、活動組織、管理等方面提供保障，通過成立智能機器人教學研究基地或者試驗室，建立智能機器人教學教研制度，加強校本課程的開發。開展智能機器人活動時，可以必修、選修和活動課等形式靈活搭配，同時根據學校現有機器人的數量、種類、活動場所、報名參加活動的學生和輔導教師的多少等，采取自愿報名和教師選定相結合，擇優選拔成立一個或幾個活動小組，促進活動的開展。

步步為營，扎實推進機器人教學

1.教師要做好機器人活動的準備。參與機器人教學的教師要按照電腦智能機器人比賽規則制作好場地，創設機器人活動所需的環境；擇優選購符合比賽要求的成型機器人或者自己打造制作機器人。同時，做好機器人活動相應需要的物品，如電源、馬達、傳感器、維修工具等物資的準備。

2.選學生要慎重。要精心選材，打好基礎，以興趣為主，考查學生的各種素質，通過面試、問題測試、活動測試來考查。競賽涉及到很多難度較大的數學知識，并且范圍不限定，需要找物理、電子技術、程序設計知識相對其他同學有廣泛基礎的學生做選手，并且選手還要具備較強的自學能力。具體可以參考本地、本省的獲獎人數、參賽人數，充分考慮學生的能力和時間，慎重確定輔導人選。3.目標要長遠。比賽的目的是培養學生的特長和科技創新意識，因此我們不能為比賽而比賽，更不能臨時抱佛腳。要注意培養苗子，選手的訓練目標要長遠。培養學生要以平常心對待參賽，以增長自己的才干為主要目的。這樣，也容易處理與其他學科的學習關系和心理協調性。

4.科學地訓練。要注重學習習慣與學習能力培養，要注重情感的培養，更要重視個性培養即創新精神的養成。在專職教師帶領下，進行有計劃、有組織地指導與培訓。避免放羊式的自由散漫地學習。在訓練中要講究傳、幫、帶，形成團隊合作、相互學習的氛圍，最大限度地激發學生的合作意識。

5.搞好分組教學。根據活動小組成員的多少、實際水平和機器人的臺數，分成機器人滅火、機器人足球、機器人舞蹈、機器人賽跑等小組，制定周密可行活動的計劃，確定活動時間，選定活動的內容，為活動打下良好的基礎。

6.讓學生逐步成長為機器人活動的主人。教學活動中，教師不要大包大攬甚至一切包辦，要堅持任務驅動與問題激勵相結合的原則，充分發揮學生的主動性。通過不同的方法為智能機器人編寫程序，提高邏輯思維能力、規劃能力、提高學生分析問題和解決問題的能力；通過完成任務和模擬項目使學生在為機器人擴充接口的過程中學習有關數字電路方面的知識，在組裝機器人的過程中培養學生的動手能力、協作能力、創造能力和綜合能力。多打比賽，提高學生競技水平

“養兵千日，用兵一時”，通過參加正規比賽，進一步提高學生的機器人組裝、程序編寫水平，同時培養學生仔細認真、周密嚴謹、靈活主動、隨機應變、大膽沉著、積極合作的優秀品質，全身心投入比賽，增強學生實戰的本領。這種做法，不僅有效地培養了學生的自主、創新和實踐能力，而且提高了機器人應用水平，效果十分明顯。

注重師資隊伍的建設和培訓

搞好機器人活動，對教師同樣是一個挑戰。由于機器人活動是一個嶄新的領域，教師也有許多不懂的地方，再者機器人技術本身也在不斷進步，教師要與時俱進，不斷地學習進步。要逐步學會甚至精通與機器人有關的技術如電子技術、單片機原理和編程、傳感器技術等等。“他山之石，可以攻玉”，通過外出培訓，不斷加強自我培訓，積極開展各種教研活動或網絡教研活動，或下載比賽的視頻、圖片等資料，或通過論壇、QQ等虛心向參賽成績好、經驗多的教師和隊員進行交流溝通、學習借鑒，汲取精華，為我所用，不斷加強探索與實踐，使機器人教學更好地促進學生的全面發展。

第二篇：中小學機器人培訓市場分析

中科機器人：中科機器人是中科院孵化企業中科鷗鵬推出的，其自上而下，從大學到小學推出了一系列教育機器人。其中小學教育機器人是源于美國最出名的教育機器人公司PARALLAX推出的寶貝車系列，獨辟蹊徑的開發了金屬件拼裝各種套件，并編寫了配套的教材。比較適合6歲以上學生，年齡再小不會用工具就不適合了。它的特點比較鮮明，就是金屬片拼裝，電路自由搭建，PBASIC語言編程。優點：金屬片拼裝結構逼真，這在國內是首創的；電路可以自由搭建可以讓學生更好的學習傳感器的工作原理；并且不局限于圖形編程，而是只作為一個過渡。缺點：算是后來者，市場占有率還比較小，推廣宣傳力度不夠，課程體系及配套教材還有待完善。后勁很強，潛力很大，推薦6歲以上學生學習。

樂高：國內西覓亞和搭搭樂樂都是以樂高產品為機器人教學平臺，樂高源于丹麥，以玩具起家。樂高教育機器人的特點是塑膠積木拼裝，圖形軟件編程，傳感器和控制器封裝，不對外開放。樂高機器人培訓比較適合4~8歲的學生，年齡再大就感覺沒什么東西可以學了，此外，由于傳感器和控制器不對外開放，學生也不能更好了解其工作的原理。優點：產品比較成熟，結構拼裝簡單，編程容易。缺點：由于源于積木玩具，一直無金屬拼裝件，學生不用使用工具，不能更好的提高學生的動手能力，結構模型不逼真；圖形編程局限于自己的傳感器，不具有開放性，適合編程入門但不適合一直學習；傳感器和控制器封裝，學生直接拿來用，使用簡單但不能讓學生更好的理解其工作原理。畢竟樂高做玩具起家，玩具才是他的老本行。推薦幼兒學習，多動手，多動腦。

好小子：來自臺灣，可以說是一家大匯總的機器人培訓機構，其本身開發一些面向幼兒學生的塑料拼裝積木套件（類似益智玩具），再大的學生都是直接引入其它現成教育機器人產品，不自己開發，比如樂高的、廣州中鳴的，parallax的寶貝車系列。由于器材和教材直接引入，所以給人的感覺就是不成系列，本身消化也不夠。其8歲以上學生采用C語言編程，對這個年齡段的學生來說還是有點難度。其開發的幼兒課程和器材還是很不錯的，推薦幼兒學習，但適齡兒童不推薦繼續學習。

國內的廣州中鳴和韓端是教育機器人器材提供商，本身不怎么做機器人培訓。他們的積木拼裝讓人很容易想到樂高的，也有類似樂高的圖形編程軟件。但總體上沒有樂高做的精致，當然價錢會便宜一些。有一些小的機器人培訓機構也采用他們的器材。

另外還有像東莞博思，上海未來伙伴等教育機器人生產企業，其強項是做競賽機器人，適合學生參加比賽，但作為系統的機器人學習當然就不行了。

第三篇：中小學機器人教育開發與應用心得體會

中小學機器人教育開發與應用心得體會

書院街小學 孔德鵬

一、在中小學開展的機器人教育具有重要的意義。主要體現在以下幾個方面：

１．促進教育方式的變革，培養學生的綜合能力

在機器人教育中，課堂以學生為中心，教師作為指導者提供學習材料和建議，學生必須自己去學習知識，構建知識體系，提出自己的解決方案，從而有效培養了動手能力、學生創新思維能力。

２．有效激發學習興趣、動機 “寓教于樂”是我們教育追求的目標。這也是當前教育游戲成為當前研究熱點一個原因。學習興趣是學生的學習成功重要因素。機器人教育可以通過比賽形式，得到周圍環境的認可和贊賞，能夠激發學生學習的興趣，激發學生的斗志和拼博精神。

３．培養學生的團隊協作能力

機器人教育中大多以小組形式開始，機器人的學習、競賽實際上是一個團體學習的過程。它需要學習者團結協作，包容小組其他成員的缺點和不足，能夠與他人進行有效溝通與交流。在實踐鍛煉中提高自己的團隊協作能力，其效果比普通的教育方式、方法更加有效。

４．擴大知識面，轉換思維方式

在機器人的學習過程中，通過制作機器人過程中的實際問題解決，可以學到模擬電路、力學等方面知識，不但對物理學科、計算機學科的教學起到促進作用，同時也擴大、加深了學生科學知識；通過完成任務和模擬項目使學生在為機器人擴充接口的過程中學習有關數字電路方面的知識；通過為機器人編寫程序，不但學到計算機編程語言、算法等顯性知識，更有意義的是通過為機器人編寫程序學到科學而高效的思維方式，邏輯判斷思維、系統思維等隱性知識

二、中小學機器人教學活動的幾點做法：考慮到中小學生和機器人課程的特點，為培養學生的綜合設計能力和創新能力，本人認為機器人教學應該在教學內容、教學方法、教學組織方面一改其它課程的教學模式，走出一條新的路子來。

1、教學內容 ：機器人教學應注意學生知識廣度的學習。雖然僅通過一門課程來擴充學生的知識面效果有限，但是由于機器人的設計涉及到光機電一體化、自動控制、人工智能等多方面問題，既有硬件設計也有軟件設計，所以是讓學生了解和掌握大量知識的絕好機會。知識不追求深度，只要求廣度。例如在確定教學內容時，注意力不要僅放在競賽用輪式成品機器人上，還應該關注單片機、嵌入式CPU、各種傳感器、電機、機械部件等軟硬件技術在機器人和自動化技術上的應用。

2、教學方法：應根據學段和學科情況選擇不同的綜合設計教學方法。如：小學階段可讓學生完成輪式競賽用機器人的功能模塊組裝的設計；初中階段可進行生活與學習中實用機器人的創意設計；高中信息技術課中可重點對機器人智能軟件算法進行設計；而高中通用技術課中可重點對機器人的電氣部分、傳感器部分、動力部分和機械部分進行相關設計。總之，教學方法應該側重綜合設計，而不是放在問題的分析上。

3、教學組織 機器人教學應事先營造好供學生動手動腦進行設計活動的環境。提供必要的設備和工具（包括工具軟件），組織學生進行探究式學習，特別應注意探究式學習三個要素（任務驅動、協作學習、教師引導）的構成，讓學生能夠充分化動手。同時，還應提倡設計過程的規范化，用于提高學生的綜合設計能力。教學活動不僅在課堂上進行，還應組織學生在課余時間做適當的工作，以保證教學的完整性和有效性。

教育機器人活動受到越來越多的師生歡迎，教育機器人必將為我國的素質教育做出應有的貢獻，教育機器人的前途是光明的。

第四篇：全國中小學機器人教學參展教案

機器人教學評占教案

1、《機器人衛士》教學設計

…………………………浙江省嘉興市實驗小學 陸志剛

2、奔跑吧，助力車

………………………天津南開區科技實驗小學 姚湘君

3、不會碰壞的機器人

………………………四川省宜賓市人民路小學 向華

4、考古探秘——機器人的前進與后退 ……………………………山東省濟南育文中學

5、足球機器人的熱身訓練

………………………………山東省肥城實驗小學王洋

6、機器人課程設計：小伙伴咱們一起走

…………………遼寧省大連市中山區葵英小學 于向陽

7、《機器人去哪兒？》教學設計

………………………江蘇省南京市瑯琊路小學 王蕾

8、機器人小助手之模擬推窗任務

…………………………湖北省武漢市武漢小學 康寧

9、前進！智能車

……………………黑龍江省哈爾濱市鐵嶺小學 蔣靖

10、《機器人的眼睛——超聲波傳感器》教學設計 …… ……………………河南省開封市二師附小劉冕

11、循跡機器人 …………北京理工大學附屬小學梁瀠

董皓

12、機器人直行

………………………安徽省銅陵市東方紅小學 陳浩

13、《機器人穿越浮橋》教學設計

………………………浙江省杭州市丁蘭實驗中學翁國軍

14、賦予機器人聽覺和視覺

………………………………天津市匯森中學崔婷婷 15、3D虛擬機器人滅火

………………四川省成都七中育才學校三圣分校李歡

16、走進巔峰之戰——機器人足球

………………………遼寧省沈陽市教育研究院 王雙

17、機器人沿線走

…………………江蘇省連云港市新海實驗中學 孫麗麗

18、讓你的小車跑起來

……………………吉林省長春市第五十六中學 柏峰

19、機器人巡線行走

……………………………吉林長春汽開區九中 張立城 20、《牽手機器人快樂足球賽》

…………………黑龍江省哈爾濱市征儀路學校 王磊

21、《機器人初體驗》教學設計

…………………………廣東省佛山市張槎中學 駱春明

22、《機器人走迷宮》教學設計

…………………………………深圳市高級中學余海燕

23、機器人走四邊形

……………………………北京市奶子房中學王麗萍

24、讓機器人動起來

………………安徽省合肥市第四十二中學中學蔡蕾

25、創意 LED ……………………南京師范大學教育科學學院 張麗芳

26、迷你小風扇

……………………北京師范大學南湖附屬學校 王娟琴

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參賽教師信息表

（小學組）

序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 上課 教師 王蕾 陸志剛 陳浩 梁瀠 于向陽 董皓 王洋 姚湘君 康寧 向華 蔣靖 劉冕 教師單位

江蘇省南京市瑯琊路小學 浙江省嘉興市實驗小學 銅陵市東方紅小學 北京理工大學附屬小學 遼寧省大連市中山區葵英小學

山東省濟南育文中學 肥城市實驗小學

天津市南開區科技實驗小學

武漢小學 宜賓市人民路小學校 哈爾濱市鐵嶺小學校 開封市第二師范附屬小學

教學內容 機器人去哪兒 機器人巡邏員 機器人直行 循跡機器人 小伙伴咱們一起走 考古探秘——機器人的前進與

后退

足球機器人的熱身訓練 奔跑吧，助力車 機器人小助手之模擬推窗任務

不會碰壞的機器人 前進！智能車

機器人的眼睛——超聲波傳感

器

備注

（中學組）

序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 展 示 上課 教師 孫麗麗 翁國軍 蔡蕾 王麗萍 王雙 崔婷婷 余海燕 駱春明 張立城 柏峰 李歡 王磊 張麗芳 王娟琴 教師單位

江蘇省連云港市新海實驗中學 浙江省杭州市丁蘭實驗中學

安徽合肥 42中學 北京市奶子房中學 沈陽市教育研究院 天津市匯森中學 深圳市高級中學初中部 廣東省佛山市禪城區張槎中學 吉林省長春汽車經濟技術開發

區第九中學

長春市第五十六中學 成都七中育才學校三圣分校

哈爾濱市征儀路學校 南京師范大學 北京師范大學南湖附屬學校

教學內容 機器人沿線走 穿越浮橋 讓機器人動起來 機器人走四邊形 破解機器人足球 賦予機器人聽覺和視覺

機器人走迷宮 機器人初體驗 機器人巡線行走 讓你的小車跑起來 3D虛擬機器人滅火 牽手機器人快樂足球賽

創意 LED 迷你小風扇

備注

●本列表非上課順序，上課順序將在抽簽后張貼于上課地點。

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《機器人衛士》教學設計

浙江省嘉興市實驗小學陸志剛

教學內容：浙江省編小學信息技術教材六下第三單元第15課

教學設計思路與理念：本課教學內容是整套浙江省編小學信息技術教材的最后一課，以機器人衛士巡邏為載體，進行機器人編程思維教學（重點為循環語言的理解與應 用）。此教學內容，對于學生而言需要相應的邏輯思維能力以及機器人編程為基礎。本次教學，學習者是五年級學生，邏輯思維能力相對六年級而言，可能相對弱一些，但經過了解本次上課的五年級學生，在該校信息技術校本課程中，接觸過仿真機器 人，有一定的編程基礎。因此結合本堂課的教學內容，以及學生原有的基礎，基于 “項目學習”的學習模式，從分析實現機器人衛士如何實現巡邏的問題入手，重點 通過研究、尋找解決方案（編程思維及方法：從生活語言到梳理環節到轉化為流程 圖到編程實現），充分理解循環的意義與作用，在此基礎上引導學生自主編程、有效 調試，優化程序從而解決問題，使機器人巡邏實現。最終讓學生在編程思維，調試、觀察，分析問題、解決問題等能力方面，能更大的進步與提高。教學目標：

1.了解循環的基本原理及作用。

2.初步學會使用循環的方法解決實際問題，完成機器人衛士巡邏的任務。

3.通過引導學生分析、研究、解決、發現問題的過程，培養學生綜合學習能力，提 升學生的編程思維。

教學重點：初步學會使用循環的方法解決實際問題，完成機器人衛士巡邏的任務。教學難點：理解什么是循環

教學策略：項目學習；任務驅動；知識遷移與對比；合作學習； 教學準備：機器人，下載線，機器人調試場地，學習任務單 教學預設過程：

一、讀一讀，溫故知新

（一）讀一讀程序，給程序改錯

師出示錯誤程序：這是上節課有同學沒有按要求調試成功的程序，你能說說 原因，并修改嗎？

第一題：機器人向前直走50厘米，然后停止。第二題：機器人向右轉90度，然后停止

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1.沒有結束程序語句，增加停止電機模塊 1.4-1.8秒之間。

2.轉彎數值設定過大，可取值

（二）師根據學生的意見，下載修改好的程序并調試。

【設計意圖】：回顧上節課的內容，培養學生讀程序的能力，并為本節課的學習鋪墊。

二、走一走，梳理環節

談話引出任務：要讓機器人要圍繞校園巡邏一周，可以怎么實現？

（一）請學生到調試場地看一看，并在“任務單一”上，畫一畫，寫一

寫，同桌兩人可以互相說一說。

（二）反饋交流：師板書

【設計意圖】：基于“項目學習”模式，結合實際的場地模型及任務，讓學生分析問 題，尋找解決方案。

三、填一填，提煉指令，理解循環

（一）師：接下來我們把具體的環節再細化，具體到機器人聽得懂的每一個動作，我們可以怎么想？

（二）討論交流

（三）填寫“任務單二”，同學左右之間可以互相交流、討論。

（四）反饋“任務單二”，通過對任務單二的反饋交流，基于學生完成任務的差

異，激發學生對于循環簡便方法需求，引出循環概念，充分引導學生理解 循環。

（五）講解循環模塊。

【設計意圖】：引導學生從生活化語言到提煉程序指令，再到核心指令循環理解，通 過參與、思考、填一填等互動活動，突破難點，提升學生的編程思維。

四、編一編，調試程序

（一）請同學根據“任務單二”完成的流程圖，嘗試編寫程序，調試程序，完成

任務。

（二）問題反饋：引導學生仔細觀察機器人的狀態，反饋調試過程中遇到的問題

及提出解決方案。

（三）進一步進行調試，優化程序。

（四）師巡視。

【設計意圖】：基于前期的充分鋪墊，編寫程序水到渠成。調試成為本環節的重 點，引導學生反饋調試過程中機器人遇到的問題，找出原因，修改程序，培養學 生通過觀察機器人運行狀態，發現問題、分析問題、解決問題的能力。

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五、玩一玩，嘗試挑戰（拓展任務）

先完成巡邏任務的同學，可申請領取拓展任務單，進一步進行研究。（巡邏長 方形校園）

【設計意圖】：以分層教學為理念，提供給先完成的小組更具挑戰性的任務。

六、說一說，總結引申

（一）師總結

（二）引申：在實際生活中，我們通過循環次數來控制機器人巡邏，是不是 最佳方案，有沒有什么問題？你覺得可以怎么解決？

【設計意圖】：課已終意未盡，學生對機器人的熱情需要不斷地給予肯定，不斷 地給學生新的探索方向，有助于學生對機器人程序設計的深入研究。

七、關于課堂教學預設的初步反思： 1.“做中學、學中悟”“授人以漁”的理念踐行

在機器人教學活動中，對學生的協作能力、思維能力要求很高，在教學過程中如何 巧妙地設計教學活動，讓學生可以全身心的參與其中，在研究、交流、實踐活動中 不斷摸索方案、提煉經驗，從而解決實際問題，形成一套簡單的思維模式，為將來 學習、生活奠基。

2.“讓課堂充滿思考的元素”，注重思維訓練的課堂探索

信息技術的課堂教學已經不能再停留在為技術學習而學習了，課堂中如何讓學生可 以得到思維的訓練，將課堂中所學的知識轉化為生活經驗，將非智力的技能充分為 學習生活服務，也就是需要給學生一個生活應用而學習氛圍。

分析問題解決問題有很多的方式方法，課堂中借助板書引領、課件協助，將本課的 教學難點得以分解，師生共同研究方案、探索方法，努力實現方法的學習與思維的 訓練。

3.“一個都不能少”，多種形式相結，關注全體學生。

機器人課堂實踐，特別是實體機器人課堂教學，因學生的個體差異以及教學載體的 特殊性，學生的參與、思考、研究的興趣、積極性都會有所差異，課堂中如何關注 全體學生，讓每個孩子可以得到研究、學習、肯定，這也是我們需要思考的問題。在課堂組織形式上，根據學習任務的難易程度以及學生的實際情況：合作學習、教 師個別指導與單獨探究相結合。教學過程中，教師引導學生相互幫助鼓勵，相互討 論分析問題、互相協作調試測試，針對動手能力較弱，性格比較內向的孩子，需要 教師俯下身來，仔細觀察孩子的操作實踐、認知聆聽孩子們的學習需求，及時給予 個別指導。

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4.“以學定教”，基于學生學習需求的動態課堂推進

課堂的預設只是一個框架，學生對學習內容會有自己的學習需求，有的側重于邏 輯性的程序思維，有的側重于動手探究的實踐觀察，有的側重于經驗總結的歸納提升。在機器人課堂中由于載體的特殊性，我們需要關注的內容將變得很多，動態生成的課 堂需求也會隨之增加。因此，整個組織過程需要動態調整，用具有層次的小問題、小 提示給學生以幫助，用符合學生特色的課堂語言引導學生積極參與課堂研究。

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課題：奔跑吧，助力車

授課人：天津南開區科技實驗小學姚湘君

課時安排 1 1．使用 BDS機器人套件進行助力車的搭建。

2．認識冠狀齒輪和 T型軸套，并在實驗中發現齒輪結構是如何進行

教學目標 傳動的，3．通過實踐活動，培養學生的觀察分析能力和實踐操作能力，激發 學生探究科學的濃厚興趣。

教學重點 教學難點 教學方式 教學準備 使用 BDS機器人套材搭建助力車，并進行力的傳動過程分析。認識異性齒輪在傳動過程中的作用 實踐活動式

BDS機器人套材，PPT，PC 教師活動

學生活動

談話導入

展示已經做好的助力車，談話：助力車是 我們平時常見的玩具之一，今天這節課我 們就一起來制作一部簡易的助力車，并且 研究一些和助力車有關的話題。

誰來說說，你覺得這樣的一部助力車應該結合草圖自由發言：說明助力車的結構 是有哪些部分組成的？每部分起到什么作和作用 用？ 相應板書： 地盤——框架 車輪——移動 橡皮筋——動力 軸——傳動

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出示 t型軸套和冠狀齒輪圖片

個零件，你們知道他們叫什么？它們在機 械結構中起到什么作用呢？ 板書：t型軸套 冠狀齒輪

在活動記錄紙上寫下這兩個零件的作用

今天的助力車搭建活動，我們要用到這兩的假設。

談話：每個小組同學都會拿到一盒材料和每個小組展示小車是否能夠正常工作 一張圖紙。請大家根據圖紙來搭建一部簡 易助力車，然后試試你們的助力車是否能 夠正常工作，如果能夠正常工作的話就做 一個標記。如果不能正常工作的話找找問 題出在哪里，然后進行修改。

仔細觀察一下助力車是怎樣前進的？在前學生觀察助力車運動過程中軸、齒輪、進過程中齒輪、軸、車輪的工作狀態是什車輪的轉動方向，并進行記錄。分析當 么樣的？在記錄紙上用符號表示出來。

冠狀齒輪與直齒輪相互配合工作時的作 用。

給學生發放長度不同的橡皮筋作為動力進測試影響小車前進動力的因素是什么？ 行助力車動力因素的分析

通過測試填寫相關表格，了解助力車前 進的距離和橡皮筋產生的動力有關。奔跑吧！助力車

直齒輪

板書設計

冠狀齒輪

改變力的方向

橡皮筋

決定行駛距離

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第十三課 不會碰壞的機器人

四川省宜賓市人民路小學向華

一、教材分析：

根據?四川省義務教育課程改革實驗教科書《信息技術》?編寫意圖，本冊為小學 高段綜合能力培養階段。本冊主要包括 LOGO語言和智能機器人教學，前半部分以 LOGO語言為載體學習計算機語言的概念、命令格式、程序（過程）的結構和設計思 想。后半部分主要依托機器人活動，培養學生對智能機器人的興趣，了解現代機器人 的發展趨勢，通過擬人的方法循序漸進了解和掌握智能機器人的傳感器和驅動裝置的 作用。在學習和組裝機器人的活動中，培養學生的動手能力、創新精神和實踐能力，并在小組活動中學會與他人合作，增強團隊協作精神。

本課是在上一節學習了常用傳感器 ——亮度傳感器的基礎上學習新的傳感器 ——觸碰傳感器。從擬人功能來說，前者是?看?物體后者是?摸?物體，通過?摸?到物 體，改變機器人的前進方向，使機器人不會碰壞。

二、學情分析：

學生已經學習了 LOGO語言，并能通過簡單的命令使機器人動起來，而且上一 節課通過亮度傳感器制作了?光控路燈?，使得學生對于接下來的學習能夠保持一種非 常興奮的狀態。非常興奮地發現自己已經能夠指揮機器人實現自己的想法。這種興奮 與成就感正是學習的強大動力。因此我們要更加重視本節課的教學。繼續保護、利用 學生的這種學習動力，潤物細無聲地將信息技術的思想和方法傳遞給學生。

三、教學目標：

1、知識與能力：

①初步認識了解觸碰傳感器的特征； ②小組合作搭建不會碰壞的機器人；

③初步會用智慧 LOGO編寫程序控制機器人完成任務；

2、過程與方法：

①通過游戲活動了解觸碰傳感器的工作原理；

②通過小組合作與自主學習體驗機器人的搭建及程序設計過程； ③通過任務驅動使得學生順利完成本課內容；

3、情感、態度與價值觀：

①通過小組合作學習完成任務來體驗合作成功的喜悅； ②通過實踐操作強化學習信息技術的興趣與愛好。

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四、教學重難點：

教學重點：搭建不會碰壞的機器人；

教學難點：使用智慧 LOGO編寫程序控制機器人完成任務。

五、教學準備：

①、小組使用的電腦及智慧 LOGO編程平臺；

②、?智慧天下信息技術與機器人教學套件一?教師演示及分組各一套； ③、?不會碰壞的機器人?教材人手一份。

六、教法和學法：

機器人課的教學特點是理論與實踐緊密結合，本課的教學設計是以任務驅動為 主，設置了難易程度不一的五個任務，把學習的主動權交給學生，讓學生置身于自主 探究、發現、分析、解決問題的動態氛圍中，注重對學生學習經驗的培養，注重學生 體驗、感悟和實踐的過程，在教學中，教師以組織者、引導者、促進者出現，通過從 簡單到復雜任務設置，使學生感悟更多，收獲更多。努力培養學生信息技術素養。

七、教學過程：

教學 環節 知識點及 教學意圖

教師活動

學生活動

1、以教師姓氏引入游戲 1?盲人摸 ‘向’?，要求學生閉眼通過一定的障

礙物（講臺）找到教師的位置。游 進行游戲 1?盲人摸‘向’?； 戲過程注意安全，距離適當且其他 學生不得提示。

2、進行游戲 2，閉眼摸一摸、猜 通過游戲活

躍課堂氛圍并一猜身邊的同學遞來的文具是什進行游戲 2?摸文具?； 使得學生認識么。

3、引導質疑：剛才在游戲中，我 觸碰傳感器。

們是使用什么來尋找路徑和發現文 具的呢？

游戲 1中我們在發現障礙物時，使自己調整前進方向，找到正確的 認識、了解觸碰傳感器；

游戲引入 路徑，使身體的其他部位不會與障（5分鐘）礙物發生碰撞，引入觸覺感覺物體。

機器人也能像人一樣有觸覺嗎？ 觸碰傳感器使得機器人與人一樣具 有觸覺。

4、教師出示觸碰傳感器，要求小 組找到實物，認識觸碰傳感器。了解不會碰壞的機器人的工作

5、講解觸碰傳感器工作原理。原理。使學生了解

我們在機器人前端安裝一個觸碰 不會碰壞的機

器人的工作原傳感器，當機器人與障礙物接觸時，觸碰傳感器傳遞信號給控制器，控 理。

制器發出后退和轉向命令，這樣機 器人的其他部分就不會被碰壞了。板書課題：不會碰壞的機器人

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1、布置任務一，根據教材 P85-P86 通過小組合搭建不會碰壞的機器人。小組分工

作完成任務一：合作，2人負責搭建，2人負責選擇根據圖紙合作搭建不會碰壞的 搭建不會碰壞部件。機器人。

搭建機器人的機器人，提高

2、教師巡視指導，重點提示主控（8分鐘）學生合作學習器與馬達及觸碰傳感器的連接端

及動手能力，為口。

最后的展示作觸碰傳感器連接主控器 1號輸入 好準備。端口，左馬達連接主控器 A輸出端

口，右馬達連接主控器 B輸出端口。機器人搭建好了，現在我們來完 成任務二：如何編寫?不會碰壞的機 器人?程序，使得機器人可以正常運 行。

通過學習完

1、電動機控制的方法。學習正轉、成任務二：編寫反轉、停止的命令。學習電動機控制的方法，使其

正轉：motorforward端口，速度正轉、反轉、停止。程序。

反轉：moforbackward端口，速度

1、學習電動停止：motorbrake端口

重點提示命令格式：命令端口 機控制方法。

速度。

2、觀察電動機擺放位置，明白如 何獲得其前進、后退、轉向的動力。要求學生合作編寫使機器人前

通過觀察明白如何獲得使機器人

2、學習如何進、后退、轉向、停止的命令。

編寫程序使用智慧前進：正轉 A，50反轉 B，50前進、后退、轉向的動力。以學

LOGO讓機器后退：反轉 A，50正轉 B，50習正轉、反轉、停止命令。

（8分鐘）人執行前進、后左轉：反轉 A，50反轉 B，50 退、轉向和停右轉：正轉 A，50正轉 B，50

停止：motorbrake A motorbrake B 止。

3、觸碰傳感器檢測命令的編寫。學習觸碰檢測命令，明確觸碰 學會判斷命令的編寫。到為?1?，反之為?0?。Checktouch 1講解工作的原理。

3、學習觸碰

4、編寫完整的程序。

傳感器檢測命提出要求：機器人在前進過程中

如果觸碰到障礙物就讓其后退一段 編寫完整的程序，明確每一個 令。

路程然后轉向繼續前進。命令的意圖，初步形成信息技術

4、編寫完整分析 P89頁程序的編寫思路，提素養。的?不會碰壞的示循環語句 while，判斷語句 機器人?程序。if…else，延時命令 wait。

小組合作參照 P89頁程序進行編 寫，編寫時明確命令的格式及意圖。

任務三：分小組下載編寫好的程 序。

下載程序任務三：下載教師巡視指導，協助解決下載中（5 分鐘）程序。的問題。

下載程序。

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任務四：運行調試機器人，觀察 運行機器人，觀察分析運行結

果。任務四：運行運行結果，適當調試。

調試機器人，使教師巡視指導，協助解決運行中 展示完成的機器人運行情況。

（檢測運行10分鐘）學生在實踐中的問題。

強化信息技術 素養。小結本課內容：（1）觸碰傳感器 的工作原理；（2）機器人的搭建；（3）學生匯報，形成經驗。

任務五：歸納編寫下載程序期間應該注重的問 歸納總結

（4分鐘）內容。總結，復習本課題。（4）運行調試機器人。

八、板書設計

第十三課不會碰壞的機器人

不會碰壞？

發現問題：

搭建機器人 編寫程序

總結

下載程序 分析問題：

解決問題：

檢測運行

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課題：考古探秘

——機器人的前進與后退 濟南育文中學董皓

教材：濟南育文中學機器人校本課程第四冊第 3課 【教材分析】

《考古探密》是系列機器人課程中的一節。是建立在樂高搭建課程的基礎上，正 式學習機器人課程的入門基礎課程。在第一課、第二課認識 NXT機器人系統和簡單 的機器人小車設計學習基礎上，學生已經具備了 NXT機器人的硬件、編程平臺及配 件的相關使用知識，并能設計搭建出可以行走的簡單機器人小車。本課《機器人的前 進與后退》在此基礎上開始系統學習NXT編程平臺的第一個編程模塊——移動模塊。

【教學內容】

NXT編程平臺的第一個編程模塊——移動模塊的設置及使用。【教學目標】 知識與技能：

1、掌握移動模塊的使用方法。

2、了解速度、角度、方向設置對機器人行進的影響。過程與方法：

1、通過利用模擬場景中的?直行探索?，學習移動模塊中前進、后退運動的設置 和使用。

2、通過小組內記錄實驗數據，初步掌握科學實驗的正確方法、驗證數據結論的 方法。

情感態度價值觀：

1、提高學生的科技素養，激發學生的科學興趣和探究精神及小組合作精神與分 工協調能力。

2、培養學生展示輸出能力與評價能力，讓學生體驗成就感。[教學重點] 移動模塊的使用和設置。[教學難點] 速度、時間、圈數、角度、方向、距離的關系。

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[教學準備] 教室教具：機器人運行場地噴繪布、教師電腦、投影設備、學生電腦 4臺、數據 線四根。

學生（分四組每組五人）：各小組完善活動報告第一、二部分，NXT機器人一 部、五號電池六節。

教師：課件、任務泡泡圖貼紙、組名貼紙、記號筆、磁扣。[教學過程] 設計意圖

課前準備：

探秘的故事情節對學生有很 組織學生按小組坐好，場地鋪在教室中央，檢查各小組電腦、大的吸引力，可以很好組織教數據線與機器人是否正常，檢查各小組活動報告第一部分是否完 學。體現出小組的凝聚力，充成，為各小組分發記號筆、泡泡圖貼紙、組名貼紙，請各小組寫 分展示學生的個性，為課堂營好組名貼在桌子前方。請各小組介紹自己的組名.造良好氛圍。

正式上課：

1、情境導入

利用神秘的考古故事創設情 境，激發學生的探索興趣。

假期里，我們的主人公阿文,跟隨他叔叔的考古隊去參觀一 座古墓的挖掘。正巧考古人員在墓墻上找到了一個神秘的洞口，用手電筒向里望去，一條通道延伸向了一個神秘的洞窟，大家把 它稱為一號洞窟，洞窟里有什么卻怎么也看不清楚。大家為此發 了愁，這么又深又小的洞口，如何把攝像頭送進去看到一號洞窟 內的情況呢？正當大家一籌莫展的時候，跟隨而來的阿文小聲說 ?我想我有個辦法。?——原來，阿文有一臺小小的機器人，他想 讓機器人攜帶攝像頭進入一號洞窟，一探究竟。

2、發現問題

同學們，為了完成今天的任務（走過真通道進一號洞窟），我們需要解決哪些問題呢？請大家小組討論一下，把自己覺得最 重要的三個問題寫在云彩上，然后貼到黑板上來。

教學預設（教學過程）

給學生時間自主探究，預先規 劃解決問題的方法。

找出共性問題，得出影響直行 的關鍵因素——方向、功率、時間、角度，為后續編寫程序 打下基礎。

學生寫問題，老師將寫著任務的太陽貼在黑板中間。宣讀學 生提出的問題。（功率、時間、角度等）

請大家說一說，你為什么覺得這些問題是最重要的呢？你準

利用啟發探索式的自學材料，備如何解決呢? 鍛煉學生自學能力。鼓勵學生 大膽嘗試、試驗。

3、新授 引導學生歸納總結出解決問

題的辦法。評價學生總結的具

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體不具體,到位不到位,用詞準 確不準確,有沒有勇于嘗試.同學們，為了解決這些問題，我們需要什么樣的程序呢？ ——移動程序。

學生通過任務實踐，在找尋解 今天老師給你們介紹一個新的程序模塊——移動模塊。通過 決問題辦法的過程中練習程 移動模塊的屬性設置，我們可以控制機器人的行走。下面大家找 序模塊的調試。找看移動模塊在編程平臺的什么位置？并通過老師給大家準備 教師著重觀察學生的操作過 的自學材料，使用手中的計算機和數據線嘗試為我們的機器人編 程：數據記錄是否完備、方法程，了解一下移動模塊的屬性設置都有哪些功能？ 是否得當，有沒有創造性。遇 到共性問題馬上停下講解。學生自學，老師下場指導。評價:鼓勵性為主。雖然遇到 問題,但有做得很好的方面.移動模塊屬性設置總結：端口、方向、速度、時間距離（請

進一步提出要求，鞏固知識，同學們一會嘗試一下，秒數和圈數那一個容易控制？哪一個更精 激勵學生進一步探索。確？）、剎車。自主嘗試操作，解決問題

4、機器人的前進與后退

關注學習過程，是否善于運用 數據,是否關注細節認真仔細 , 是否精益求精追求完美 ,是否 善于探索發現新問題.（本課重點，通過兩個活動解決）

活動一：機器人前進。我們都幫助阿文做好了準備，但阿文 的叔叔還是不太相信這個小小的機器人能夠完成任務。下面老師 為大家準了模擬場地，我們就在這塊場地上試一試，看看機器人 能不能順利進入一號洞窟。

場地上老師標注了洞口和一號洞窟的位置，并且在密道上做 了距離標注，請各小組記錄員仔細記錄機器人每次的設置修改和 行走位置。引出下一節課的任務，在下節 課前給學生反思、思考的空 間。

注重收集學生探究過程性資 料，便于日后反思。

小組作示范.小結：遇到哪些問題？如何解決的。

活動二：機器人后退。我們的試驗說服了阿文的叔叔，他同 意我們的機器人進入洞口，可這時阿文卻提出了新的問題：機器 人能否順利的退回到洞口呢？請大家完善我們的程序，讓機器人 進入一號洞窟后再退回到洞口。

小組作示范.小結：做了哪些改動？進洞與出洞的程序哪里

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不同？時間與圈數哪一個更好？

5、各小組做展示，教師點評

點評角度從任務完成度、態度、報告、方法與手段、獨立思 考、小組合作、紀律等多方面點評。

6、情節延伸

經過大家的努力，阿文的機器人終于攜帶攝像頭進入了一號 洞窟，通過傳回的圖像大家看到一號洞窟是一個不大的小密室，里面空空如也。但就在一號洞窟左邊的墻壁上，又出現了一個神 秘的洞口，他到底通向哪里？阿文決定讓機器人退回來，為機器 人重新編寫程序，再去一探究竟。

課后任務：

請同學們完成這節課的活動報告，課下由組長交給我。并認 真思考下節課我們的任務要面對什么問題？并填寫下節課活動 報告的第一部分。下課。

[設計特色]

1、情景設置合理，對學生的吸引力強，又符合電腦機器人的特點。

2、充分發揮學生小組合作學習方式，學生相互交流充分，由先知自然導出未知，即影響電腦機器人前進和后退的關鍵問題，流暢、合理。

3、教學設計符合任務驅動方式，過程嚴謹，很好的培養了學生的科學素養。

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移動模塊自學材料

鼠標拖動移 動模塊到程 序鏈.嘗試一下，這里的不同 方向會讓機器人向哪 個方向行走呢？

Nxt主機上也有 A.B.C 三個馬達接口，他們有

功率——我們可不可 以理解為速度呢？

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左右兩邊的端口設置要與機器 人左右馬達所接端口完全一 致。

左右拖動滑塊試一下，看看你 的機器人行走方向有何變化？

無限制、圈數、秒、角度，我 是急剎車好呢？還是讓 們可以用四種不能方式控制馬 機器人緩緩停止運動好 達運行的時間。

呢？

在活動中同學們嘗試一下不同 我們要試一下才知道。的控制方式哪一個更精確呢？

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考古探密——機器人的前進與后退

活動任務設計報告

山東濟南董皓

一、好的開始是成功的一半

1、我們的隊伍名稱：

2、我們的成員：

3、我們的分工： 隊長： 設計師： 程序員： 測試員： 記錄員： 音量控制員： 發言人： 其他職務：

二、我們的目標。

1、今天的任務是：

為我們的機器人小車編寫程序，讓攜帶攝像頭的機器人進入一號洞窟探秘。

2、使用下面的泡泡圖，寫出為了完成任務我們需要解決的問題。(數量不限)

使機器人前 進，進入一號

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3、我們已經解決了哪些問題：

三、構建與實驗

1、我們的方案或程序是：

2、測試結果：（根據實際設置和測試結果填寫，沒有設置的項目不填。）

序列 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 功率

時間

圈數

角度

行進距離

成功或者出了 什么問題

四、反思

1、發現了哪些問題，如何解決的。

2、有沒有提出新的方案：

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4、還可以有哪些改進措施？

五、總結

我們學到什么

我們做的好的方面

我們做的不好的方面

最讓我們感到驕傲的事情

最讓我們感到困難的事情

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如果這些活動再做一遍，我們會。。。

還有什么是我們想知道 的？

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足球機器人的熱身訓練

山東省泰安市肥城市實驗小學王洋

一、教學目標：

1、知識與技能：通過動手實踐學會調試足球機器人的主機程序。

2、過程與方法：通過任務驅動，動手實踐，小組合作的方式達到人人熟練操作的目 標。

3、情感態度價值觀：培養學生的創新精神，增強動手能力，激發學生進一步學習機 器人的興趣。

二、教學重難點：

重點：進攻與防守程序的選擇與調試，灰度取值的調試，進攻與防守球門的選擇。難點：指南針的調試方法，對調試結果的測試及修正。

三、教學準備：

教師用課件，導學案，裝有進攻與防守兩套程序的四個機器人，十字螺絲刀。

四、教學課時：1課時

五、教學過程：

（一）創設情境，提出問題 師：同學們看過足球比賽嗎？ 生：……

師：看過機器人足球比賽嗎？ 生：……

師：老師帶來了一段機器人足球比賽的視頻，我們一起來看看吧。

師：視頻看完了，大家知道它有哪些調試部件嗎？下面跟隨老師一起來認識一下機器 人。

師：大家想不想自己調試一下機器人？ 生：……

師：今天我們大家就一起來學習《足球機器人的熱身訓練》，（出示課題）現在大家 觀看一下機器人，有哪些疑問？

預設問題：

1、機器人如何啟動？（主機程序）

2、哪個做進攻？哪個做防守？（主機程序）

3、場地上為什么有不同的顏色？（灰度取值）

4、氣瓶是干什么的？（氣瓶調試）

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5、如何調整方向？（指南針）

6、……

（二）任務驅動，深入探究

1、組內嘗試程序的調試

分類總結學生提出的問題，先小組內自己調試一下主機程序，看看有哪些問題？ 調試中師巡視指導，完成后先學生總結，教師再補充。

2、運行程序，檢測調試效果 發現問題：機器人不進攻，機器人進攻方向不準確，機器人左右搖擺，原地打 轉……

3、根據情況，解決遇到的問題

師選擇性的引導，場地紙為什么有不同顏色，機器人如何知道哪個球門是自己的，如何防守更有效。引導過程中解決灰度取值，指南針調整，選邊等問題，同時讓學生 掌握不同問題的調試方法。

4、確定出進攻、防守機器人

以上問題解決后，問學生哪個進攻更有效？進而總結出進攻與防守是程序來決定 的，如何更有效還要看哪個裝備更適合，提示學生要學會發現事物的不同點并培養他 們的創新意識。

（三）自主實踐，鞏固練習

以小組為單位再次調試主機并測試，組內其他同學做好配合，比比哪組調試的效 果好。過程中遇到問題，先讓學生組內或組間質疑、答疑，自己解決，最后根據情況 教師補充總結。

（四）知識拓展

機器人開球位置擺放要求、如何用球測試指南針的調試效果。

（五）展示激勵

兩隊之間進行比賽。對于學生的問題及時解決，對于好的表現提出具體的表揚。

六、知識延伸：

提示改變程序對進攻與防守的重要性，引導學生進一步學習程序的興趣。

七、教學設計說明：

本節課突出以任務驅動為主，以學生的自主探究學習為中心，采取小組合作的方 式，充分調動了學生參與的積極性，使學生勤于動手、敢于創新，課堂氣氛活躍。教 具上準備四臺裝有進攻、防守兩套程序的機器人，這樣把學生動手的機會提高了一倍 而且通過實踐得出結論，確定出哪個是進攻哪個是防守。教學過程中有四個環節，一 是通過一段微視頻引導學生提出本節課要解決的問題。二是讓學生通過自己動手研究 解決提出的問題，進而掌握灰度取值、指南針及選邊等知識的重要作用。三是組內、迪埃孚杯”第二屆全國中小學機器人教學展評

組間共同完成主機調試的整個過程。四是用比賽的形式測試學生的調試效果并對學生 給予鼓勵，進一步激發學生學習機器人的興趣。

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機器人課程設計：小伙伴咱們一起走

遼寧省大連市中山區葵英小學于向陽

一、教學目標：

1、知識技能目標：

1)初步了解智能機器人的工作原理。

2)學會使用機器人軟件編寫簡單程序，指揮機器人做出預定動作。3)學會調試程序使機器人達成預定動作。4)培養學生動手實踐能力、協作能力和創新意識。

2、過程與方法：

在學習和研究活動中，能積極應用和實踐自己在本課及其他學科學過的知識，并 與同學們交流，使知識更加融會貫通。

3、情感態度價值觀：

1)通過學生自覺關注科技發展的意識，自覺提升自身科技素養。

2)能夠在機器人世界里尋找更多的樂趣，表達創意，展示才能，養成學科學，愛科學好習慣。

二、教學重難點：

1)教學重點：機器人編程軟件的使用 2)教學難點：程序編寫并調試

三、教學準備：

多臺形態各異的機器人、筆記本、攝像機、投影儀、教學視頻及網絡教學環境

四、教學過程：

（一）情境導入：

（機器人視頻并展示教學用機器人圖片）

1、談話：

1)這是老師的小伙伴托尼。你們喜歡它嗎？現在老師把它從大屏幕上請出來。托尼是老師的跟屁蟲，我怎么走它就怎么走，不信你們來看看。（托尼與教師互動活 動場景，配樂機器人活動場景設計）

2)你們想不想也擁有這樣一個小伙伴呢？（出示機器人作品）小機器人們都非 常的優秀，你們小組快速商量一下，認領一個小伙伴到你們小組去。

3)怎么才能讓你們的小伙伴也動起來呢？這就是我們今天要學習的內容。

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（二）自主學習：（微課程自主學習）

老師相信你們都是一些聰明的孩子，看過接下來的這個視頻，你們都能學會知識，自學成功。

1、教學視頻：

1)介紹軟件使用方法、編程窗口、工具面板、功能面板、馬達設置、時間設置 及程序的下載方法。

2)樣例設計。機器人向前走 2秒然后停止的程序設計過程。

2、自學建議：

1)如果看一遍沒有完全領會，你們還可以把它重新播放，再看一遍。2)小組同學們相互幫助，完成學習。

3、小組合作，動手實踐：

1)模仿樣例設計編寫一個讓機器人向前走 5秒然后停止的程序并進行測試。（教 師一對一輔導，幫助學生解決問題）

2)學習成果驗收展示：

學生組內程序演示機器人活動教師巡視檢驗成果

（三）、發散思維，創意設計：

1、談話：

機器人聽從你的指揮了嗎？你們已經邁出了成功的一步。那你還想讓你的小伙伴 怎么走呢？小組同學討論一下，然后說說你們的想法。（后退、左轉、右轉、原地轉、曲線運動……）小組討論并匯報。

2、小組合作實踐：

你們能用剛才你們自學到的知識編寫相應的程序，指揮使機器人達成你們的預定 動作嗎？請你們小組內互相研究設計程序吧。（提示：設計每個動作時要注意時間設 置要恰當）

（教師巡視，個別輔導，及時解決編寫中的疑難問題。）

3、成果展示： 1）小組合作展示：

哪個小組愿意帶著你們的小伙伴上來展示一下。要先介紹你們小組的設計意圖，然后進行程序測試。同學們來看他們的小伙伴是不是按照了他們的指令進行的？（全 班交流，互動學習）

2）你們小組在設計測試中有沒有機器人沒有按照你們的指令運行的情況呢？說

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說你們又是怎么解決問題的？

4、鞏固拔高，設置障礙練習：

同學們剛才又向成功邁進了一大步，老師再給你們出點難題，行嗎？ 規定題目：

編寫一個指揮機器人按正方形線路行走的程序 編寫一個指揮機器人按圓形線路行走的程序

（小組同學自選一題，合作實踐，全班展示交流評價）

5、總結拓展：

今天同學們的學習非常出色，你們學會了編寫程序，并讓機器人小伙伴按照你們 的指令完成了任務，假如你們給機器人賦予更多的思想，進一步去創造它，它會幫助 你們完成更多的任務，甚至實現你們的夢想。

（教師提前預設程序，使用聲音傳感器測試聲音，使機器人按照聲音指令前進）看我們的小伙伴托尼，如果你們給它掌聲，你會發現它將向前走的更遠。

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《機器人去哪兒？》教學設計

江蘇省南京市瑯琊路小學王蕾

【教學目標】

1、知識與技能

（1）了解紅外線傳感器的工作原理。（2）體驗單分支結構語句的含義

（3）能夠在機器人平臺中編寫機器人循光運動的程序。

2、過程與方法

（1）依據流程圖進行程序設計，通過設計任務讓學生在探索中得到思維的培養。（2）充分發揮學生的自主學習能力，在小組合作中讓學生自主探究，動手實踐，并以學生已有知識為前提進行點撥與啟發。

3、情感態度與價值觀

（1）培養規范的機器人運動編程步驟。（2）激發學生的多選擇性創新思維能力。（3）建立起以流程圖的形式進行思維的習慣。【教學重難點】

教學重點：單分支語句的理解與程序設置。教學難點：多種情況下機器人的不同應對程序。【課時安排】：1課時 【教學過程】

教學環節 教師活動

1．實事導入（馬航事件）

開放 導入 2．播放視頻：《機器人清潔工》

別地面，并清潔干凈呢？

提出 問題（5分）3．板書

《機器人去哪兒？》

學生活動

設計意圖 手，激發學生的 學習興趣，滲透 機器人智能化 的意識。

1.馬航中的黑匣子功能討論 從學生舊知入 2.思考：如何才能自動？

猜一猜，為什么機器人能自動識討論機器人的判斷過程

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1.機器人演示：

?機器人遇到強光時發出鳴叫?。它怎么知道前方有情況呢？ 3.認識紅外傳感器的工作原理。

1．學生組內討論。2．交流討論結果。判斷條件：是否有障礙 3.學習紅外傳感器的工作原 理。

給學生足夠的 學生空間，發揮 小組作用，通過 討論激起頭腦 2．探索：機器人在什么情況下會叫？紅外傳感器

執行動作：有障礙時，鳴叫。風暴。

引導學生對實 例進行分析，梳

過程一： 4.繪制程序流程圖。了解原理

開始

4．理解流程圖。

理知識要點，形 成編程思路，讓 學生了解與掌 握流程圖的設 計過程。

IO6＝1

鳴叫

（同步填寫學習單）

1.認識單分支結構。

1.了解單分支語句的概念 2.學習程序的編寫

以實例帶導圖，幫助學生從實 際問題的生活 經驗入手，理解 單分支結構，并 能夠舉一反三。單分支是代表一種情況下，機器人如

過程二： 何活動…… 嘗試編程

2.教師示范如何按照流程圖來編寫機 器人遇障礙后的程序。3.發言學生嘗試實踐操作。4.教師指導并組織交流。

3.學生分小組實踐操作 活動方式： 在課桌上用手實驗。

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1．挑戰 1：機器人 I/O6遇到強光時 紅燈亮，沒光時燈滅。單

3．教師巡視輔導學生 4.組織學生交流學習成果。資源一：完成任務的小組演示。資源二：編程有錯誤的小組，其他小 組共同分析尋找解決方法。資源三：不同的編程方法。

以小組為單位進行實踐 讓學生在具體

互助：沒完成任務的小組的實踐操作中，2．小組討論分析流程，并填寫學習修改方案，已完成任務的小來檢驗程序，發

過程三： 任務挑戰 1? 紅燈 停?

組幫助解決問題。

現問題及時修 改，不斷調整，直至成功。讓學 生在反復嘗試 的過程式中積 累經驗，體驗成 功的樂趣。

挑戰 2：機器人遇光停（I/O 6）1.帶領學生分析流程 2.小組討論后匯報思路。

過程四： 3.各小組實踐嘗試。

挑戰 2 4.教師指導并收集有效資源。?綠燈行? 5.組織學生討論成果。（3’）

1.繪制流程圖 2.小組實踐 作。

3.分享與反思糾錯。

通過拓展任務 讓學生給學生

正確設置判斷條件及執行動消化知識的空

間，在拓展任務 中，自主探究，內化知識要點。

多維度的機器人循光技巧

過程五： 展空間 帶領學生討論如何實現？

分層--拓 有幾種實現的方法？

部分提前完成的的小組進行開放式的結果 拓展任務。（添加 I/O7 I/O8給予學生更多 兩側的紅外傳感器進行循的思維火花。光）

過程六： 反思與提

升（3分）1.反思：

本節課解決了什么問題？ 你是如何解決的？ 2.教師展示思維導圖

1.反思本節課的學習過程 為。

3.整理課程結構。

回顧反思體驗 成解決問題方 法，為后續學習做鋪墊。

2.以小組為單位總結活動行學習全過程，形

反思 重建

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【板書設計】

課題區域

展示屏幕

范例流程圖 主要步驟

【作業單設計】

小組號

課題： 機器人去哪兒

——機器人循光

姓名

你們小組選擇 任意選擇一種！^_^）

運動方式，通過觀察圖片，你們小組覺得它由哪些

路段組成呢？根據不同的路段，試著畫出流程圖。（今天的活動方式你們可以

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挑戰一： 技術分析： 挑戰二： 技術分析：

②流程圖： ②流程圖：

【設計流程】

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機器人小助手之模擬推窗任務

湖北省武漢市武漢小學康寧

【教學內容】

本課是一節五年級機器人學習課，是改編自武漢版信息技術六年級上冊第 2課《和機器人的“親密接觸”》的內容，并結合學校機器人興趣小組的活動講 稿，主要針對機器人馬達控制的學習，即機器人小車直線行走和轉彎的編程設 計與調試。而本課教學內容是在學生已經學習過機器人直線行走的基礎上進行 的，因此側重點將放在轉彎問題的探究上。本課將學習任務融入生活情景問題，讓學生在解決任務的過程中，自主研究轉彎程序,并能綜合應用直線行走和轉彎 的動作，體驗控制機器人的樂趣，感受機器人服務于生活的魅力，從而打破學 生對機器人的神秘感，激發他們對人工智能領域的后期探究興趣。【教學目標】

1、知識目標：能夠控制機器人馬達完成前進、轉彎；掌握調整機器人馬達速度 和運行時間來影響轉彎的方法。

2、能力目標：能根據機器人運動線路，轉化為程序設計，控制機器人解決 生活情景問題。

3、情感目標：體驗控制機器人的樂趣，感受機器人服務于生活的魅力，產 生對機器人學習的持續探究興趣。

【教學重點】能夠控制機器人馬達完成前進、轉彎。

【教學難點】掌握調整機器人馬達速度和運行時間來影響轉彎的方法。

【教學準備】學習任務單、課件和微視頻資料、機器人設備（6臺）、機器人程序編 寫軟件、活動場地2張 【教學策略與教法】

模擬生活情景創設任務，微視頻指導學習，學習任務單輔助學習【教學過程】

一、情景引入，明確任務

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課件播放情境，引入學習任務。

（引入語：天氣晴朗時，小鳴的奶奶起床第一件事就是想開窗透透氣，可因為上 了年紀，每次行動都非常吃力。小鳴非常心疼奶奶，怎么辦呢？小鳴突然想到課堂上 老師介紹過機器人，于是他覺得可不可以做一個機器人，放在床頭邊，只要奶奶需要，一啟動它就可以自動走過去把窗戶推開。這里機器人的結構小鳴已經搭建好了，可是 他不知道怎樣編寫程序，才能讓機器人走到窗戶邊，大家能幫幫他嗎？）提問：我們的學習任務是什么？（學生回答）

揭示任務：做出一個能幫小鳴奶奶推開窗戶的機器人小助手。（板書課題）

二、自主探究，解決問題

1、規劃動作

提問：仔細觀察，機器人小助手負責運動的部件是什么？（生：馬達）

出示示意圖：這是小鳴奶奶居住的房間示意圖，小鳴已 經規劃好機器人運動的線路。（如右圖）

提問：你能說出機器人行走的分解動作嗎？ 請學生回答。教師引導概括為四個動作：

前進一段到轉彎點

2、設計程序

比較這些動作，對于設計程序，你覺得哪個完成起來簡單些？說說理由。①簡要復習“前進、停止”的程序。②重點解決“左轉”的問題。

對于這個問題，想不想先試一試？

出示任務一：參考前進程序進行修改，設計左轉90度程序。思考問題：調整 機器人的轉彎與什么因素有關呢？

學生活動要求：

1、到活動場地的轉彎點測試你編寫的左轉程序；

2、通過微視 頻自主學習，掌握轉彎的多種編程方式，學會調試機器人角度；

3、完成學習任務單

左轉 90度

前進一段到終點

停止（板書）

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上的關于左轉90度的數據采集；

4、活動時間6分鐘。

學生實踐，教師巡堂指導。請學生展示編寫的程序。

A、質疑：有沒有不同的左轉編程方式呢？

通過課件引導學生了解機器人轉彎的多種方式，并感受其不同。小結：機器人轉彎與馬達速度有關。

B、質疑：左轉的馬達速度設置不變時，轉彎角度大于 90度，什么原因？怎

么調整程序？

通過分析引導學生了解轉彎角度與調試運行時間的關系。小結：機器人轉彎還與運行時間有關。師生共同總結轉彎的程序設計方法。

三、鞏固新知，完成任務

問題都解決了，下面就讓我們完成推窗任務吧！（拿出窗戶模型）

出示任務二：將四個動作串聯起來，編程并調試，讓機器人走到窗戶邊，并推開 窗戶。

明確要求：

1、可以根據自己掌握的情況，可以重新設計轉彎的編程方式，調整轉 彎角度；

2、完成學習單上關于本任務的填寫；

3、活動時間 10分鐘。學生開展活動，教師巡堂指導。

請學生根據學習單分小組匯報，進行成果分享。

四、思維拓展，交流小結

1、提問：想一想，機器人推開窗戶后，它還可以幫助小鳴奶奶做些什么呢？請 根據今天的學習，談談自己的想法？

2、視頻欣賞：生活中還有許多機器人小助手呢。小結課堂。【板書設計】

機器人小助手

之模擬推窗任務

前進一段到轉彎點

左轉90度

運行時間

馬達速度

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前進一段到終點

停止

附：

組《機器人小助手》學習任務單

任務一：對左轉 90度測試數據的采集

溫馨提示：

1、觀看微視頻，自學機器人轉彎的多種方式，感受轉彎效果的異同，然后編程；

2、到活動場地上需要轉彎的地方，去測試轉彎動作，注意分析哪些因素可以影響 轉彎的角度，并多次進行調試；

3、將數據結果填寫在下面。

左馬達M1速度右馬達M2速度運行時間（秒）

轉彎狀態

左轉90度

我們發現：機器人轉彎與 和 有關。

任務二：機器人實際行走的線路

溫馨提示：

1、將四個動作串聯起來的程序流程如下：

對照流程圖你會編寫程序嗎？試一試吧！

2、將轉彎點左轉的最終數據結果記錄下來。左馬達M1速度右馬達M2速度運行時間（秒）

轉彎狀態

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前進！智能車

——超聲波傳感器的使用 黑龍江省哈爾濱市鐵嶺小學蔣靖

教學分析

本課主要通過與學生一起經歷搭建、編寫流程、下載調試這三個基本的過程，了 解超聲波傳感器的工作原理，掌握超聲波傳感器在流程中的編寫方法以及電機的運動 方式等內容。明確在搭建時的位置、環境等對超聲波傳感器的影響，在動手實踐的過 程中培養學生創造性的利用超聲波傳感器拓展機器的能力。

學生分析

本次課程的授課學生為五年級，學生已經具有了初步的邏輯思維能力，能夠

在教師的提示下進行簡單的邏輯思維轉換。學生們已經接觸了電機、延時、永久循環、條件循環這四個模塊的流程設計使用，在腦海中對于流程的編寫有了最基本的概念同 時也進行過最簡單、最基本的搭建（按照圖紙搭建打蛋器）。但是，本課在教學上所 使用的樂高 9797學生從未接觸過，這需要為學生建立一個知識遷移的關聯平臺，讓 學生完成從舊知到新知的轉化過程。

教學目標

1.搭建利用超聲波傳感器避障的智能車，了解超聲波傳感器的工作原理。2.掌握電機的設置方法，能夠準確的找到超聲波傳感器再結合移動、開關、永 久循環等模塊，通過人類的思維方式與機器的工作流程建立關聯，將人類的智慧轉化 成流程完成小車的智能化。

3．通過對新舊知識的對比完成知識的遷移，明確流程模塊的編寫方法；在實踐 中明確電機的設置方法不同決定了機器運動方式的不同。

4.鍛煉自己的觀察能力和思維能力，養成發現問題、分析問題以及解決問題的能 力；在實踐中練習程序設計的能力，在合作練習的過程中鍛煉自己克服困難的精神。

教學重點難點

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教學重點：超聲波傳感器的工作原理、模塊的編寫方法。

教學難點：電機的設置方法以及如何借助人類的思維方式轉換成機器語言。教具準備：樂高機器人組件、課件、實物展臺等 教學策略設計

一、教學流程設計思路

首先，出示新知（樂高 9797移動等模塊）與舊知（中鳴馬達、while循環等模塊）的對比圖，明確知識點的異同之處。

其次，是?超聲波傳感器?模塊；學生通過小車運動效果與人類的運動效果了解到 眼睛的作用從而聯系到程序設計中，要想讓機器人也擁有眼睛能夠躲開障礙物就要為 其添加專門躲避障礙物的傳感器——超聲波傳感器。另外在講解時向學生滲透超聲波 傳感器的工作原理讓學生了解超聲波傳感器是通過距離的設定控制機器對障礙的?反 映?。

再次，是?開關?模塊和?循環?模塊；在教學時要讓學生明確超聲波傳感器只是單 純的為機器人提供一個識別障礙的眼睛，他不能夠對事物進行分析、判斷。教師在教 學時要利用生活中人類遇到相同問題時的處理方法來啟發學生找到能夠幫助機器人 判斷的?開關?模塊；同時培養學生不怕困難、不怕挫折，勇于探索的精神。

最后，是?移動?模塊；這部分是本節課教學難點，對于學生來說他們還不能夠將 人類的思維方式、運動方式與機器建立良好的關聯。為此，在為機器人添加上超聲波 傳感器和開關后，學生會認為這已經為機器添加了智能。他們會忽略人類在執行命令 時運動器官的運動方式——左右腿的運動方式。為此在設計時采用視頻的方式解決，這樣可以更加直觀的幫助學生理解電機的設置對運動方式的影響，從而突破難點。

二、教與學的簡單過程描述

（一）激趣導入，搭建嘗試

1.同學們，你們知道?谷歌無人駕駛汽車?嗎？（出示視頻）你們想擁有這樣的 智能車嗎？那就讓我們一起?前進！智能車?（出示課題）

2.任務一：智能車動起來。

①先來比較一下你手中的樂高與你熟悉的中鳴。②現在就請你的智能車（車在第 一課時已經完成了無傳感器的初步搭建）動起來吧！

【將學生使用過的中鳴與剛剛接觸的樂高中：移動、馬達、循環這三個模塊的對 比表。幫助學生將已有知識與新的知識建立鏈接，完成知識的遷移效果后通過樂高流 程的編寫讓自己在第一課時初步搭建完成的小車動起來】

3.行駛過程中發生了什么?（停不下來；撞到了障礙上）

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【借助學生在實踐中的問題導入到新知識點的學習】

（二）完善智能，完成搭建

1.與學生一起分析人類在行走的時候需要什么器官的幫助，為什么？引出超聲 波傳感器

【與人類建立聯系，引導學生借助人類的特點來解決問題】

2.講解超聲波傳感器的工作原理與使用方法（蝙蝠的超聲波探測課件），完善自 己的智能車。

【利用簡單的動畫效果幫助學生理解復雜的物理問題】 3.任務二：智能車遇到障礙發出聲音后停止。

4.任務二引出新問題，無法識別障礙。引導出?開關?模塊與?循環?模塊的學習使 用。

【再次請學生與人類建立關聯，明確人類的眼睛只是接收了外界的信息，還需要 大腦的幫助】

5.任務三：智能車遇到障礙發出聲音后轉向。

【通過視頻幫助學生理解在轉彎時左右電機的運動方式】

（三）針對實際，探究拓展 根據實際出示值得探究的問題。附：

問題探究表單（小組討論：你們的機器還需要怎樣的改進）機器或程序存在的問題 超聲波傳感器無法發現障礙 機器只響應了一次就停止 機器無法實現轉向 ﹍﹍

拓展探究表單（小組討論：你們的機器可以怎樣改進）

探究的問題

機器發現障礙后后退并轉彎走 機器能夠跟隨障礙 ﹍﹍

解決方案

測試結果

原因

解決方案

改進后測試結果

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《機器人的眼睛——超聲波傳感器》

教學設計

河南省開封市二師附小劉冕

8、機器人的眼睛——超聲波傳感器 教學目標：

1、了解超聲波的工作原理。

2、組裝超聲波傳感器。

3、編寫超聲波傳感器機器人的程序。教學重點、難點：

超聲波的工作原理，程序的編寫。教具、學具準備：

樂高 9797教育機器人每組一套 課時安排：1課時 教學過程：

一、復習

在前面的課程中我們學習了觸動傳感器，并進行了拼裝和編寫程序。大家來回憶 一下，我們編寫程序完成了哪些任務？

二、導入

利用觸動傳感器來完成讓機器人發現障礙物這個功能，有一個特點，那就是要先 碰到物體，才能做出相應的動作。那我們能不能利用之前所學的各種傳感器的特點，讓機器人在撞到物體之前就先看到物體，躲避障礙物呢？那么我們現在就來學習超聲 波傳感器。

板書課題：

8、機器人的眼睛——超聲波傳感器

三、新授

大家都知道超聲波傳感器相當于機器人的眼睛，可以用業分辨物體與機器人之間 的距離，那它的工作原理是什么？它是從哪里得到的靈感而發明的呢？讓我們先來看 一看 ?觀察思考?，來進一步了解一下超聲波傳感器。

板書：工作原理：回聲定位原理。

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接下來，我們從零件盒中拿出你的超聲波傳感器并仔細觀察一下，看看他有什么 特點。這兩個圓孔就像是蝙蝠的嘴和耳朵一樣。一個發出超聲波，一個接收超聲波。我們要想把超聲波傳感器拼裝到機器人上，需要注意些什么呢？是不是可以隨便拼 裝？

板書：?拼裝時注意：位置、方向、接口。

下面給大家幾分鐘時間，動手將超聲波傳感器正確拼裝你們的機器人上面。玉兔號月球車已經成功登月，以后的玉兔五號十號等等，很可能就在你們手中誕 生。今天給大家出一個任務，看看大家能不能讓你們手中未來的玉兔十號來完成它。（投影編程任務：在月球表面有一塊區域四周都是障礙物，你的玉兔十號就在這個區 域內進行探索，要求在探索的過程中，看到障礙物時進行躲避，永遠撞不到它們。?畫 一個簡單的示意圖?）。先讓學生觀察思考問題和圖，完成這個任務要分為幾步？并寫 出自己編程的思路分析。讓大家來說一說自己的思路分析，將這些分析寫到黑板上，比較一下看誰的更巧妙。到底誰的更好更巧妙呢？用實踐來證明一下，大家開始動手 輸入程序并進行測試。

在測試過程中，發現有同學遇到了一些問題，大家來看看這些問題你是否也遇到 了，你能夠解決他們嗎。

學生根據自己出現的錯誤和大家總結出的方案，來修正自己的程序。最后總結出 這個任務的程序是：

1、直行。

2、超聲波發現物體。

3、左后轉彎兩次或右后轉彎兩 次。

4、空置。

5、循環。

四、小結

本次課學習了超聲波傳感器的工作原理、拼裝方法，大家一起動手為機器人安裝 了超聲波傳感器并為它編寫程序來成功完成了一個任務。最后給大家留一個思考題： 利用超聲波傳感器讓你的機器人成功走出迷宮，下節課比比誰的機器人走的最好。

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循跡機器人

——機器人沿黑線追逐賽 北京理工大學附屬小學梁瀠

一、指導思想與理論依據

（一）指導思想

綜合實踐的總目標是密切學生與生活的聯系 ,推進學生對自然、社會和自我之內 在聯系的整體認識與體驗，發展學生的創新能力、實踐能力以及良好的個性品質。

（二）理論依據

1、堅持學生的自主選擇和主動參與,發展學生的創新精神和實踐能力

綜合實踐活動的實施要以學生的直接經驗或體驗為基礎，將學生的需要、動機和 興趣置于核心地位 ,充分發揮學生的主動性和積極性 ,鼓勵學生自主選擇活動主題 ,積 極開展活動,在活動中發展創新精神和實踐能力。

2、面向學生完整的生活領域,為學生提供開放的個性發展空間

綜合實踐活動的實施是面向學生完整的生活領域，引領學生走向現實的社會生 活，促進學生與生活的聯系，為學生的個性發展提供開放的空間。

3、注重學生的親身體驗和積極實踐，促進學習方式的變革

綜合實踐活動的實施強調學生樂于探究、勤于動手和勇于實踐，注重學生在實踐 性學習活動過程中的體驗和感受，要求學生超越單一的接受學習，親身經歷實踐過程，體驗實踐活動，實現學習方式的變革。

二、教學背景分析

（一）教學內容分析

《循跡機器人》教學活動是讓學生掌握對機器人的重要傳感器——光電傳感器的 應用。在擁有了傳感器去采集信息，進而通過對返回數據的處理后，機器人的智能化 才能得到最大體現，而光電傳感器在某種意義上可以稱之為機器人的眼睛，其重要性 可見一斑。

本活動的內容是讓學生掌握使用光電傳感器讓機器人按照軌跡行進的方法，最終 以小組為單位設計并搭建一個利用光電傳感器沿黑線行進的機器人，并在封閉的跑道 上進行追逐賽。

（二）學生情況分析

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本主題活動是五年級的活動內容，學生在進行這一主題活動前，應掌握機器人的 基礎知識與技能，對機器人的程序編寫要有一定的基礎。

三、教學目標設計

（一）?情感態度與價值觀?目標

養成嚴謹求實的科研作風，激勵學生根據事實大膽設想、勇于創新的科學精神，探尋規律，形成良好的科學思維方式。讓學生體驗理論來源于實踐，又指導實踐是科 學研究的必經過程，并養成良好的學習習慣。激發學生團隊精神，增強學生集體榮譽 感。

（二）?過程與方法?目標

本主題對于機器人的程序設計要求很高，需要反復的調試程序。學生二人一組通 力合作，共同完成編程以及調試的任務。當意見不一致時，學員們要學會和發揮溝通 能力，從而達成共識，完成任務。

在教學中采用任務驅動法：提出問題 ——分析問題——合作學習——實踐解決 ——交流探討——最終解決。

（三）?知識與技能?目標

讓學生掌握機器人循跡的算法，會編寫光電傳感器循跡的程序，在程序控制中熟 練應用循環模塊、條件判斷即光電傳感器判斷模塊。

四、前期教學情況及問題對策

（一）前期教學狀況

學生對于機器人學習有了一定的基礎，能夠獨立搭建車型機器人，可以獨立編寫 基本程序程序。本活動在?光電傳感器?教學單元之后，學生在前期已經了解并使用了 光電傳感器，能夠利用光電傳感器測量光感值。本活動則是利用光電傳感器使機器人 能沿黑線前進。

（二）問題及其對策

本活動最終的任務是機器人沿黑線追逐賽，追上對方機器人即為勝利，很有可能 長時間分不出勝負，因此規定比賽時間最多為一分鐘，到時停止機器人，哪方機器人 與前方距離近即為勝利，如距離相同，按機器人結構優異者為勝。結構優異分為：堅 固程度、重量是否輕，這一點是出于培養學生節約和環保的意識。

五、教學重點與難點：

（一）教學重點：

1．機器人循跡的算法分析方法與步驟。2．循跡機器人程序的編寫及調試。

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（二）教學難點：

由于學生剛接觸該內容的學習，在調試程序過程中，既要動腦又要動手還要根據 各自程序執行的不同情況認真分析，準確找到問題所在，及時修改。

六、資源準備 1.教學材料：

樂高公司生產的 EV3機器人，以及 EV3編程軟件。2.電教設備：計算機、視頻投影機、實物投影機。

七、教學流程示意圖

引出機器人循跡（沿 黑線追逐賽）主題

分析討論如何實現？ 利用光電傳感器

復習光電傳感器 使用方法

單光感循跡算法

利用單光感讓機 器人沿黑線行走

雙光感循跡算法

利用雙光感讓機 器人沿黑線行走

注：單光感 與雙光感根 據學生基礎 選擇講授。

機器人沿黑線追逐賽

組內分工、討論、制作

介紹本組機器人

收獲分享

比賽分組抽簽

總結提高

進行比賽

八、教學過程

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（一）導入主題：

師：近年來，機器人的發展遍及機械、電子、冶金、交通、宇航、國防等領域，機器人的智能水平不斷提高。在自主式智能導航系統中，機器人要實現自動導引功能 就必須要感知導引線，即常說的?循跡?，這相當于給機器人一個視覺功能。今天，我 們就來制作一個能沿黑線走的機器人，最終我們要進行機器人沿黑線追逐賽！

【教學意圖：引出活動主題——機器人循跡，宣布最終的比賽，激發學生興趣】

（二）分析問題：

1.討論如何讓機器人沿黑線行走：

生：利用光電傳感器探測黑線的反射光與白色地面的反射光不同的特點。師：所謂循線，就是通過光電傳感器探測地面色調迥異的兩種色彩（常見的為黑 色和白色）從而獲得引導線位置，修正機器人運動路徑的一種技術。

【教學意圖：讓學生利用已有知識對問題進行分析解決，同時引出光電傳感器。】 2.復習光電傳感器相關知識：

用?看?來形容光電傳感器（簡稱光感）的功能有點夸大其 辭。實際上它只是用來檢測光并測量光的強度，也可以通過將 紅外光發射到被測試物體表面后感應反射光的強弱來辨別顏 色。

光電傳感器工作時，接收端口會返回一些數值，我們所讀 到的數值由光電傳感器在那個時候所檢測到的光強所決定。這 些數值以 0至 100的形式返回，光值越大，數值就越大。

問題 1：我們在檢測光值時用以下那種方法最好？為什么？

EV3光電傳感器

答案：使用第二種方法（光電傳感器與被檢測物體垂直）最好。因為光電傳感器 的紅外光發射端發出紅外光，經被測物體后進行發射，光電傳感器的接收端接收反射 回的光后再進行處理，計算出光值并傳回 RCX。只有光電傳感器與被測物體垂直時 接收的反射光最準確。

問題 2：光電傳感器與被測物體間的距離不同時，接收的光值也不同，下面哪種 方法測出的比較準確。

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答案：光電傳感器與被測物體距離越近，檢測的光值越準。距離越遠受環境光干 擾越大。

【教學意圖：復習光電傳感器的相關知識，利用兩個問題明確光電傳感器的正確 使用方法，更有利于學生進行程序的調試】

3.利用光電傳感器循跡的基本方法：

師：通常我們要讓機器人在黑白兩種色調的地面上進行循跡時，都要通過光電傳 感器讀取一個比較值，即引導線光值。最簡單的計算方法如下：

比較值＝（白色光值＋黑色光值）÷2 【教學意圖：通過講授引導線光值及其計算方法，使學生知道光電傳感器循跡的 基本依據。】

（三）利用一個光電傳感器讓機器人沿黑線行走

1.單光感循線算法（圖 3-1）

師：出示影片范例，讓學生觀察機器人的運行方式。出示示意圖（圖 3-1），引導學生根據影片與示意圖討論機器 人如何沿黑線前進的，即單光感循線算法。生：討論算法

右前方行進

光感在 黑色區域

左前方行進

光感在 白色區域

圖 3-1 【教學意圖：通過影片演示讓學生對單光感循線的方法有一個感性的認識，教師 引導學生進行討論，從而得出算法】

2.單光感循線程序：

師：在程序中教授光電分支判斷模塊的使用，并強調循環跳轉模塊的作用。生：根據算法討論如何編寫程序。

第五篇：中小學機器人科普計劃(討論稿).

中小學機器人科普計劃

一、中小學機器人創新活動意義分析

1.機器人創新可以鍛煉學生實踐動手能力

學生親手拆解、組裝機械零件、聯通導線、安裝部件等活動鍛煉學生的手指靈活性，刺激大腦的發展。可以為培養未來的能工巧匠打下基礎。此外機器人需要編寫控制代碼，分析解決實際中的問題，這能培養學生計算機操作能力。同時學生能夠掌握更多的種知識、方法和能力，逐漸的培養對科學技術的興趣。

2.機器人創新可以培養學生克服困難的能力

機器人綜合了信息技術、各種傳感器、機械、電子、控制等多個學科知識。包含了中小學數學、物理、語文、計算機等全部課程的知識。拼接一臺機器人對學生來說是個巨大的挑戰，學生通過查閱各種機器人知識、克服組裝機器人中的各種問題。這將能有效的培養學生克服問題，越挫越勇的能力。

3.機器人創新可以學生團隊工作能力

目前多種集成計算機語言、通信、網絡、傳感技術、自動化技術、人工智能一體的機器人出現，需要學生之間通力配合才能解決問題，如何發揮團隊作用、如何體現個體價值，能充分的在機器人創新中體現。

4.機器人創新可以學生創新的能力

機器人創新活動，學生提供了全面接觸、學習信息科技，理解信息科技內涵的智能化學習的平臺，有利于中小學生信息素養、想象力、創造力的全面提高。機器人完全靠學生運用自己的聰明才智去制作，有利于培養學生的開放性思維。

二、中小學機器人發展趨勢與現狀

目前國家通過舉辦各類機器人比賽，來刺激我國的中小學生開展機器人創新活動。機器人教育引入中小學，不僅有利于信息技術教育的發展；有利于探索教育改革和人才培養的新途徑、新方法；有利于高素質人才的培養；同時將推動我國智能機器人知識和技術的普及；促進我國智能機器人事業的發展和專業人才的培養；促使新興的智能機器人產業的形成。可以說，智能機器人教育為實施素質教育提供了一個可操作性的實踐平臺。

中小學機器人教育活動從原來的少年宮、創新班里進行，逐步發展到學校和課堂。圖形化編程語言和代碼模塊化技術大大降低了中小學開展機器人教育的門檻。此外一些大公司和大企業也看到了中小學機器人教學發展迅猛發展勢頭，如樂高機器人、樂博機器人、bioloid機器人模塊、博佳機器人等品牌紛紛開展了機器人中小學機器人教學。

現代信息社會，中小學機器人教育的需求越來迫切。因為機器人技術門檻較高，所以中小學開展機器人教學需要較多的技術支持，高等院校作為產學研的基地，非常適合為中小學機器人培訓提供技術支持的扮演這一角色。哈工大作為國內最早開始機器人研發的高校，具有豐富的開發經驗，相信隨著我國中小學機器人教育在今后的日子里會更趨活躍。

三、環境設計

一個具有完善功能的機器人實驗室由以下六大主要功能區構成：（1）教學區——進行機器人日常教學活動

（2）活動區——機器人活動的專用場地，及學生測試機器人的空間

（3）組裝區——提供專用課桌和工具，搭建和改裝機器人

（4）展示區——展示各種各樣的機器人，以及學生自己創作的科技創新作品（5）儲物區——存放機器人及其相關設備

四、機器人配置

見附件

五、機器人課程開展的方式

1.課題研究的內容

開設智能機器人課程，借鑒建構主義理論和多元智能理論，研究和探索智能機器人課程在基礎教育中的教學模式和教育價值。

2.智能機器人課程的教學目標

我們將智能機器人課程的具體教學目標初步定位為：（1）知識方面：

使學生了解智能機器人這個學術前沿領域的發展和應用狀況，了解智能機器人的概念和工作方式，破除青少年對機器人的神秘感，提高對機器人的認識，為進一步學習機器人的有關知識打下基礎。

（2）能力方面：

① 使學生掌握為一種智能機器人下載程序的方法，了解智能機器人的各種傳感器和驅動裝置的作用。理解體會程序是智能機器人的靈魂，了解機器人是怎樣在人的指揮下工作的。

② 使學生學習一種智能機器人編寫程序，通過為機器人編寫程序學到科學而高效的思維方式，提高邏輯思維能力、規劃能力，提高學生分析問題和解決問題的能力。

③ 通過模擬項目的完成，使學生在為機器人擴充接口的過程中學習有關數字電路方面的知識，在組裝機器人的過程中培養學生的動手能力、協作能力和創造能力。

（3）情感方面：

① 通過介紹高科技領域學科發展前沿和我國機器人科學家在機器人開發過程中的愛國主義精神、科學精神、頑強拼搏精神，激勵中學生確立正確的世界觀、人生觀和價值觀。

② 培養對人工智能技術的興趣，真正認識到智能機器人對社會進步與經濟發展的作用，積極參加機器人編程比賽、機器人百科知識比賽、機器人競技比賽等各種課外活動。在競賽活動中培養學生的創新意識、團隊意識和競爭意識。

3.智能機器人課程的教學內容

將智能機器人內容的教學納入到信息技術教育課程中，使其成為具有特色的本校課程。參照國內外專家學者的研究成果，智能機器人課程的知識結構可由下列四個模塊組成：

模塊一 機器人概況

包括：機器人概念、機器人原理、機器人歷史、機器人與人、機器人與社會等內容。

模塊二 機器人編程

包括：學會將使用Java、Visual C++/C、交互式C、VBasic、QBasic、MSWLOGO、PROLOG、匯編等編程語言及編程平臺的使用，學會數據庫程序的編寫，能面向問題、面向代理進行編程設計，能開發出實用機器人程序。

模塊三 機器人硬件

了解機器人的硬件結構體系，重點了解其機械結構、驅動系統、控制系統、感覺系統、通訊系統的原理與結構，學會機器人的模塊化組裝、控制與維護方法。

模塊四 機器人應用

了解機器人的功能、應用領域、應用方法與效能，了解機器人或其他智能機器的操作、使用與維護方法。能在各種機器人知識與能力競賽中，創造性地綜合運用所學知識。

4.智能機器人課程的教學模式

按照普及與提高相結合的原則，我們將智能機器人課程的教學模式分為三種：一是專門課程模式，二是學科整合模式，三是興趣小組模式。

專門課程模式：作為信息技術課程的選修課，在學校教學計劃與課程安排中有“智能機器人”的專門課程，每周按課表開展有關機器人的課堂教學活動。

學科整合模式：學科整合模式是指將機器人教學內容整合到其他課程的教學中。由于智能機器人技術融合了造型技術、機械、電子、傳感器、計算機軟件、硬件和人工智能等眾多先進技術，充分地體現了當代高新技術多個領域的先進水平。因此在中學數理學科的各種研究性學習中，都可以與智能機器人技術開展整合，將智能機器人技術有機地融入這些學科的教學中。

興趣小組模式：根據興趣，吸納數理邏輯強、創新意識強、動手能力強的學生5－10人組成智能機器人興趣課外活動小組，培養才干，發揮特長，作為學校代

表隊，參加各級各類機器人競賽活動。學生在活動過程中，能夠始終感受著失敗的遺憾和成功的喜悅，從而樹立成就感和自信心，發展良好的個性心理素質；同時，小組成員回到本班以后，又能成為“小老師”，幫助其他同學，進而全面提升智能機器人學科教學的整體水平。

六、階段目標評價

第一階段：

主要以教學為主，以班級或自愿報名的形式，組成機器人實驗室機器人主要使用仿真實驗平臺、AS-MII平臺、AS-EI工程創新模塊平臺來進行系統教學。這個階段的標志性價值：開發出試用于教學的校本教材，開設機器人公開課，邀請市教育系統和其他學校老師觀摩，并在地區進行推廣。

第二階段：

啟動以比賽為主的項目小組，由老師挑選在第一階段學習中成績突出的學生，分小組準備教育部、科協、人工智能協會等舉辦的國際、國內的各類比賽。在這個階段，機器人要進行大量的擴展、外形改造、機器人活動場地制作、比賽規則培訓等。

階段標志性價值：全面投入各類比賽項目，為學校爭取榮譽 第三階段：

啟動以開發研究為主的實驗室系統，由老師和骨干學生組成研究小組，在機器人實用功能開發、機器人通訊、機器人群體社會性研究、機器人視覺、語音開發等項目上做系統開發。

階段標志性價值：爭取每年有1-2個開發成果，可以參加創新大賽或申請專利。

以上階段相互嵌套、互為依托、按照學校的實際情況確定實驗室方向。

七、學校的義務

選拔1－2位專職教師從事機器人教學與科技活動。提供機器人教學與活動的場所。