第6課時(shí) 認(rèn)識(shí)機(jī)器人構(gòu)件教學(xué)內(nèi)容分析教材以科普知識(shí)的形式介紹機(jī)器人在不同領(lǐng)域的應(yīng)用情況及應(yīng)用價(jià)值，展示機(jī)器人外觀結(jié)構(gòu)，同時(shí)闡明機(jī)器人的傳感器在機(jī)器人中的作用，讓學(xué)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(dòng)手搭建有一定功能的機(jī)器人。這節(jié)課的內(nèi)容是學(xué)生學(xué)習(xí)了機(jī)器人的特征、分類(lèi)、發(fā)展等知識(shí)后，再學(xué)習(xí)機(jī)器人的傳感器及其功能，更全面、深入地認(rèn)識(shí)機(jī)器人工作過(guò)程，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)機(jī)器人有關(guān)知識(shí)奠定基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)這節(jié)課的內(nèi)容，讓學(xué)生知道機(jī)器人之所以能自動(dòng)判斷外部環(huán)境，自主完成任務(wù)，是因?yàn)闄C(jī)器人的傳感器能獲取信息并加以應(yīng)用的結(jié)果。教學(xué)對(duì)象分析學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)過(guò)程中，已經(jīng)知道機(jī)器人大基本特征：1.它有控制器，機(jī)器人控制器可以根據(jù)指令以及傳感信息控制機(jī)器人完成一定動(dòng)作或任務(wù)，是影響機(jī)器人性能的關(guān)鍵部分之一；2.有特定的結(jié)構(gòu)外形；3.能自動(dòng)完成各種動(dòng)作。機(jī)器人能夠完成簡(jiǎn)單性、重復(fù)性、危險(xiǎn)性的工作。智能化機(jī)器人已經(jīng)深深地融入到我們的生活中，這對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人的組件、傳感器等相關(guān)的知識(shí)起一定的幫助作用。這節(jié)課的重點(diǎn)是以科普的方式簡(jiǎn)單、概括地介紹不同傳感器及其功能。機(jī)器人傳感器在機(jī)器人的控制中起了非常重要的作用，正為有了傳感器，機(jī)器人才具備了類(lèi)似人類(lèi)的知覺(jué)功能和反應(yīng)能力。學(xué)生在學(xué)習(xí)機(jī)器人傳感器及其功能時(shí)，可以借助人類(lèi)器官系統(tǒng)生動(dòng)形象地闡述機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，讓學(xué)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(chǔ)在主控器內(nèi)，為機(jī)器人的自主能力和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提供判斷信息。同時(shí)，隨著開(kāi)源硬件的普及以及機(jī)器人仿真系統(tǒng)的成熟，在學(xué)生認(rèn)識(shí)什么是傳感器，了解傳感器作用與應(yīng)用價(jià)值的基礎(chǔ)上，學(xué)生可以動(dòng)手搭建有一定功能的簡(jiǎn)易機(jī)器人。在創(chuàng)新活動(dòng)環(huán)節(jié)，學(xué)生通過(guò)分組搭建和體驗(yàn)活動(dòng)，真實(shí)體驗(yàn)傳感器應(yīng)用事例，進(jìn)行交流、分享，能夠?qū)⒊橄笾R(shí)形象化，幫助學(xué)生理解、消化本節(jié)課知識(shí)，活動(dòng)還能讓學(xué)生體驗(yàn)實(shí)踐過(guò)程和成功的喜悅，調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)全過(guò)程，保持輕松、活躍的課堂學(xué)習(xí)氛圍。學(xué)習(xí)和掌握本課知識(shí)，不僅讓學(xué)生初步認(rèn)識(shí)和體驗(yàn)傳感器的用途和應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生感受到科技的發(fā)展和信息技術(shù)在生活中的廣泛應(yīng)用，對(duì)人們的學(xué)習(xí)生活、生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生深刻影響。教學(xué)目標(biāo)1.機(jī)器人組件的認(rèn)識(shí)。2.機(jī)器人傳感器及其功能的認(rèn)識(shí)。3.搭建簡(jiǎn)易機(jī)器人。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)。認(rèn)識(shí)不同類(lèi)型的傳感器及其功能。2.教學(xué)難點(diǎn)傳感器的應(yīng)用價(jià)值。教學(xué)方法1.情境創(chuàng)設(shè)法：播放與本課知識(shí)相關(guān)視頻片段，如：機(jī)器狗，無(wú)人駕駛汽車(chē)，無(wú)人掃地機(jī)，樓道感應(yīng)燈，手機(jī)中的傳感器等，了解和知道現(xiàn)實(shí)生活中傳感器應(yīng)用的事例，吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力，為導(dǎo)入本課學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)氛圍。2.展示法：展示簡(jiǎn)易機(jī)器人，機(jī)器人結(jié)構(gòu)組件機(jī)器人傳感器實(shí)物或圖片，學(xué)生直觀認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)易機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組件、傳感器，達(dá)到初步了解機(jī)器人各類(lèi)傳感器的形態(tài)和功能，為后續(xù)學(xué)習(xí)機(jī)器人相關(guān)知識(shí)做準(zhǔn)備。3.講授法：講解簡(jiǎn)易機(jī)器人的組件，傳感器的類(lèi)型、用途及其應(yīng)用。4.任務(wù)驅(qū)動(dòng)法：學(xué)生圍繞任務(wù)要求，搭建簡(jiǎn)易機(jī)器人，以小組合作方式開(kāi)展探究性學(xué)習(xí)。5.自主探究、分工協(xié)作法：學(xué)生圍繞任務(wù)要求，小組內(nèi)進(jìn)行分工，分模塊搭建，各自帶著問(wèn)題和要求完成任務(wù)，最后將各自搭建的模塊進(jìn)行組合，完成整體的搭建任務(wù)，組合過(guò)程中，組員分別介紹自己搭建中使用的結(jié)構(gòu)組件或傳感器的作用和功能。6.交流、評(píng)價(jià)法：學(xué)生在搭建與組合過(guò)程中可以進(jìn)行交流討論，將本課知識(shí)內(nèi)化為自己的知識(shí)。學(xué)生展示實(shí)踐成果，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)和成果可采用自評(píng)、互評(píng)和教師評(píng)價(jià)給予適當(dāng)評(píng)價(jià)和總結(jié)，并鼓勵(lì)學(xué)生參與評(píng)價(jià)。教學(xué)準(zhǔn)備1.教學(xué)環(huán)境。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教室、互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境、教學(xué)廣播系統(tǒng)。2.教學(xué)資源。準(zhǔn)備我國(guó)的機(jī)器狗、無(wú)人駕駛汽車(chē)、無(wú)人掃地機(jī)、樓道感應(yīng)燈、手機(jī)中的傳感器等本課知識(shí)相關(guān)視頻片段。簡(jiǎn)易機(jī)器人，機(jī)器人結(jié)構(gòu)組件，機(jī)器人傳感器實(shí)物或圖片。教學(xué)過(guò)程一、導(dǎo)課(4分鐘)1.帶著問(wèn)題欣賞實(shí)物、圖片和視頻機(jī)器人本領(lǐng)越來(lái)越大，在我們生活中隨處可見(jiàn)它們的身影，這已逐漸成為我們?nèi)粘Ｉ钪械囊徊糠帧Ｒ曨l出現(xiàn)的機(jī)器狗各有自人所長(zhǎng)，它們完成了哪些任務(wù)？為什么能做出正確的判斷和選擇？2.出示簡(jiǎn)易機(jī)器人實(shí)物或圖片，播放中國(guó)機(jī)械狗VS美國(guó)機(jī)械狗哪家強(qiáng)？視頻片段。3.引導(dǎo)學(xué)生思考問(wèn)題，交流討論并回答問(wèn)題。4.歸納總結(jié)，并對(duì)學(xué)生的問(wèn)答做出適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)。(1)機(jī)器人技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高而飛速發(fā)展，機(jī)器人的形狀多種多樣，功能也日臻完善，不管機(jī)器人功能和樣式有多大的差異，但其主要構(gòu)成相同，由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和感知系統(tǒng)組成。(2)機(jī)器狗在移動(dòng)中，通過(guò)多種傳感器，對(duì)環(huán)境進(jìn)行感知、分析、識(shí)別、判斷，因此它具有自動(dòng)避障的能力。5.揭示課題：第6課 認(rèn)識(shí)機(jī)器人構(gòu)件二、欣賞簡(jiǎn)易機(jī)器人(3分鐘)1.指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材第43-44頁(yè)開(kāi)闊視野和探究活動(dòng)內(nèi)容。2.你們有機(jī)器人玩具或見(jiàn)過(guò)哪些機(jī)器人？它們都有哪些特點(diǎn)？3.學(xué)生分組討論、交流。4.學(xué)生分組匯報(bào)。5.歸納小結(jié)。(1)機(jī)器人因?yàn)樗墓δ芎陀猛厩ё內(nèi)f化，因此它們的形狀并不是都像人類(lèi)。(2)雖然機(jī)器人的功能和形狀不同，但是它們也有共同點(diǎn)，都存在這四個(gè)系統(tǒng)：機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和感知系統(tǒng)。三、機(jī)器人組件認(rèn)識(shí)(6分鐘)指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材第44-46頁(yè)的認(rèn)識(shí)機(jī)器人組件內(nèi)容。1.機(jī)械系統(tǒng)。(1)機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件是機(jī)器人身體的重要組成部分。(2)機(jī)械系統(tǒng)由機(jī)身、操作臂、末端操作器(移動(dòng)、抓、挖、推等機(jī)構(gòu))三大件組成。(3)學(xué)生分組討論：你身邊機(jī)器人玩具或你知道的機(jī)器人它們的結(jié)構(gòu)件有哪些2.控制系統(tǒng)。(1)控制系統(tǒng)是機(jī)器人的大腦。(2)控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令以及從傳感器反饋回來(lái)的信號(hào)，支配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)去完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)和功能。(3)學(xué)生分組討論：你知道的機(jī)器人控制件有哪些。3.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。(1)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)器人的動(dòng)力機(jī)構(gòu)。(2)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是向機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)提供動(dòng)力的裝置。主要有四種：液壓式、氣壓式、電氣式和機(jī)械式。(3)學(xué)生分組討論：你知道的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)件有哪些。4.感知系統(tǒng)。感知系統(tǒng)是我們本課重點(diǎn)內(nèi)容，可將知識(shí)點(diǎn)分解過(guò)渡到下一教學(xué)環(huán)節(jié)。四、認(rèn)識(shí)傳感器及其功能(12分鐘)1.感知系統(tǒng)是機(jī)器人的感覺(jué)器官，是機(jī)器人獲取外界信息的重要設(shè)備。請(qǐng)閱讀教材第46-48頁(yè)的認(rèn)識(shí)機(jī)器人傳感器內(nèi)容并思考以下問(wèn)題。(1)傳感器的作用。(2)傳感器根據(jù)處理信息的方式不同可以分為幾大類(lèi)？(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(xué)生分組交流、討論、并回答問(wèn)題。(2)教師對(duì)學(xué)生回答的結(jié)果進(jìn)行歸納總結(jié)。傳感器的作用：機(jī)器人傳感器在機(jī)器人的控制中起了非常重要的作用，正因?yàn)橛辛藗鞲衅鳎瑱C(jī)器人才具備了類(lèi)似人類(lèi)的知覺(jué)功能和反應(yīng)能力。3.傳感器根據(jù)處理信息的方式不同可以分為以下幾大類(lèi)。(1)學(xué)生分組交流、討論、并回答問(wèn)題。(2)教師對(duì)學(xué)生回答的結(jié)果進(jìn)行歸納總結(jié)。 傳感器分類(lèi)：根據(jù)傳感器處理信息的方式不同，可分為視覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、接近覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和超聲波傳感器等大類(lèi)。4.知道大致有哪些傳感器，它們有什么功能。(1)學(xué)生分組交流、討論、并回答問(wèn)題。(2)教師對(duì)學(xué)生回答的結(jié)果進(jìn)行歸納總結(jié)。常用傳感器：超聲波傳感器、紅外傳感器、顏色傳感器、觸動(dòng)傳感器、陀螺儀傳感器等。常用傳感器功能。(內(nèi)容詳見(jiàn)教材第4648頁(yè)傳感器功能)五、搭建簡(jiǎn)易機(jī)器人與創(chuàng)新活動(dòng)(12分鐘)1.選擇開(kāi)源硬件或使用機(jī)器人仿真系統(tǒng)搭建簡(jiǎn)易機(jī)器人。2.機(jī)器人通過(guò)傳感器自主實(shí)現(xiàn)停止、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、后退等其中一項(xiàng)任務(wù)。3.搭建過(guò)程：學(xué)生分組，分模塊進(jìn)行。4.教師提供程序。5.在創(chuàng)新活動(dòng)環(huán)節(jié)，學(xué)生通過(guò)分組搭建和體驗(yàn)活動(dòng)，填寫(xiě)教材第48頁(yè)內(nèi)容。六、總結(jié)評(píng)價(jià)(3分鐘)1.組織學(xué)生進(jìn)行分組對(duì)抗競(jìng)賽。2.引導(dǎo)分組學(xué)生自我評(píng)價(jià)和相互欣賞與評(píng)價(jià)作品。3.引導(dǎo)學(xué)生填寫(xiě)教材第48頁(yè)評(píng)價(jià)表。4.總結(jié)。(1)本課學(xué)習(xí)機(jī)器人的重要四部分系統(tǒng)，知道傳感器的作用，知道常用傳感器的功能和分類(lèi)。(2)搭建帶傳感器的簡(jiǎn)易機(jī)器人并進(jìn)行分組競(jìng)賽