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1、2019最新川教版信息技术九下“阳光寻觅者”的制作教案“阳光寻觅者”的制作教案“阳光寻觅者”的制作教案“阳光寻觅者”的制作龙泉中学杜艳梅 一、教学目标 1、知识目标：、了解ROBOLAB的编程环境。 、认识机器人软件ROBOLAB,学会用ROBOLAB下载固件。、掌握编写程序采集数据、上传数据并分析处理的方法。 2、能力目标： 、设计和搭建实验。 、学会编写机器人程序。 、ROBOLAB固件下载及程序调试和数据分析。 3、情感目标： 、培养学生的观察能力、动手能力、创造能力,养成良好的思维习惯。 、培养学生对待知识的科学态度和辩证唯物主义观点。 、培养学生探索机器人的兴趣和科学精神。 二、教学
2、重点、难点 重点：认识ROBOLAB的编程环境,理解固件与RCX的关系。 难点： 、编写机器人程序； 、ROBOLAB固件下载； 、程序调试和数据分析。 三、教学方法 以学生直接实践体验为主,辅以教师演示、启发、引导。 四、教学准备 乐高机器人套装、电脑、网络教室,机器人调试场地或模拟平台环境。 五、教学过程 1、引入：大家知道,我们所使用的煤、石油、天然气,水能、风能、海洋能、生物质能等都来自太阳能。事实上,地球上的一切能源都直接或间接使用的太阳能。太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。同时,太阳能又是一种对环境友好的,可再生的取之不尽、用之不竭的能源。在当前世界能源紧张,各种能
3、源价格飞涨的形势下,太阳能无疑是最引人瞩目的能源。2、新课：预备实验太阳能小车 A B图 15-1 太阳能小车图 15-1A是一辆太阳能小车,如果我们把它放在阳光下,至少是一盏台灯下,它就能运动起来。我们看到小车本身没有能源,只是接了一块乐高太阳能电池板,由于乐高太阳能电池板能把光能转换成电能。小车上的马达就是靠太阳能电池板提供电能的。实验一 验证光具有能量。把一只马达和太阳能电池板按图15-1B所示的方式连接起来,再用一盏台灯照射太阳能电池板,观察马达会不会转动。试着转变灯光的方向,观察马达的转动情况。我们看到在光的照射下马达转动起来了,但如果光线不是直射太阳能电池板,马达转动会慢一些。实验
4、证明：光和太阳都具有能量。那么,我们能收集光能或太阳能吗？实验二 电容器能储存电能。按如图 15-2A所示将一只乐高电容器与一只马达连接,观察马达能否转动？如果按图 15-2B所示的方法,将乐高电容器与太阳能电池板连接（注意二者的“十”、“”极）,再用光线照射一段时间,再将电容器与马达相连,观察马达能否转动。 A B图 15-2 电容器的放电和充电我们看到原来不能使马达转动的电容器,通过与被光照射的太阳能电池板连接一定的时间后,就能驱动马达转动了,这说明电容器能储存电能。实际上将太阳能电池板与电容器连接以后,我们说太阳能电池板为电容器充了电；而把电容器与马达连接时,电容器又放电,将自身的电能转
5、化为马达的机械能。3、“阳光寻觅者”的制作实验目标搭建一辆机器人小车,使它可以跟踪光线,并用太阳能电池板为电容器充电。当光线的方向改变时,机器人小车可以自动找到新的光线最强的位置。为了验证电容器已充电,实验后要求电容器能点亮小灯。为了验证小车找到并停止在光线最强的位置,要求在小车寻找光线最强位置的过程中,同时采集各个方向的光值；当小车停下时,液晶屏上显示这时的光值。实验后,将读出的光值与采集到的数据集中的最大值比较,从而判断小车是否停在光线最强的方向。如果这个目标能实现,那么我们的机器人就是一个能自动收集太阳能的阳光寻觅者。如何实现目标为方便改变小车行驶方向,我们用两个马达搭建一辆后驱式小车。
6、由程序控制小车前行,用一个光电传感器检测太阳能电池板正对方的光值。当触动传感器被按下时,车辆原地慢速转动一周,找出光线最强的光值。完成一周的扫描后,小车再次转动到光线最强的方向上,停下等待太阳能电池板为电容器充电。在充电的过程中,如果外界光线方向改变,机器人发现自己所对方向光值减小2%,这时重新寻找新的光线最强的方向,并停下继续为电容器充电,如此反复,收集太阳能同时将太阳能转变为电能储存起来。搭建机器人小车图15-3是阳乐寻觅者的参考搭建。也许你有更妙的搭建方法。提醒,注意太阳能电池板与电容器的正负极。图 15-3 阳光寻觅者4、 赋予“阳光寻觅者”智力聪明的阳光寻觅者的智力是我们赋予的。下面
7、我们直接进入发明家级别的编程级别5,为阳光寻觅者编写程。研究者级别编程等级5编程等级5是研究者级别的最高编程级别, 这里包括了全部的控制、运算和数据采集与分析处理的全部功能。（1） 当我们进入研究者级别,建立一个新项目“阳光寻觅者”；（2） 在编程工作区菜单中选择“Program Level 5”,进入如图 15-4所示的编程等级5；点击这里开始编程图 15-4 编程等级5 （3） 点击编程工作区的箭头,开始编程；（4） 点击功能面板中的“数据采集和马达”按钮,打开“数据采集和马达”功能面板,它包括了所有马达和灯的控制,传感器的数据采集等功能图标。如图15-5所示,是研究者编程等级5的编程区、
8、功能面板和工具面板,它与编程者中的发明家级别5的编程环境类似,只是功能更强了。图 15-5 编程等级5编程区简单的数据采集程序在每一个数据采集程序中,至少包括以下三个工作：（1） 初始化传感器；（2） 开始采集数据；（3） 停止采集数据它们对应的功能图标在功能面板（以后我们说到功能面板,在没有特别指明的情况下,都是指如图15-5所示的“数据采集的马达”功能面板）的“研究者”子面板中,如图15-6所示。 图 15-6 与数据采集相关的“研究者”子面板请用鼠标探测一下图15-6中各图标的功能。例如：图15-7A程序功能是：初始化1号端口的光电传感器,指明采集的数据保存在红色数据集中；开始采集,以每
9、隔1.5秒采集一次的速度采集；一共采集10次后停止采集。图15-7B程序功能是：初始化安装在1、2端口上的温度和光电传感器,指明采集的数据分别存放在红色和蓝色的数据集中；开始以1秒钟一次的采集速度采集；一共采集20次。 AB图 15-7 简单地数据采集程序程序中除初始化传感器、开始、停止采集图标外,其它的图标均可以在“修饰量” 子面板或“等待” 子面板中找到。学习了如何为带数据采集的机器人编写程序后,下面我们为阳光寻觅者编写程序。阳光寻觅者程序图 15-7 阳光寻觅者程序程序说明：（1） 开始,初始化1号输入端口的光电传感器,将采集数据保存在红色数据集中；（2） A、C马达前进,当按下3号输入
10、端口的触碰传感器后,开始采集,采集时间间隔为0.05秒,同时C马达反转,“阳光寻觅者”原地转动。（3） 设置红色着陆点并对红色容器和计时器清零；（4） 接下来的一段程序非常重要。图标表示循环开始,循环条件是,计时器小于20秒则执行循环体内图标,表示循环结束。循环20秒是保证“阳光寻觅者”原地转动一周；（5） 循环体内图标：判断1号输入端口的光电传感器测得的光值,是否大于红色容器的值,如果大于,则将1号光感测得的光值赋给红色容器,并在LCD屏上显示这个光值,反之不作任何处理。可见循环程序的功能就是测出3600范围内阳光最强的光值；（6） 下一个图标是等待“阳光寻觅者”再次转到阳光最强的方向。当找
11、到这个方向时,结束采集,小车停止。此时太阳能电源板聚集太阳能,并转化为电能,再对电容器充电储存电能；（7） 一天当中太阳在转动,当光线改变,光值降低2%时,恢复数据采集,同时小车再次转动,程序跳转到着陆点,再次寻觅阳光最强的方向。注意,小车寻觅阳光与同时采集光值没有直接关系,采集光值是为了分析、判断小车是否停在光线最强的方向。5、.开始试验,验证结果1将程序下载到RCX内存中,运行程序,同时观察RCX显示屏,记下小车停止时的光值。此时的光值为 。2手动改变小车的位置和方向,或者是光源的方向,观察小车能否重新寻觅阳光。3将RCX采集的数据上传到计算机中,查看光值变化曲线；4在比较和查看工作区,查出采集的数据集中,最大的光值。5比较数据集中的最大值与小车停止时显示屏上显示的光值是否一致,如果不一致分析其原因；6 用电容器为一盏小灯供电,观察小灯是否被点亮。实验结论： 。你一定还有别的方法搭建一个自己的“阳光寻觅者”,不妨动手试试。 /
