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浙教版信息技術(shù)九年級(jí)第13課機(jī)器人認(rèn)路教學(xué)設(shè)計(jì)
課題
機(jī)器人認(rèn)路
單元
第三單元
學(xué)科
信息技術(shù)
年級(jí)
九年級(jí)
學(xué)習(xí)目標(biāo)
知識(shí)目標(biāo)：了解灰度傳感器及其調(diào)節(jié)方法；。技能目標(biāo)：掌握地面灰度檢測(cè)；能應(yīng)用灰度傳感器解決日常生活中的問(wèn)題。情感目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力、探索精神，讓學(xué)生在實(shí)踐中體驗(yàn)成功的喜悅；。
重點(diǎn)
掌握地面灰度檢測(cè)；能應(yīng)用灰度傳感器解決日常生活中的問(wèn)題。
難點(diǎn)
灰度傳感器的安裝和調(diào)節(jié)，機(jī)器人認(rèn)路程序的設(shè)計(jì)。
教學(xué)過(guò)程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
導(dǎo)入新課
觀看視頻：《機(jī)器人巡線》視頻中的機(jī)器人沿不規(guī)則的圖形高速行走，它的原理是什么呢。我們今天一塊來(lái)學(xué)習(xí)，利用虛擬機(jī)器人軟件，使機(jī)器人沿不規(guī)則的路線進(jìn)行行走。
觀看視頻思考并回答問(wèn)題
激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣并快速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)
講授新課
機(jī)器人通過(guò)傳感器獲取外部信息，常用的傳感器有聲音傳感器、灰度傳感器、紅外傳感器、觸碰傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鞯?如圖所示)現(xiàn)在許多城市的人行道上都建有盲道，為盲人提供方便。如果能設(shè)計(jì)一個(gè)導(dǎo)盲機(jī)器人(如圖所示)，讓機(jī)器人沿著盲道帶領(lǐng)盲人去醫(yī)院、商場(chǎng)、公園等地方，這將為盲人的生活帶來(lái)極大的便利。以如圖所示的場(chǎng)景為例，設(shè)計(jì)一個(gè)能沿黑線行走的導(dǎo)盲機(jī)器人，從住宅出發(fā)經(jīng)過(guò)商場(chǎng)把盲人帶到醫(yī)院。一、問(wèn)題分析在場(chǎng)地上有一條黑色軌跡，要求機(jī)器人沿軌跡行走，需要在機(jī)器人的底盤上安裝兩個(gè)能識(shí)別黑線的灰度傳感器。傳感器的數(shù)量與安裝的位置不同，機(jī)器人程序的算法可能就不同。如圖所示，在機(jī)器人前方的底盤上安裝左、右兩個(gè)灰度傳感器，用來(lái)檢測(cè)黑線。把機(jī)器人放到黑線上，使左、右兩個(gè)灰度傳感器分別位于黑線兩側(cè)。機(jī)器人沿軌跡行走的方案如下：(1)如果左側(cè)傳感器能檢測(cè)到黑線，就向左轉(zhuǎn)。(2)如果右側(cè)傳感器能檢測(cè)到黑線，就向右轉(zhuǎn)。(3)如果兩側(cè)都沒(méi)有檢測(cè)到黑線，說(shuō)明機(jī)器人左、右兩個(gè)傳感器分別位于黑線兩側(cè)，就前進(jìn)。(4)如果左、右兩側(cè)都檢測(cè)到黑線，說(shuō)明到達(dá)目的地，就停止。視頻：《機(jī)器人巡線原理》知識(shí)鏈接灰度傳感器是檢測(cè)物體表面灰度級(jí)別的傳感器?；叶葌鞲衅鹘?jīng)常用于識(shí)別黑白程度不同的色帶。親身體驗(yàn)在不同顏色的色帶上，灰度傳感器檢測(cè)的結(jié)果有什么不同?若有教學(xué)用機(jī)器人，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的程序來(lái)顯示傳感器所獲得的信號(hào)值，否則可選擇仿真系統(tǒng)中的“機(jī)器人編輯”→“仿真工具”獲取不同顏色的色帶灰度值。二、設(shè)計(jì)流程圖“分支結(jié)構(gòu)”，還必須運(yùn)用“循環(huán)結(jié)構(gòu)”，使得檢測(cè)與判斷黑線的指令不斷重復(fù)執(zhí)行根據(jù)問(wèn)題分析，按照順序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程圖如圖所示。三、項(xiàng)目實(shí)施根據(jù)上述分析和流程圖，結(jié)合下面準(zhǔn)備機(jī)器人硬件、活動(dòng)場(chǎng)地、編寫程序調(diào)試機(jī)器人，完成循跡任務(wù)。實(shí)施項(xiàng)目機(jī)器人搭建實(shí)施內(nèi)容1.配件:主機(jī)1個(gè)，馬達(dá)2個(gè)，隨動(dòng)輪1個(gè)和灰度傳感器2個(gè)。左側(cè)灰度傳感器所接的端口號(hào)：（
）機(jī)器人的右側(cè)灰度傳感器所接的端口號(hào)（
）2.調(diào)整好2個(gè)傳感器與黑線的位置關(guān)系，使其左、右灰度傳感器分別位于黑線兩側(cè)。實(shí)施項(xiàng)目場(chǎng)地的搭建實(shí)施內(nèi)容在一個(gè)平面上添置一條色帶，作為機(jī)器人行走的軌的跡。仿真環(huán)境中，需要在其他繪圖軟件中把線條畫好，并將圖片文件以.jpg格式保存到仿真軟件安裝目錄的
texture文件夾下作為底紋采用。溫馨提示黑線的寬度不要太寬實(shí)施項(xiàng)目程序?qū)嵤﹥?nèi)容1.選擇“條件循環(huán)”模塊編程，兩個(gè)傳感器都檢測(cè)到黑線時(shí)，結(jié)束循環(huán)2.在循環(huán)體中添加“條件判斷”模塊。3.設(shè)置“條件判斷”模塊中的判斷條件。實(shí)施項(xiàng)目調(diào)試實(shí)施內(nèi)容1.顯示每個(gè)傳感器在不同灰度地面的信號(hào)值。2.調(diào)試機(jī)器人，使其持續(xù)沿黑色軌跡行走。記錄存在的困難與問(wèn)題:（
）；新的想法:（
）。教你一招調(diào)試的時(shí)候，盡量把機(jī)器人的速度調(diào)得慢些，這樣容易調(diào)試成功。隨堂練習(xí)1.在機(jī)器人的底盤上安裝1個(gè)或3個(gè)灰度傳感器，完成本課中的行走任務(wù)。
通過(guò)教師的講解，以小組合作的方式，開(kāi)展探討交流，完成任務(wù)。學(xué)生小組間討論，共同完成任務(wù)。觀看視頻通過(guò)教師的講解，以小組合作的方式，開(kāi)展探討交流，完成任務(wù)。學(xué)生小組間討論，共同完成任務(wù)。通過(guò)教師的講解，以小組合作的方式，開(kāi)展探討交流，完成任務(wù)。學(xué)生小組間討論，共同完成任務(wù)。通過(guò)教師的講解，以小組合作的方式，開(kāi)展探討交流，完成任務(wù)。學(xué)生小組間討論，共同完成任務(wù)。學(xué)生小組間討論，共同完成任務(wù)，并分組匯報(bào)。
通過(guò)小組合作，加強(qiáng)學(xué)生組內(nèi)團(tuán)結(jié)、共同完成任務(wù)培鍛煉學(xué)生的語(yǔ)言組織能力和表達(dá)的能力。加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解加強(qiáng)學(xué)生組內(nèi)團(tuán)結(jié)、共同完成任務(wù)培鍛煉學(xué)生的語(yǔ)言組織能力和表達(dá)的能力。加強(qiáng)學(xué)生組內(nèi)團(tuán)結(jié)、共同完成任務(wù)培鍛煉學(xué)生的語(yǔ)言組織能力和表達(dá)的能力。加強(qiáng)學(xué)生組內(nèi)團(tuán)結(jié)、共同完成任務(wù)培鍛煉學(xué)生的語(yǔ)言組織能力和表達(dá)的能力。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成練習(xí)的能力。
課堂小結(jié)
分小組總結(jié)歸納，教師補(bǔ)充。
各組匯報(bào)總結(jié)，其他小組成員做補(bǔ)充。
鍛煉學(xué)生的總結(jié)能力，邏輯思維、語(yǔ)言表達(dá)能力。
布置作業(yè)
1.設(shè)計(jì)一個(gè)能沿不規(guī)則路線行走的機(jī)器人
板書
一、問(wèn)題分析二、設(shè)計(jì)流程圖三、項(xiàng)目實(shí)施
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浙教版信息技術(shù)
九年級(jí)
第13課
機(jī)器人認(rèn)路
新知導(dǎo)入
機(jī)器人巡線
新知導(dǎo)入
視頻中的機(jī)器人沿不規(guī)則的圖形高速行走，它的原理是什么呢。我們今天一塊來(lái)學(xué)習(xí)，利用虛擬機(jī)器人軟件，使機(jī)器人沿不規(guī)則的路線進(jìn)行行走。
新知講解
機(jī)器人通過(guò)傳感器獲取外部信息，常用的傳感器有聲音傳感器、灰度傳感器、紅外傳感器、觸碰傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鞯?如圖所示)
觸碰傳感器
紅外測(cè)障傳感器
灰度傳感器
新知講解
火焰?zhèn)鞲衅?br/>指南針傳感器
紅外測(cè)距傳感器
新知講解
現(xiàn)在許多城市的人行道上都建有盲道，為盲人提供方便。
如果能設(shè)計(jì)一個(gè)導(dǎo)盲機(jī)器人(如圖所示)，讓機(jī)器人沿著盲道帶領(lǐng)盲人去醫(yī)院、商場(chǎng)、公園等地方，這將為盲人的生活帶來(lái)極大的便利。
新知講解
以如圖所示的場(chǎng)景為例，設(shè)計(jì)一個(gè)能沿黑線行走的導(dǎo)盲機(jī)器人，從住宅出發(fā)經(jīng)過(guò)商場(chǎng)把盲人帶到醫(yī)院。
新知講解
在場(chǎng)地上有一條黑色軌跡，要求機(jī)器人沿軌跡行走，需要在機(jī)器人的底盤上安裝兩個(gè)能識(shí)別黑線的灰度傳感器。
一、問(wèn)題分析
傳感器的數(shù)量與安裝的位置不同，機(jī)器人程序的算法可能就不同。
新知講解
如圖所示，在機(jī)器人前方的底盤上安裝左、右兩個(gè)灰度傳感器，用來(lái)檢測(cè)黑線。把機(jī)器人放到黑線上，使左、右兩個(gè)灰度傳感器分別位于黑線兩側(cè)。
新知講解
(1)如果左側(cè)傳感器能檢測(cè)到黑線，就向左轉(zhuǎn)。
機(jī)器人沿軌跡行走的方案如下：
(2)如果右側(cè)傳感器能檢測(cè)到黑線，就向右轉(zhuǎn)。
(3)如果兩側(cè)都沒(méi)有檢測(cè)到黑線，說(shuō)明機(jī)器人左、右兩個(gè)傳感器分別位于黑線兩側(cè)，就前進(jìn)。
(4)如果左、右兩側(cè)都檢測(cè)到黑線，說(shuō)明到達(dá)目的地，就停止。
新知導(dǎo)入
機(jī)器人巡線原理
新知講解
灰度傳感器是檢測(cè)物體表面灰度級(jí)別的傳感器?；叶葌鞲衅鹘?jīng)常用于識(shí)別黑白程度不同的色帶。
知識(shí)鏈接
新知講解
親身體驗(yàn)
在不同顏色的色帶上，灰度傳感器檢測(cè)的結(jié)果有什么不同?
若有教學(xué)用機(jī)器人，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的程序來(lái)顯示傳感器所獲得的信號(hào)值，否則可選擇仿真系統(tǒng)中的“機(jī)器人編輯”→“仿真工具”獲取不同顏色的色帶灰度值。
新知講解
二、設(shè)計(jì)流程圖
根據(jù)以上分析，本任務(wù)的程序設(shè)計(jì)不但有“分支結(jié)構(gòu)”，還必須運(yùn)用“循環(huán)結(jié)構(gòu)”，使得檢測(cè)與判斷黑線的指令不斷重復(fù)執(zhí)行
新知講解
根據(jù)問(wèn)題分析，按照順序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程圖如圖所示。
新知講解
根據(jù)上述分析和流程圖，結(jié)合下面準(zhǔn)備機(jī)器人硬件、活動(dòng)場(chǎng)地、編寫程序調(diào)試機(jī)器人，完成循跡任務(wù)。
三、項(xiàng)目實(shí)施
新知講解
實(shí)施項(xiàng)目
機(jī)器人搭建
1.配件:主機(jī)1個(gè)，馬達(dá)2個(gè)，隨動(dòng)輪1個(gè)和灰度傳感器2個(gè)。左側(cè)灰度傳感器所接的端口號(hào)：（
）機(jī)器人的右側(cè)灰度傳感器所接的端口號(hào)（
）
實(shí)施內(nèi)容
2.調(diào)整好2個(gè)傳感器與黑線的位置關(guān)系，使其左、右灰度傳感器分別位于黑線兩側(cè)。
新知講解
實(shí)施項(xiàng)目
場(chǎng)地的搭建
在一個(gè)平面上添置一條色帶，作為機(jī)器人行走的軌的跡。
實(shí)施內(nèi)容
仿真環(huán)境中，需要在其他繪圖軟件中把線條畫好，并將圖片文件以.jpg格式保存到仿真軟件安裝目錄的
texture文件夾下作為底紋采用。
新知講解
黑線的寬度不要太寬
溫馨提示
新知講解
實(shí)施項(xiàng)目
程序
實(shí)施內(nèi)容
1.選擇“條件循環(huán)”模塊編程，兩個(gè)傳感器都檢測(cè)到黑線時(shí)，結(jié)束循環(huán)
2.在循環(huán)體中添加“條件判斷”模塊。
3.設(shè)置“條件判斷”模塊中的判斷條件。
新知講解
實(shí)施項(xiàng)目
調(diào)試
實(shí)施內(nèi)容
1.顯示每個(gè)傳感器在不同灰度地面的信號(hào)值。
2.調(diào)試機(jī)器人，使其持續(xù)沿黑色軌跡行走。記錄存在的困難與問(wèn)題:（
）；新的想法:（
）。
新知講解
調(diào)試的時(shí)候，盡量把機(jī)器人的速度調(diào)得慢些，這樣容易調(diào)試成功。
教你一招
隨堂練習(xí)
1.在機(jī)器人的底盤上安裝1個(gè)或3個(gè)灰度傳感器，完成本課中的行走任務(wù)。
板書設(shè)計(jì)
一、問(wèn)題分析
二、設(shè)計(jì)流程圖
三、項(xiàng)目實(shí)施
1.設(shè)計(jì)一個(gè)能沿不規(guī)則路線行走的機(jī)器人
作業(yè)布置
謝謝
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