粤教版 (B版)九年级下册第二章 智能机器人程序设计第五节 制作循迹机器人教案设计

这是一份粤教版 (B版)九年级下册第二章 智能机器人程序设计第五节 制作循迹机器人教案设计，共7页。教案主要包含了教学目标，教材分析，教学建议，教学过程，参考资料等内容，欢迎下载使用。

一、教学目标：
知识与技能：
（1）能够理解轨迹变量四个值的含义；理解高速电机模块左右电机参数值与机器人左转、右转及直行三种状态的关系。
（2）能使用多重分支结构编写出机器人循迹的程序；
过程与方法：
（1）通过网络学习平台，自主学习轨迹识别传感器的相关知识，完成课堂小测。再把程序设计思路通过组间进行交流，最后通过小组合作探究尝试编写机器人走轨迹的程序，从而使学生掌握编写机器人循迹程序的多种方法。
（2）采用任务驱动的方法，通过网络学习平台自主学习、小组协作，并在教师引导下，理解循迹机器人的算法和仿真方法。并通过教师和组长评分的方式，激发全体学生的学习积极性和主动性。
情感态度价值观：
（1）通过自主学习轨迹识别传感器的知识以及编写循迹机器人的程序等课堂环节积极参与学习活动，善于动手和创新。
（2）通过小组合作学习，共同寻找循迹机器人的编程仿真方法，培养合作精神和团队精神。
（3）在组间交流活动中，用自己的编程思路积极与其它同学思想碰撞，并善于思考和分析，归纳总结，体验成功。
二、教材分析
1、本节的作用和地位
本课通过完成“机器人沿着轨迹走”任务，来学习一种新的数字传感器——轨迹识别传感器，它的两组红外发射、接收管让它成为了一种特殊而丰富的数字传感器，因此，学生需要掌握多分支即多重嵌套的程序设计方法，从而提高了自己的程序设计水平。
2、本节主要内容介绍
为了更好地理解轨迹变量四个值的含义，需要学生了解轨迹识别传感器的工作原理。此外，轨迹机器人的判断、决策，需要用到多重条件判断结构，让学生学会在仿真界面中完成循迹机器人的程序设计，从而掌握轨迹识别传感器的应用方法。关于循迹机器人的实物搭建以及轨迹识别传感器的硬件应用将在下一课时“寻宝机器人”进行学习。
3、重点难点分析
教学重点：循迹机器人的程序设计；轨迹识别传感器的几个变量值的含义。
教学难点：使用多重分支结构让机器人检测轨迹识别传感器的状态，明确左转，右转，直行。
三、教学建议
诺宝RC软件仿真平台、网络协作平台
讲述这一课时，让学生能设计出沿轨迹走的程序为主，重点在于对编程思路的讨论上，引导学生把思路理清，再设计程序。设计轨迹识别传感器的程序时，要重点弄清楚轨迹识别传感器几个变量值的含义和马达转向的关系，此外，条件判断模块使用了三重嵌套，此处应引导学生从已学的二分支到三分支的过渡，学生把这几点弄清楚了，则本节课的重点内容就基本解决了。
为了激发学生的学习积极性和主动性，培养学生的自主学习和团队合作能力，本课教学设计应用了网络协作系统这个平台，网络协作平台基于局域网设计，教师和学生都有一个自己的账号和密码，学生登录后可以开展自主学习和合作学习，小组长还具备评价组员的权限，教师也可以收集学生的答案及评价情况，从而进行及时反馈。
教学评价
五、教学过程
六、参考资料
诺宝RC软件仿真平台上的程序与仿真截图
图1：循迹机机器人的程序
图2：循迹机器人的仿真效果图
项目
分值
评价标准
得分
自评
组评
班评
程序设计
20
编程技巧
10
调试过程
20
完整测试
小组配合
20
小组成员分工及配合方面
拓展
10
完成拓展
总体得分
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
课前准备
将学生分为六人一组，每人一部电脑，准备好网络学习平台和诺宝RC10.1。
登录网络学习平台，浏览本节课教学目标和重难点。
正式上课前让学生了解本课的教学目标和重难点。
一、
情境导入、激发兴趣
1、展示盲道的画面；
2、播放学生走盲道的视频片断，并提出以下问题:
a、盲人走的盲道和普通路面有什么区别？
b、当盲人偏离盲道时，他是如何思考，怎么回到盲道上的呢？
课题展示：制作能循迹的机器人。
3、播放二次仿真效果，第一次把机器人放在轨迹上，第二次把机器人放在轨迹外面，并提出问题：
这个能够循迹的机器人有什么功能呢？
说出盲道的名称；
学生观看视频，
思考并回答问题；
学生观察并归纳出循迹机器人的功能特点。
1、能沿着轨迹走不会脱离轨迹。
2、不在轨迹上时，机器人能主动寻找轨迹。
1、盲人走盲道时用双脚来循迹走引出循迹机器人，教学重点的生活化迁移。
2、利用轨迹来模拟盲道，导入课题。
3、学生通过观察，自己归纳出循迹机器人的二个功能。
实物展示
实物展示一个实体机器人，引导学生观察一个新的硬件——轨迹识别传感器
实物展示：循迹机器人的正面和底部
观察传感器实物；
回答问题；
让学生通过观察实物，发现一个新的传感器，即机器人的感知器官，加深印象。
二、
学案自学、
及时反馈
开放课堂活动模块：
指导学生打开网络协作平台，浏览“课堂活动”模块（学案），让学生自学轨迹识别传感器的相关知识。
自学轨迹识别传感器的相关知识。
自主学习，学习
轨迹识别传感器的相关知识。
指导学生打开课堂检测模块进行课堂测试。
观察学生的答题情况，并展示学生的答题情况。
3、针对答对率较低的个别题重点讲解。
学生打开课堂测试模块，进行测试。
学生通过测试模块检测自学效果；
教师及时收集学生答题情况并及时反馈。
三、
思维进阶、
学生展示
回顾循迹机器人的功能：
①能沿着轨迹走不会脱离轨迹。②不在轨迹上时，机器人能主动寻找轨迹。
2、展示问题：如何实现机器人是循着轨迹 “走”呢？
引导学生归纳出方案的共同点：通过传感器来判断机器人的位置。
3、通过实体机器人展示轨迹的几个变量与位置的关系，让学生归纳出：如果机器人在盲道的左侧，则轨迹变量==2，右转；如果机器人在盲道的右侧，则轨迹变量==1，左转。不偏的话，轨迹变量==3，直行。如果都不是，则小角度左转或右转去寻找。
4、利用已学知识——楼道自动感应灯的二重分支结构引导学生归纳出三重分支结构的程序。并通过程序图的生成、分析，引导学生总结一至二种思路。
5、引导学生归纳出循迹口决：1左2右3直行0小左或小右。（左是指机器人应左转；小左是指机器人小角度左转弯）
1、学生回答。
2、组间同学交流思想。
3、观察实体机器人的演示，明确轨迹变量四个值的含义。
4、学生讲解设计思路
5、记住口诀
1、通过机器人的演示让学生对轨迹变量四个值获得更直观的印象。
2、让一至二个代表来讲解方案，当小老师，帮同学们理清思路。
3、引导学生的思维一步步地从设计思路向程序图转化。
4、归纳出口决：1左2右3直行0小左或小右。
四、
合作探究、提升能力
1、发送仿真地图给学生。
2、引导学生进行小组内交流。
3、给每个小组发放一张空白流程图，提醒各小组如果有新的思路可把它写下来。
4、适时广播新的设计思路。
5、适时广播存在典型问题的学生作业。
学生通过独立探究和小组内协作学习，编写循迹机器人的程序，并在下发的仿真地图上进行仿真。
学生在合作探究、自主学习中，培养了合作和自主探究能力。
五、
课堂评价、小结延伸
课堂评价
1、利用网络协作平台给组长作业打分。
2、提示组长给组员进行评分。
3、适时公布学生作业的得分情况以及奖励积分。
1、学生通过学习平台上交作业。
2、各组长依据评分标准给每个组员的作业评分。
通过让学生参与课堂评价，提高了学生的学习积极性和主动性。
课堂小结
1. 汇总排序并展示学生课堂各环节（包含作业）的最终得分。
2、PPT展示：学习了一个新的传感器——轨迹识别传感器；学会了多重分支结构来设计程序——让机器人沿轨迹走。
1、了解自己在本节课的学习得分情况
2、学生思考。
思维延伸
开放拓展练习模块：
提出问题：当机器人不在线上时，轨迹变量=0，此时如果机器人离轨迹比较近，可以让机器人使用小角度转弯去寻找轨迹，但如果离轨迹比较远呢？机器人应该采用什么方式寻找轨迹呢？
学生打开拓展练习模块，查看拓展模块：
学生思考，讨论解决思路。
本环节根据实际时间放至课内或者课外思考。