2019-2020年苏科版小学信息技术《第16课 学生机器人平台》教案（选修）.doc

2019-2020年苏科版小学信息技术第16课 学生机器人平台教案（选修）教学目的与要求1.学习“学生机器人平台”软件。2.初步了解流程图的设置方式。3.理解软件的概念。4.能够运行“学生机器人平台”软件。5.帮助学生建立软件与机器人之间的知识链接。6.激发学生的学习热情。7.尝试用已有的信息技术手段理解“编程”的意义。8.尝试运行、设置编程软件。课时安排建议安排2 课时。教学重点与难点1.重点：学习“学生机器人平台”软件。2.难点：流程图的设置方式。教材分析与教法建议1教材的地位与作用本课基于原有机器人知识的基础上，介入编程软件，让学生了解到“学生机器人平台”的重要意义。因此，本课的学习属于理论性与实践性相结合的环节。在本课的教学中，学生接触到流程图的学习和设置，在今后的学习中起到了基础性的作用，显得尤为重要。在教师的教学中，要秉承打好基础的原则，为学生提供正确严谨的教学环节，为今后的学习提供便利。2教学方法指导在学生机器人平台的学习中，教师要帮助学生学会利用资源学习、意义建构的学习、自主学习、进行非线性的跨越式学习、理解流程图利用流程图的学习。教师可以在教学中设置相应的问题，让学生带着问题思考，顺着问题学习，使得知识能够顺畅地进入学生的认知体系，为今后的实践提供保证。参考资料1.学生机器人编程软件一般采用流程图模式编程。流程图由基本模块来构建，基本模块包括输出执行模块、信号输入模块、流程控制模块三部分，每一个图形模块都可以完成一定的功能，只要按逻辑连接这些模块可以很快的完成一个程序的编写，通过画流程图的方式，实现对某一特定机器人的编程。从而使机器人根据周围的环境执行相应的动作，如：前进、后退、转弯、加速、减速等。流程图支持全局变量、简单表达式、复合条件判断、循环等。软件采用了面向对象的程序设计方法，每种控件作为一个类对象，描述了此控件的类型、位置、连接属性、节点的设置属性等信息以及对各种属性改变的方法。利用这些方法，可以方便的对每个节点对象的属性更新和对象位置的移动等各种操作。2.软件特点：（1） 图形化编程，直观、易于学习和操作。（2）编辑、编译、程序下载到主控芯片的集成开发环境。（3）屏蔽软硬件接口部分，降低偏向于硬件的嵌入式系统开发难度。（4）可扩展性强。参考教案1.展示与导入（第一课时）师：同学们，我们经过了四节课的学习，你们了解了哪些机器人的知识啊？能给我们介绍一下你的感受吗？学生：回忆自己的学习过程，并讨论自己的学习心得。师：在上节课的讨论中，有的同学曾经提出，机器人的工作不但依赖传感器，也要依赖于计算机的编程，这样机器人才能“健康”地成长。今天就让我们来学习机器人编程。 (板书课题)设计意图：此部分的学习难度较大，学生学习存在一定的障碍，因此在设计教学过程时，因降低部分的难度，使得学习过程顺畅。2. 了解“学生机器人平台”软件师：机器人的运动，不是在机器人本身所制定完成的，它必须要有强大的“后援团”，这个就是“学生机器人平台”软件（打开相应的图片，介绍几种机器人平台）生：了解新界面。师：“学生机器人平台”软件和我们过去学习过的哪些软件有相似的地方呢？（1）FrontPage中网页的编写。（2）Word中的流程图。师：它们有哪些相似的地方呢？（1） 界面类似。（2） 流程图的方式相似。师：它们有哪些不同的地方呢？（阅读课本，寻找答案）（教师最后引导总结，帮助学生找到其中的关键词）设计意图：全班合作讨论的形式，可以最大程度地激发学生合作学习的热情。3. 运行编程软件（第二课时）师：实战开始了，我们要为学生机器人编程了，首先得让它知道我们的意图，请观察以下得流程：（学生观察教师操作并总结）（1）打开软件教师介绍主要的界面。（2）新建程序和原有软件类似之处。（3）设置系统讲解传感器和串口的设置方法。（4）加载图形控件讲解图形控件的概念。（5）设置属性以“计算”控件为例。（6）修改程序移动、删除、复制、粘贴等操作（7）编译程序先保存程序，再编译程序。（8）下载程序将机器人主板的接口与计算机接口相连，下载程序，注意“写入成功”的字样。设计意图：学生学习的难度较大，应留给学生较多时间去适应，帮助学生完成过程；老师作为过程的参与者，以辅导学生为主，不能替代学习。. 尝试并交流教师参与注意事项：（1）讲解要详细，速度可调整，可以就共性的问题全班交流，也可以放手让学生互相交流。（2）关注学生的反应，及时调整讲课的频率，保证教学效果。有条件时，让学生参与到实际过程中去。设计意图：此过程开放性较强，学生能够有足够的余地发挥自己的主观能动性。. 总结师：今天我们小组合作，完成了一个程序的编写过程。部分同学还进行了展示。我们还对这些展示的作品进行了交流。大家有什么收获？生：讨论学习心得。师：在烟波浩淼的信息技术中，机器人的编程是应用较多的技术之一，在今后的学习中，我们要常常接触到它。它是非常可贵的技术，它改变了我们的生活，让我们身边多了许多丰富多彩的内容，从今天起，让我们好好学习，创作出优秀的作品，来不断充实我们的生活！设计意图：学习过程中，旨在帮助学生完成总结性评价，在复习回顾的基础上完成对知识的整理，以便学生再次深入学习。附送：2019-2020年苏科版小学信息技术第17课 学生机器人行走教案（选修）教学目的与要求1.认识和了解机器人直流电机的工作原理。2.学会编写机器人前进、后退和转弯的程序。3.学会编译、下载程序。4.以学生自学、合作学习的方式完成编写机器人行走程序。5.让学生学会观察、交流体会。6.培养学生的创造性思维能力、探索精神。7.让学生在解决问题的过程中体会成功的快乐。8.利用所学的机器人知识解决现实生活中的应用问题。课时安排建议安排1课时。教学重点与难点1.重点：机器人前进、后退、转弯程序。2.难点：机器人左右转弯，将程序写入机器人。教材分析与教法建议1教材的地位与作用本课是学生第一次学习通过编写程序控制机器人的动作，对后面的学习有着良好的引导作用。开始可以让学生回忆前面学习的机器人知识，然后引入到怎样让机器人动起来，指挥机器人完成指定的动作，引入本课的学习。也可以播放有关机器人比赛的录像，让学生欣赏，再引入本课的内容。本课重点让学生学会“直流电机”控件的编程，明白“正转”、“反转”、“停止”的含义，特别是设置延时时，要尽可能多些，便于学生在调试机器人时能准确观察到机器人的执行步骤。教材中给出了机器人右转弯的程序，让学生探究出让机器人左转弯的方法。在学生编好程序后，先编译然后打开机器人的电源进行下载，特别要注意与机器人的通信方式，是串口通信还是USB口通信。在调试的过程中，如果机器人没有按照程序去执行动作，请学生再次检查程序是否正确，并检查机器人各端口的连接线是否连接正确。2教学方法指导任务驱动法、自主探究法。参考资料直流电机是一种将电能转换为机械能的装置。直流电机有多种不同尺寸和配置。图1所示为一些常见的小型直流电机，它们非常适合用来控制小型移动机器人的前进、后退、转弯等动作。图1 几种DC电机的照片直流电机工作时需要给电机转子上的线圈通电。电流在线圈中流动便产生一个磁场，该磁场与线圈外固定的永久磁铁产生的磁场相斥。这两个磁场相互作用产生的力可推动电机转子转动。用于描述电机电源要求和电机性能的参数有很多。其中，最基本的一个就是他的工作电压（额定电压），该电压是驱动电机推荐使用的电压。当实际电压低于额定电压时，大多数电机仍可以正常工作，但输出功率要减小。另外，大多数厂家给出的电机额定电压都比较保守，所以当实际电压高于额定电压时，电机一般也可以正常工作，但通过这种方法获得输出功率增加是以牺牲电机寿命为代价的。电机的另一个性能参数是工作电流。电压恒定时，电机上的电流与它的输出功率成正比。当空载运行时，电机的电流最小；当负载增大到使电机堵转的程度时，电机上的电流最大，该电流被称为电机的堵转电流，它也是电机在额定电压下的最大工作电流。通过电机的电流越大，电机产生的转动力（或转矩）就越大，这是电机转子线圈与周围永久磁铁之间电磁场相互作用的直接结果。线圈中产生的磁场强度与通过它的电流大小成正比，而电机输出轴上的转矩与两个磁场的强度直接相关。评价电机性能的另一个参数是它的赌转转矩。这个转矩是指电机在额定电压下，被迫赌转时所产生的转矩大小，此时电机上的电流即为赌转电流。对小电机而言，转矩通常以盎司-英寸（1盎司=28.35克）为单位衡量（即距离电机转轴中心为一英寸的力臂上所产生的直线里大小）。电机所提供的功率大小等于输出轴的转速与力矩的乘积。当电机自由转动时（空载状态），输出轴转速最大，但转矩为零，此时电机不驱动任何机构，因此输出功率为零（实际上电机也会消耗一部分功率克服内部摩擦，但这种功率不产生任何输出作用）；当电机赌转时，输出最大的转矩，但转速为零，因此输出功率也等于零。在两种极限情况之间，输出功率与转速间呈一种抛物线的关系，如图2所示。在其正常工作范围的中部，电机产生的功率最大。图2 电机转速、转矩及输出功率之间的理想曲线图中实线表示电机转速与转矩的关系。在该直线的右侧，转速达到最大（100%），而转矩为零，这一点代表了电机空转，没有做任何有用功的情况。而在直线的左侧，转速为零，但转矩达到最大值，这一点代表了电机因负载太大而赌转的情况。图中虚线表示电机的功率输出，它等于电机转速与转矩的乘积。输出功率的最大值位于电机正常工作范围的中点，此时转速和转矩都不为零。