第6課時 認識機器人構件教學內容分析教材以科普知識的形式介紹機器人在不同領域的應用情況及應用價值，展示機器人外觀結構，同時闡明機器人的傳感器在機器人中的作用，讓學生明白不同的傳感器，它能接收外界不同的信息；將傳感器連接到主控器，直觀展示傳感器接收到的外界信息；最后，動手搭建有一定功能的機器人。這節課的內容是學生學習了機器人的特征、分類、發展等知識后，再學習機器人的傳感器及其功能，更全面、深入地認識機器人工作過程，為學生進一步學習機器人有關知識奠定基礎。學習這節課的內容，讓學生知道機器人之所以能自動判斷外部環境，自主完成任務，是因為機器人的傳感器能獲取信息并加以應用的結果。教學對象分析學生在之前的學習過程中，已經知道機器人大基本特征：1.它有控制器，機器人控制器可以根據指令以及傳感信息控制機器人完成一定動作或任務，是影響機器人性能的關鍵部分之一；2.有特定的結構外形；3.能自動完成各種動作。機器人能夠完成簡單性、重復性、危險性的工作。智能化機器人已經深深地融入到我們的生活中，這對學生學習機器人的組件、傳感器等相關的知識起一定的幫助作用。這節課的重點是以科普的方式簡單、概括地介紹不同傳感器及其功能。機器人傳感器在機器人的控制中起了非常重要的作用，正為有了傳感器，機器人才具備了類似人類的知覺功能和反應能力。學生在學習機器人傳感器及其功能時，可以借助人類器官系統生動形象地闡述機器人的系統結構，讓學生知道不同的傳感器，它能接收外界不同的信息；將傳感器連接到主控器，將外界接收到的信息存儲在主控器內，為機器人的自主能力和實現自動化提供判斷信息。同時，隨著開源硬件的普及以及機器人仿真系統的成熟，在學生認識什么是傳感器，了解傳感器作用與應用價值的基礎上，學生可以動手搭建有一定功能的簡易機器人。在創新活動環節，學生通過分組搭建和體驗活動，真實體驗傳感器應用事例，進行交流、分享，能夠將抽象知識形象化，幫助學生理解、消化本節課知識，活動還能讓學生體驗實踐過程和成功的喜悅，調動他們學習積極性，促進學生積極參與學習全過程，保持輕松、活躍的課堂學習氛圍。學習和掌握本課知識，不僅讓學生初步認識和體驗傳感器的用途和應用價值。同時經過學習，讓學生感受到科技的發展和信息技術在生活中的廣泛應用，對人們的學習生活、生產活動產生深刻影響。教學目標1.機器人組件的認識。2.機器人傳感器及其功能的認識。3.搭建簡易機器人。教學重點和難點1.教學重點。認識不同類型的傳感器及其功能。2.教學難點傳感器的應用價值。教學方法1.情境創設法：播放與本課知識相關視頻片段，如：機器狗，無人駕駛汽車，無人掃地機，樓道感應燈，手機中的傳感器等，了解和知道現實生活中傳感器應用的事例，吸引學生的學習注意力，為導入本課學習創設良好的學習氛圍。2.展示法：展示簡易機器人，機器人結構組件機器人傳感器實物或圖片，學生直觀認識簡易機器人的結構組件、傳感器，達到初步了解機器人各類傳感器的形態和功能，為后續學習機器人相關知識做準備。3.講授法：講解簡易機器人的組件，傳感器的類型、用途及其應用。4.任務驅動法：學生圍繞任務要求，搭建簡易機器人，以小組合作方式開展探究性學習。5.自主探究、分工協作法：學生圍繞任務要求，小組內進行分工，分模塊搭建，各自帶著問題和要求完成任務，最后將各自搭建的模塊進行組合，完成整體的搭建任務，組合過程中，組員分別介紹自己搭建中使用的結構組件或傳感器的作用和功能。6.交流、評價法：學生在搭建與組合過程中可以進行交流討論，將本課知識內化為自己的知識。學生展示實踐成果，對學生的學習過和成果可采用自評、互評和教師評價給予適當評價和總結，并鼓勵學生參與評價。教學準備1.教學環境。計算機網絡教室、互聯網環境、教學廣播系統。2.教學資源。準備我國的機器狗、無人駕駛汽車、無人掃地機、樓道感應燈、手機中的傳感器等本課知識相關視頻片段。簡易機器人，機器人結構組件，機器人傳感器實物或圖片。教學過程一、導課(4分鐘)1.帶著問題欣賞實物、圖片和視頻機器人本領越來越大，在我們生活中隨處可見它們的身影，這已逐漸成為我們日常生活中的一部分。視頻出現的機器狗各有自人所長，它們完成了哪些任務？為什么能做出正確的判斷和選擇？2.出示簡易機器人實物或圖片，播放中國機械狗VS美國機械狗哪家強？視頻片段。3.引導學生思考問題，交流討論并回答問題。4.歸納總結，并對學生的問答做出適當的評價。(1)機器人技術隨著科學技術水平的提高而飛速發展，機器人的形狀多種多樣，功能也日臻完善，不管機器人功能和樣式有多大的差異，但其主要構成相同，由機械系統、驅動系統、控制系統和感知系統組成。(2)機器狗在移動中，通過多種傳感器，對環境進行感知、分析、識別、判斷，因此它具有自動避障的能力。5.揭示課題：第6課 認識機器人構件二、欣賞簡易機器人(3分鐘)1.指導學生閱讀教材第43-44頁開闊視野和探究活動內容。2.你們有機器人玩具或見過哪些機器人？它們都有哪些特點？3.學生分組討論、交流。4.學生分組匯報。5.歸納小結。(1)機器人因為它的功能和用途千變萬化，因此它們的形狀并不是都像人類。(2)雖然機器人的功能和形狀不同，但是它們也有共同點，都存在這四個系統：機械系統、驅動系統、控制系統和感知系統。三、機器人組件認識(6分鐘)指導學生閱讀教材第44-46頁的認識機器人組件內容。1.機械系統。(1)機械系統結構件是機器人身體的重要組成部分。(2)機械系統由機身、操作臂、末端操作器(移動、抓、挖、推等機構)三大件組成。(3)學生分組討論：你身邊機器人玩具或你知道的機器人它們的結構件有哪些2.控制系統。(1)控制系統是機器人的大腦。(2)控制系統的任務是根據機器人的作業指令以及從傳感器反饋回來的信號，支配機器人的執行機構去完成規定的運動和功能。(3)學生分組討論：你知道的機器人控制件有哪些。3.驅動系統。(1)驅動系統是機器人的動力機構。(2)驅動系統是向機械結構系統提供動力的裝置。主要有四種：液壓式、氣壓式、電氣式和機械式。(3)學生分組討論：你知道的機器人驅動件有哪些。4.感知系統。感知系統是我們本課重點內容，可將知識點分解過渡到下一教學環節。四、認識傳感器及其功能(12分鐘)1.感知系統是機器人的感覺器官，是機器人獲取外界信息的重要設備。請閱讀教材第46-48頁的認識機器人傳感器內容并思考以下問題。(1)傳感器的作用。(2)傳感器根據處理信息的方式不同可以分為幾大類？(3)你們知道哪些傳感器？它們有什么功能？2.傳感器的作用。(1)學生分組交流、討論、并回答問題。(2)教師對學生回答的結果進行歸納總結。傳感器的作用：機器人傳感器在機器人的控制中起了非常重要的作用，正因為有了傳感器，機器人才具備了類似人類的知覺功能和反應能力。3.傳感器根據處理信息的方式不同可以分為以下幾大類。(1)學生分組交流、討論、并回答問題。(2)教師對學生回答的結果進行歸納總結。 傳感器分類：根據傳感器處理信息的方式不同，可分為視覺、力覺、觸覺、接近覺、聽覺和超聲波傳感器等大類。4.知道大致有哪些傳感器，它們有什么功能。(1)學生分組交流、討論、并回答問題。(2)教師對學生回答的結果進行歸納總結。常用傳感器：超聲波傳感器、紅外傳感器、顏色傳感器、觸動傳感器、陀螺儀傳感器等。常用傳感器功能。(內容詳見教材第4648頁傳感器功能)五、搭建簡易機器人與創新活動(12分鐘)1.選擇開源硬件或使用機器人仿真系統搭建簡易機器人。2.機器人通過傳感器自主實現停止、左轉、右轉、后退等其中一項任務。3.搭建過程：學生分組，分模塊進行。4.教師提供程序。5.在創新活動環節，學生通過分組搭建和體驗活動，填寫教材第48頁內容。六、總結評價(3分鐘)1.組織學生進行分組對抗競賽。2.引導分組學生自我評價和相互欣賞與評價作品。3.引導學生填寫教材第48頁評價表。4.總結。(1)本課學習機器人的重要四部分系統，知道傳感器的作用，知道常用傳感器的功能和分類。(2)搭建帶傳感器的簡易機器人并進行分組競賽