1、 机器人沿线行走机器人沿线行走 【教材分析】【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。 本课涉及传感器的使用、 电机的使用、变量的使用、条件循环程序设计和分支结构程序设计，是一节机器 人知识综合运用课。由于本课容量较大，要讲透所有的知识点需要两课时。传感 器和电机的使用、条件循环和分支结构程序设计作为第一课时，程序的完善和调 试作为第二课时。具体而言，第一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，第二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是通过灰 度传感器来不断地判断自己行走时的状态
2、，并通过修改电机参数来进行实时调 整。 【学情分析】【学情分析】 本课的教学对象是小学六年级学生，我仔细分析学情后发现，本课的教学难 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 合本节课我设计了三个任务，明确要求，在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。在完成任务过程中，提倡邻近的同学互相帮助，培养 孩子们的合作精神。 【教学目标与要求】【教学目标与要求】 了解沿线追踪比赛规则、灰度传感器的工作原理，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，学会编写机器人沿轨迹线行走程 序。以自主探究学习、合作学习的方式，掌握编写机器人沿
3、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。 【教学重点与难点】【教学重点与难点】 重点：重点：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，学会编写机器人沿轨迹线行走程序。 难点：难点：学会检测“学生机器人”向左偏、向右偏、完全左偏、完全右偏，理 解 max 变量的含义，学会编写机器人沿轨迹线行走程序。 【教学方法与手段】【教学方法与手段】 实验法、任务驱动法。 【课时安【课时安排】排】 安排 2 课时。 【教学准备】【教学准备】 学习者能够基本熟悉机器人的原理。 【教学过程】【教学过程】
4、 第一课时第一课时 学习过程学习过程 教师与学生活动教师与学生活动 设计意图设计意图 一、视频导 入 播放“机器人沿线走比赛”视 频。 师：机器人沿线走比赛就是沿 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 积累感性经验， 让学 生直观感受机器人沿线 走的过程。 二、新授： 机器人沿线 走的原理 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？ 生：交流讨论。 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， 然后及时调整行走方式，保证始终 沿着轨道行走。 师：我们在之前就已经
5、学习过 灰度值的概念，让我们一起来回顾 一下。请同学们分组上来测试一下 回顾旧知识， 消除学 生对新知识的陌生感， 为 接下来的教学作铺垫。 场地和轨迹线的灰度值分别是多 少。 生：分组测试灰度值并记录。 师：通过刚才的机器人测灰度 值，请结合“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？ 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。 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。 三、编写程 序 师：下面我们就开始编写机器 人沿线行走的程序。 1.
6、 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。 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。 生：计算 black 的值。 师：关于变量 max，我们可以事 先规定好， max=0 表示机器人向左侧 偏，max=1 表示机器人向右侧偏， 万事开头难， 详尽细 致的演示过程帮助学生 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。 max=2 表示机器人在轨迹线上。 我们 可设定 max 的初始值为“2”。 生：定义变量 bla
7、ck、max，完 成程序初始化操作。 师：下面我们需要设置灰度传 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）”。 生：完成灰度传感器的设置操 作。 四、 情况一： 机器人在黑 线上 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“条 件二：灰度传感器（2 通道）的值 black”。 2. 在该“单分支”
8、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”。 生：完成机器人在线上时的程序编 写。 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、 情况二： 师：地图上的轨迹不总是直线，过渡到较为复杂的 机器人左偏 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？ 生：交流讨论。 师：当机器人向左偏时，左边 的传感器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
9、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”。 生：完成机器人左偏时的程序 编写。 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、 情况三： 机器人右偏 师：机器人右偏的情况与左偏 正好相反，我们该如何编写该段程 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 该
10、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。 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”。 生：完成机器人右偏时的程序 编写。 第二课时第二课时 学习过程学习过程 教师与学生活动教师与学生活动 设计意图设计意图 七、 情况四： 机器人完全 左偏 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？ 生：交
11、流讨论。 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：max=0”。 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 引发迁移， 在已有知 识的基础上， 让学生对机 器人沿线走的另两种情 况有更加深刻的理解， 并 得出解决问题的策略。 2：反转 速度 2”。 生：
12、完成机器人完全左偏时的程 序编写。 八、 情况五： 机器人完全 右偏 师： 机器人完全右偏时， 左右两 边的传感器也都在地图的白色区域 上了， 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：max=1”。 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 2： 正传 速度 15”。 生： 完成机器人完全右偏时的程 序编写。 举一反三， 完成机器 人沿线走的完整程序的 编写。 九、比赛体 验 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！ 生： 保存并编译程序， 参与机器 人沿线走比赛。 通过参与比赛， 享受 学习的成果， 分享成功的 喜悦。
