1、第第 7 7 课课机器人沿线行走机器人沿线行走 一、教材分析一、教材分析 本课是机器人单元中难度较大的一课，综合性很强。本课要用到传感器的使 用、电机的使用、变量的使用、条件循环程序设计和分支结构的程序设计，是一 节机器人知识综合使用的一节课。由于本课容量较大，要讲透所有的知识点需要 两课时。传感器、电机的使用，条件循环和分支结构程序设计作为第 1 课时，程 序的完善和调试作为第 2 课时。具体而言，第 1 课时讲机器人沿线行走的前三种 情况（直走、左偏、右偏）及变量的使用；第 2 课时讲机器人行走的后两种情况 （完全左偏、完全右偏）。从整体上看，本课主要让学生理解机器人沿线行走的 原理， 即
2、通过灰度传感器来不断地判断行走时的状态，并通过修改电机参数实时 进行调整。 二、学情分析二、学情分析 本课的教学对象是小学六年级学生，教学难度较大，所以在教学过程中应注 重对学生进行科学的学习方法的培养和训练。结合本节课设计的三个任务，要求 明确，较难的环节有自学提示卡帮助，注重培养学生的自主学习能力。在完成任 务时，提倡邻近的同学互相帮助，培养孩子们的合作精神。 三、教学目标与要求三、教学目标与要求 1. 了解沿线追踪比赛规则、灰度传感器的工作原理。 2. 学会检测学生机器人向左偏、向右偏、完全左偏、完全右偏的情况。 3. 学会编写机器人沿轨迹线行走程序。 4. 以自主探究学习、合作学习的方
3、式，掌握编写机器人沿轨迹线行走的程 序， 逐步培养学生的创造性思维能力，让学生在解决问题的过程中体会成功的快 乐。 四、教学重点与难点四、教学重点与难点 1.1. 重点：重点： （1）学会在系统设置中添加和设置灰度传感器；学会检测学生机器人向左 偏、向右偏、完全左偏、完全右偏。 （2）学会编写机器人沿轨迹线行走程序。 2.2. 难点：难点： （1）学会检测学生机器人向左偏、向右偏、完全左偏、完全右偏。 （2）理解 max 变量的含义。 （3）学会编写机器人沿轨迹线行走程序。 五、教学方法与手段五、教学方法与手段 实验法、任务驱动法。 六、课时安排六、课时安排 安排 2 课时。 七、教学准备七、
4、教学准备 主题器材、教学课件。 八、教学过程八、教学过程 第第 1 1 课时课时 （一）（一）视频导入视频导入 播放“机器人沿线走比赛”视频。 教师：机器人沿线走比赛比的就是沿着地图上的轨道竞速行走，让我们也来 进行一场机器人沿线走比赛吧！ 引出本课课题机器人沿线行走。 【设计意图】【设计意图】积累感性经验，让学生直观感受机器人沿线走的过程。 （二）（二）新授：机器人沿线走的原理新授：机器人沿线走的原理 教师：行走是机器人的基础动作之一，那它是如何识别地图上的轨迹线的 呢？ 学生交流讨论。 教师：轨迹线和场地颜色的灰度值有较大的差异，机器人就是通过灰度传感 器来判断行走时的位置，然后及时调整行
5、走方式，保证始终沿着轨道行走。 教师：灰度值的概念我们在之前就已经学习过，让我们一起来回顾一下。请 同学们分组上来测试一下场地和轨迹线的灰度值分别是多少。 学生分组测试灰度值并记录。 教师：通过刚才把机器人放在场地上测灰度值，结合“机器人沿线走比赛” 视频， 想想看在机器人沿线行走的运动过程中，机器人与黑线之间一共有哪几种 情况。 学生交流讨论。 五种情况：机器人完全在线上，机器人向左偏，机器人向右偏，机器人完全 左偏，机器人完全右偏。 教师：我们需要依据机器人在运动过程中与黑线的位置关系，来编写相应程 序。 【设计意图【设计意图】回顾旧知识，消除学生对新知识的陌生感，为接下来的教学做 好铺垫
6、。 （三）（三）编写程序编写程序 教师：下面我们就开始编写机器人沿线行走的程序。 1. 新建一个程序。 2. 自定义两个变量 black、max。black 表示场地和轨迹线感光值的中间值， max 表示机器人在运行中的状态。 教师：black 的值就是我们刚刚测试的场地和轨迹线的灰度值的中间数，同 学们算算是多少。 学生计算 black 的值。 教师：关于变量 max，我们可以事先规定好，max0 表示机器人向左侧偏， max1 表示机器人向右侧偏，max2 表示机器人在轨迹线上。我们可设定 max 的初始值为“2”。 学生定义变量 black、max，完成程序初始化操作。 教师：下面我们需
7、要设置灰度传感器。 1. 单击“系统设置”菜单中的“传感器设置”命令，设置通道 1 和通道 2 都是灰度传感器。 2. 在工作区添加两个“灰度传感器”控件，分别设置属性为“灰度传感器 （1 通道）”和“灰度传感器（2 通道）”。 学生完成灰度传感器的设置操作。 【设计意图】【设计意图】万事开头难，详尽细致地演示过程，帮助学生克服难点知识， 引导学生一步步进行操作，以便开始程序部分的学习。 （四）（四）情况一：机器人在黑线上情况一：机器人在黑线上 教师：下面我们先来编写机器人完全在线上时对应的程序。 1. 添加一个“单分支”控件，设置其属性为“条件一：灰度传感器（1 通 道）的值black”与“
8、条件二：灰度传感器（2 通道）的值black”。 2. 在该“单分支”控件中添加一个“直流电机”控件，设置直流电机 1 正 传、速度 15，直流电机 2 正传、速度 15。 学生完成机器人在线上时的程序编写。 【设计意图【设计意图】从最简单的情况入手，开始编写程序，树立学生对本课编程部 分的信心。 （五）（五）情况二：机器人左偏情况二：机器人左偏 教师：地图上的轨迹不总是直线，在遇到转弯或曲线时，机器人就会由于惯 性而偏离黑线， 这时我们就要对机器人的运动方向进行校正。 我们先来思考一下： 当机器人向左偏的时候，传感器会读到怎样的灰度值呢？ 学生交流讨论。 教师：当机器人向左偏时，左边的传感器
9、就在地图的白色区域，而右边的传 感器还是在黑色的轨迹线上。我们可以根据这个来编写机器人左偏时对应的程 序。 1. 添加一个“单分支”控件，设置其属性为“条件一：灰度传感器（1 通 道）的值black”与“条件二：灰度传感器（2 通道）的值black”。 2. 在该“单分支”控件中添加一个“直流电机”控件，设置直流电机 1 正 传、速度 15，直流电机 2 停止。 学生完成机器人左偏时的程序编写。 【设计意图【设计意图】 过渡到较为复杂的情况，引导学生在实际环境中更好地理解该 段程序的意义。 （六）（六）情况三：机器人右偏情况三：机器人右偏 教师：机器人右偏的情况与左偏正好相反，我们该如何编写该
10、段程序呢？ 1. 添加一个“单分支”控件，设置其属性为“条件一：灰度传感器（1 通 道）的值black”与“条件二：灰度传感器（2 通道）的值black”。 2. 在该“单分支”控件中添加一个“直流电机”控件，设置直流电机 1 停 止，直流电机 2 正传、速度 15。 学生完成机器人右偏时的程序编写。 【设计意图【设计意图】 该部分编程给了学生更多自主操作的机会， 既检测学生之前的 学习效果，又锻炼学生举一反三的能力。 第第 2 2 课时课时 （七）（七）情况四：机器人完全左偏情况四：机器人完全左偏 教师：在我们之前所考虑的左偏和右偏的情况下，机器人都是还有一半边在 轨迹线上的。但当机器人完全
11、脱离轨迹线时，情况就不同了，传感器又会读到怎 样的灰度值呢？ 学生交流讨论。 教师：当机器人完全左偏时，左右边的传感器就都在地图的白色区域上了， 这时 max 的值为 0。我们可以根据这个来编写机器人完全左偏时对应的程序。 1. 添加一个“单分支”控件，设置其属性为“条件一：灰度传感器（1 通 道）的值black”，“条件二：灰度传感器（2 通道）的值black”以及“条 件三：max0”。 2. 在该“单分支”控件中添加一个“直流电机”控件，设置直流电机 1 正 传、速度 15，直流电机 2 反转、速度 2。 学生完成机器人完全左偏时的程序编写。 【设计意图【设计意图】引发迁移，在已有知识的
12、基础上，让学生对机器人沿线走的另 两种情况有更加深刻地理解，并得出解决问题的策略。 （八）（八）情况五：机器人完全右偏情况五：机器人完全右偏 教师：机器人完全右偏时，左右两边的传感器都在地图的白色区域上，我们 只能根据 max 的值来区分完全右偏和完全左偏。完全左偏时，max 的值为 0，而 完全右偏时，max 的值为 1。请同学据此来编写机器人完全右偏时对应的程序。 1. 添加一个“单分支”控件，设置其属性为“条件一：灰度传感器（1 通 道）的值black”，“条件二：灰度传感器（2 通道）的值black”以及“条 件三：max1”。 2. 在该“单分支”控件中添加一个“直流电机”控件，设置直流电机 1 反 转、速度 2，直流电机正传、速度 15。 学生完成机器人完全右偏时的程序编写。 【设计意图】【设计意图】举一反三，完成机器人沿线走的完整程序的编写。 （九）（九）比赛体验比赛体验 教师：请同学们将编写好的完整程序保存并编译，然后来进行机器人沿线走 比赛吧！ 学生保存并编译程序，参与机器人沿线走比赛。 【设计意图】【设计意图】通过参与比赛，享受学习的成果，分享成功的喜悦。 【教案设计：刘凯晨（南京市琅琊路小学）】
