06-10《扫地机器人》教学设计
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第10课 扫地机器人
一、教材分析
基于传感器的学生机器人的学习和应用是随着信息技术应运而生的教学内容，本课就从生活出发，将扫地机器人作为教学内容进行设计，综合应用传感器和舵机完成能实现避障和清扫操作的扫地机器人。教学内容主要分为任务分析、模块搭建和程序编写与运行，教师在教学时可以先让学生观察扫地机器人，引导学生分析扫地机器人的任务，再展开教学。扫地机器人的学习是在超声波传感器实践应用的基础上展开的，主要要求学生学习拼搭舵机，再结合已学的避障程序进行舵机程序的添加，因此建议通过迁移应用实践于课堂中。
二、学情分析
根据皮亚杰的认知发展规律可知，本课的学习对象六年级的学生已经具备了一定的逻辑思维能力，能通过任务的铺垫分析扫地机器人的工作任务。学生在本课之前的学习中，已经接触了实体机器人的应用，搭建实现扫地机器人的脚本在学生的实践能力范围内。但本课加入了舵机的拼搭和使用，对学生的操作能力又提高了要求，可以结合学生的实践探究和教师的搭建分享展开学习。
三、教学目标与要求
理解“如果……那么……否则……”语句的含义，学会拼搭扫地机器人，理解超声波测距传感器的应用原理，完成避障程序搭建。通过分析扫地机器人的任务，体验思维和分析的过程，初步掌握问题分析的基本方法。通过扫地机器人，感受机器人的可实践性，感受信息技术发展的变化，形成乐学的学习态度，在学生心里埋下发展技术的种子。
四、教学重点与难点
1. 重点：理解“如果……那么……否则……”语句。
2. 难点：理解避障程序和清扫程序的顺序关系。
五、教学方法与手段
本课采用任务驱动法，让学生在有引导的教学环境中对主要任务进行分解，在小组讨论的过程中迁移运用已有知识，不断优化各分解任务，最终整合实现扫地机器人的任务效果。
六、课时安排
安排1课时。
七、教学准备
教学课件、教师用演示文稿和学生用演示文稿。
八、教学过程
（一）情境导入
教师：同学们，今天老师到家看到了这样的场景！（出示图片）怎么办？工作一天已经很累了，我想休息一下，能有个机器人帮帮我吗？
学生提出机器人来清洁。
教师：对呀！有扫地机器人，商场里看到过很多呢！其实我们也能自己搭建扫地机器人，今天跟着老师一起来搭建扫地机器人！（板书：扫地机器人）
【设计意图】通过提出生活实践中的问题，学生初步形成解决问题的意识，并揭示主题“扫地机器人”的搭建。
（二）实践探究
1. 项目分析。
教师：扫地机器人要有些什么功能？
（学生回答，提出需要有避障和清扫的功能。）
教师：那你能说说有这样功能的机器人是怎么运作的吗？
学生：测距—距离大—前进—清扫，距离小—后退—转弯。
（教师结合分析列出流程图。）
教师：按这样的流程我们就可以实现让扫地机器人开始工作了！
【设计意图】通过项目分析将扫地机器人的任务具体化、直观化，让操作任务更简单。
2. 搭建扫地机器人模块。
教师：接着，我们来拼装一个扫地机器人！它边前进边清扫，安装上测距的超声波传感器，那用什么清扫呢？（演示部分拼搭，提出清扫工具的选择）
教师：我们把清扫工具用舵机连接起来，这样当舵机左右转动的时候，就可以实现清扫的功能了。
（教师演示机器的搭建，学生模仿操作，完成扫地机器人的搭建。） 【设计意图】通过教师的演示，规范模块拼搭的方法，减少因搭建造成的任务困难。
（三）操作实练
1. 搭建机器人避障的程序脚本。
教师：扫地机器人前进的过程中还有哪两部分运动？
学生：机器人在前进的过程中的避障和清扫。
教师：那我们就把两个分开看。我们先看避障。避障怎么做？提示：超声波传感器的测速功能，谁能对照流程图说说避障过程是怎样的？
（教师提前测值并填在流程图。）
【设计意图】任务化整为零，分段分析，减少任务难度。
学生：机器人测距，当它值小于20 cm的时候，机器人左转，转速200；当值不小于20 cm的时候，机器人前进，转速为100。
教师：很好，那在这里，老师可不可以换个说法，如果小于20 cm，那么机器人转动，否则机器人前进？
学生：可以。
教师：老师用到了一个新的语句“如果……那么……否则……”，你能在软件中找到吗？请你试试将避障程序搭建成功。
（学生指出控件，并搭建初步脚本。）
【设计意图】引导学生对照流程图思考程序，掌握基本的逻辑思维方法。
通过语言表达的转变，提出教学重点“如果……那么……否则……”。
2. 搭建机器人扫地动作的程序脚本。
教师：机器人还有一个运动是什么？
学生：扫地。
教师：扫地的时候，刚说过，小扫把是左右转动着扫的，这里我们就用舵机（演示一半程序），设置“舵机接口1红色5v 橘色信号 棕色GND 输出角度为0”，清扫时要这样扫，那么输出角度还要变化为多少？
学生：180°。
教师：中间我们添加一个停顿，才能实现清扫。
3. 组合并优化扫地机器人的程序脚本。 教师：现在你能根据流程图将机器人的两个主程序结合了吗？
学生：能！
学生演示程序结合，教师解决问题：
（1）添加停顿时间。
（2）两个主程序无须再嵌套。
（3）“重复执行”控件必须添加。
4. 下载并调试执行。
教师：程序觉得没问题的话，请你下载到机器人机身上试一试吧！
（学生操作调试运行，反馈问题。）
【设计意图】通过演示法，明确舵机控件的使用方法，在演示中触发学生的思维，突出舵机的运动方式。
（四）小结拓展
今天这节课，我们成功啦！成功地实现了扫地机器人的搭建和程序的编写，学会了一个新的控件（学生答：如果……那么……否则……）学会看流程图，根据流程图写程序，看来同学们的逻辑思维非常棒！更可贵的是，同学们今天把复杂的任务分成了两个小任务再合成，我们生活中也可以用这样化整为零，再化零为整的方法处理问题。
【设计意图】复习巩固，加深对本课知识点的掌握。在学习机器人程序脚本的编写过程中，能够将逻辑思维和操作方法作为教学的重点。
【教案设计：黄俭荣（南京市科睿小学）】
