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1、第7课 机器人沿线行走一、教材分析本课是“机器人基础”模块中难度较大的一课，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课程。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课时讲解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课时讲解机器人行走的后两种情况（完全左偏、完全右偏）。整体而言，本课主要让学生理解机器人沿线行走的原理，即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进行实
2、时调整。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，培养学生的合作精神。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. 学会搭建机器人沿线行走的程序。4. 以自主探究学习、合作学习的方式，掌握搭建机器人沿线行走的程序，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
3、点1. 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，学会搭建机器人沿线行走的程序。2. 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，学会搭建机器人沿线行走的程序。五、教学方法与手段实验法、任务驱动法。六、课时安排安排2课时。七、教学准备主题器材、教学课件。八、教学过程第1课时（一） 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】积累感性经验，让学生直观感受机器人沿线走的过程。（
4、二） 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，
5、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，来搭建相应程序。【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。（三） 搭建程序教师：下面我们就开始搭建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
6、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】万事开头难，教师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） 情况一：机器人在黑线上教师：下面我们先来搭建机器人完全在线上时的程序。1. 添加一个“单分支”控件，设置其属性为“条件一：
7、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正传、速度15。学生完成机器人在线上时的程序。【设计意图】从最简单的情况入手，开始搭建程序，树立学生对本课编程部分的信心。（五） 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，左边的传感器就在地图的白色区域，而右边的传感器还
8、是在黑色的轨迹线上。我们可以根据这个来搭建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。【设计意图】过渡到较为复杂的情况，引导学生结合实际环境思考，以便更好地理解该段程序的意义。（六） 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，我们该如何搭建该段程序？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“
9、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。【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2课时（七） 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部分在轨迹线上的。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？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搭建机器人完全左偏
10、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。【设计意图】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地理解，并得出解决问题的策略。（八） 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
11、全右偏时，max的值为1。请同学据此来搭建机器人完全右偏时的程序。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。【设计意图】举一反三，完成机器人沿线走的完整程序。（九） 比赛体验教师：请同学们将搭建好的完整程序保存并编译，然后一起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】通过参与比赛，享受学习的成果，分享成功的喜悦。 学科网（北京）股份有限公司
