《乐高机器人—使用传感器使它智能.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《乐高机器人—使用传感器使它智能.docx（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、乐高机器人使用传感器使它智能一、 教材分析本教学设计基于乐高活动指南案例进行修改。乐高EV3机器人拥有简单实用的传感器配件，通过使用传感器，机器人可以事先更为复杂的动作，是机器人更智能的基础。二、 学情分析1. 掌握了EV3控制器与其他设备的连接及电机的使用。2. 掌握EV3编程的基本知识，如循环、选择结构。三、 教学目标：知识与技能：1. 当机器人需要获取信息时能够正确选择适合于不同测量量的传感器。2. 在编程时能够使用正确的模块获取传感器的测量值。3. 能够编写程序通过传感器控制EV3显示或状态灯。过程与方法：1. 学生能正确连接传感器和控制器、传感器和电机。2. 学生能够将程序下载到控制
2、器。情感态度价值观：1. 主动积极地使用信息化工具进行学习。四、 教学重难点1. 重点：当机器人需要获取信息时能够正确选择适合于不同测量量的传感器。能够使用编写程序通过传感器数据控制EV3显示或状态灯。2. 难点：当机器人需要获取信息时能够正确选择适合于不同测量量的传感器。五、 教学方法1. 演示法2. 练习法3. 任务驱动法六、 教学准备1. 乐高45544套装及安装有乐高编程环境并且可以上网的计算机。2. 将学生分组，每组24人，每组配备一套器材。七、 教学过程4C阶段教师活动学生活动联系（10min）一、通过视频演示可以与人交互的或执行通常由人类完成的任务的机器人，提出问题：1. 观看机
3、器人正在执行的任务。选择一个示例并描述机器人需要能够感知的内容和它的动作。机器人是如何思考的，他们如何知道它们所处的状态以及他们需要做什么？ 这个问题挑战学生观察并描述机器人的行为，并思考机器人的逻辑。2. 人类有什么感觉，为什么它们对我们很重要？人类具有触觉，嗅觉，味觉，视觉，听觉以及平衡感（前庭系统）。这些感官帮助我们在我们的世界中生存。3. 你看到的机器人有多少类似人类的感官？学生的答案可能会有所不同，如：平衡机器人的行为与我们的内耳（前庭系统）类似；追踪红球的机器人的行为与我们的视野和聚焦能力类似。二、展示传案例：因为机器人也有与人类似的“感官”传感器，机器人可以通过传感器获取信息。演
4、示触碰传感器的连接控制器，触碰时控制器指示灯变红，否则为黄色。简单演示代码（传感器代码块的位置和传感器参数取值）。学生可以从乐高编程软件中获取帮助。演示连接传感器的端口的数值，触碰到传感器为1，未触碰为0。三、提出任务：设计，搭建和编程一个机器人，这个机器人尽可能多地感知其环境并做出响应，响应是发出声音、或改变灯的颜色。思考以下问题：1. 制作哪种类型的机器人生物？构建什么“感官”、使用什么传感器并将其编程到机器人中？ 2. 如何做出响应？如何编程实现？一、观看视频，小组内头脑风暴，使用纸笔或者用乐高编程软件记录想法。二、组内讨论，选择最佳解决方案1. 描述所选择的构建和编程的解决方案。2.
5、回想讨论中的例子。然后解释为什么选择此解决方案。设计目的联系阶段的目的是通过机器人与外界的互动激发学生的兴趣。学生观看视频，观察外界的信息和机器人的动作，通过对问题思考讨论，学生们意识到，机器人有和人类类似的、可以接受外界信息的感官。机器人可以通过这些“感官”获取的信息，通过一定的逻辑处理来执行相应的行为。这样的能力对于人、动物、植物和机器人都是十分重要的。然后引出传感器，演示传感器的简单应用和代码。提示学生使用循环、切换模块保持机器人及时响应，以及使用端口信息查看传感器传输给控制器的信息。最终提供一个任务，要完成任务，学生必须考虑到他们要设计什么类型的机器人，有哪些结构，具有哪些功能，传感器
6、与他们想要设计的机器人的哪些功能有关，编程如何实现。整个过程是基于小组讨论的并且要求学生记录他们讨论、思考的过程和结果。由于不限定机器人样式，学生会设计出不同结构、使用不同传感器、做出不同响应的机器人方案。学生会在这个过程中，假设传感器的作用、传感器的特点及传感器的使用方式。同时培养学生团队协作和使用信息化学习工具的习惯。建构（20min）一、 搭建解决方案、编程、测试和优化机器人，提醒学生思考以下问题：1. 观察传感器传输到控制块的值。2. 机器人结构和程序里，哪部分设计是你认为比较好的？这个设计的核心是什么？3. 接下来你会尝试什么？二、学生使用图像、视频、文字、声音或网页链接来记录他们的
7、工作的过程和思考的结果。三、教师巡视并解答问题。1. 团队协作搭建、编程以及优化机器人。2. 测试设计解决方案，使用表格记录观察情况。比如命名列和行，记录试用编号，观察的机器人行为。设计目的基于联系阶段的方案，学生通过小组协作进行机器人的搭建和编程。通过这一阶段，学生将理论设计转化为实际产品。而在搭建机器人的过程中，学生会回顾这样设计的原因。学生会在这个过程中，验证前面的设计是否可行，学生通常会很快完成一种传感器的搭建、使用以及该传感器传输到控制器的数据的分析，进而尝试使用其他传感器，通过不同传感器的使用，归纳传感器的作用、传感器的特点及掌握传感器的使用方法。通过记录为机器人优化提供帮助。反思
8、(10min)一、各小组展示自己的机器人，回答问题并分享收获和遇到的问题，教师评价方案：1. 你的解决方案是否满足设计要求？是如何满足要求的？学生回顾设计方案以及他们自己的笔记和测试数据，根据之前的记录，回答问题。2. 这个机器人像不像一个活的动物或植物？机器人的行为能否改变以使其更加逼真？学生提出可以改进机器人的方法。将改进的方案和程序记录下来。二、提问：1、传感器是什么？2、传感器的特点是什么？是一种能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出检测装置。不同的传感器只能感受并测量特定的被测量，传感器输出的信号和被测量的状态或强弱有关。思考，回答问
9、题。分享他们的收获和疑问。重点设计目的学生通过对问题的思考及前面联系和搭建过程的回顾。学生的疑问为之后的延续阶段提供支持。延续(5min)提出任务：1. 总结项目成果最终演示稿。包括机器人图片、软件程序及设计的一些重要特性，以及收获。在解构它时拍摄一系列照片，为模型制作搭建指南。记录团队照片。2. 同学们现在搭建好的机器人有些使用了单个传感器、有些只能发出声音或者变换灯的颜色，但是机器人只有这样简单的功能么？可不可以通过多种传感器的结合使用让机器人更智能（判断更复杂的情况、执行更复杂的任务）、更灵敏（反应更迅速）。总结成果。思考更多不同的方案。设计目的学生通过对整个活动过程的反思和回顾刚刚学到的知识，并在这些知识的基础上提出新的问题和方案。这些问题方案可以作为新的联系的主题进行教学，也可以重新回到建构阶段。
