五下能力风暴机器人教案.doc

第一课 机器人折返跑比赛一、教学目标知识与技能会使用vjc1.6开发软件使机器人做更多的动作，如：让机器人做直行，并且转弯180度，以及使用这些基本动作是机器人能模仿人进行折返跑。过程与方法以小组合作的形式实施项目，需要由一位同学负责程序的编写和下载、一位同学负责操作和调试机器人、一位或两位同学负责记录。小组成员的分工可以和前几次的活动一样，也可以重新分工。情感态度价值观通过折返跑比赛形式可以提高学生学习的兴趣，通过小组合作的方式可以锻炼学生们的协作能力，还可以通过交流经验提高学习效率和兴趣。二、教学重点与难点机器人前进时很容易走歪，转弯时角度需要反复调试。学生一拿到机器人就想着自己来让机器人做一些别的动作，或者希望能进行更复杂的动作，所以要告诉学生再复杂的动作也是由最基本的动作进行有序组合并且修改好参数才能实现的，所以只有耐心调整参数才能有助于以后的学习。三、课前准备准备机器人折返跑比赛场地。准备好登记表。四、教学过程教学环节教师活动学生活动说明导入同学们对于“折返跑”也许并不陌生，几乎每位同学都会在体育课上经历过。这项简单的体育运动还是国家足球队的基本体能训练项目呢。那我们能不能让机器人也来一次折返跑比赛呢？ 观看教师展示的折返跑图片。讨论：机器人怎样才能实现折返跑。采用折返跑，主要是形象好理解，可以让同学们对使用机器人做更多动作有信心，采用比赛的形式可以引起同学们学习的兴趣。学习和讨论教师提问：如何实现使用碰撞检测或者红外检测来判断机器人直行还是转弯？使用红外和碰撞各有什么不同？转弯角度如何调整？可记录在活动记录表中。回答问题。同学们编写程序，先到仿真版中实现得到数据，作为参考然后下载到机器人中进行调试。实际中机器人转弯角度和仿真版调试参数会有差距，需要不断调整参数，有没有好的方法能很快得到合适参数呢？老师可以让先完成的同学把自己的方法告诉别的小组。在调试时，同学们肯定会有自己的方法，但是不是最优方法，所以可以通过组与组之间交流获得最好方法，然后调整自己程序，这样既提高了效率，也提高了学习兴趣。比赛同学们调试好后，我们可以开始比赛，可以采用预赛，决赛的形式，加强趣味性。将调试好的机器人带入活动场地，然后等待进行比赛，等老师分好组次比赛就开始了。比赛是为了通过展示进行学习交流，而且可以增加大家学习的兴趣和信心。学习评价统计比赛结果。请同学介绍好的方法和经验。请同学们完成学习评价表。见下表。同学们填写学习评价表，对组内成员进行评价。提高同学们协作能力。活动记录表J 我们小组的成员：组长：_ 组员：_、_、_机器人折返跑调试记录模块名称直行转弯修改后的参数第1次（在仿真环境中实现的参数）80，0.2550，1.00第2次第3次第4次第5次J 经过一轮的拼搏，我们组的机器人获得了比赛的：o 冠军 o 亚军 o 季军 o 没有获得名次（虽然没有名次，但是我们也很努力。我们的机器人也很棒哦。）J 我对自己所担任工作的评价是：组员姓名承担任务1、填写流程图 2、编制程序 3、 调试机器人 4、 记录数据对自己所担任工作的评价1、胜任愉快 2、 勉强完成 3、有点困难在这项活动中我感到1、很开心 2、有收获 3、 合作愉快 4、 没什么意思第二课 机器人唱歌一、教学目标知识与技能掌握机器人发音模块的使用，能让机器人按照学生预定的曲调发音歌唱。了解音符知识。过程与方法采取分小组活动形式，各小组内部分工合作，可以有一个同学负责读简谱，一个同学负责程序的编写和下载，一个同学负责记录，一个同学负责操作和调试机器人。情感态度价值观通过让机器人发音唱歌，可以激发学生开发机器人的兴趣，同时也对音乐的音符知识有了一定的了解。二、教学重点与难点学生对于几分音符知识很陌生，而且读简谱时不熟悉。希望学生能自己编曲让机器人唱歌，但这方面学生的操作能力较弱。三、课前准备准备好世上只有妈妈好、欢乐颂、铃儿响叮当等简谱。给机器人充好电，检查每台电脑的机器人开发软件，没有则安装。四、教学过程教学环节教师活动学生活动说明导入我们在电视看到日本的机器人会唱歌跳舞，那么我们的能力风暴能做到吗？需要用到能力风暴的哪些设备？讨论并回答问题。能力风暴如果能唱歌，更加能激发学生的兴趣。学习与讨论1、 学习使用发音模块实现机器人发音。2、 学习音符知识。3、 提供简谱。练习。拓展能不能给自己的机器人编曲，让它唱自己的音乐呢？讨论，操作。课堂小结今天学习了让能力风暴唱歌，下节课我们让它边走边唱。三课 机器人边走边唱一、教学目标知识与技能在掌握了让机器人唱歌的基础上，掌握任务的概念，使得机器人能边走边唱。过程与方法分组活动，各小组分工合作。进行成果展示。情感态度价值观机器人不在是硬邦邦的机器，而是能唱歌跳舞的“人”了，激发了学生的学习兴趣，增加了学生的成就感，并促发学生更加想让机器人完成更加复杂的动作。在分组协作中，学生能形成很好的合作默契，而且能体会合作的力量。二、教学重点与难点多任务的编程方法。三、课前准备准备好机器人开发软件。四、教学过程教学环节教师活动学生活动说明导入上节课我们实现了让机器人唱歌，那么我们能不能让机器人在唱歌的时候作其他的事情呢，比如，在房间里散步等。请大家自己尝试。回顾上节课，尝试让机器人边走边唱。学习与讨论整理：我们发现按照我们通过不同模块可以实现，但是我们发现，效果不好。唱的时候不能走，走得时候不能唱。那还有别的办法吗？引出多任务概念。学生听教师讲解多任务。学生使用多任务修改机器人边走边唱。拓展多任务可以使用到许多地方，请学生分析，多任务的好处。学生讨论分析。第四课、机器人打招呼（一）一、 引入：能力风暴机器人就像刚出生的婴儿一样，虽然它已经具备了基本的感觉器官，它就像一张白纸，需要你的努力，在这张白纸上描绘出美丽的画卷。我们曾经教过机器人唱歌，还让它学会了边走边唱。今天，让我们来教机器人怎样做个懂礼貌的文明人吧。出示课题：机器人打招呼二、学习过程1、你们会打招呼吗？请学生演示2、打招呼的关键是什么？（看和说）3、我们归纳出的看和说着2点对你们编写打招呼的程序有帮助吗？对这个机器人打招呼的程序，你们有什么设想？（可以让机器人一边走一边进行红外检测。如果检测到有障碍物，就发音，意为看到人了，打个招呼。然后转向，继续走）4、学生尝试打招呼程序的编写，下载和调试5、教师巡视，指导6、在编写程序的过程中，你们有什么困难？学生交流，解决问题7、教师演示机器人打招呼，你们有什么启发？8、学生继续程序编写、调试9、学生各组演示，评选出最有礼貌的机器人0、总结第五课 机器人打招呼（二）编写程序根据以上的算法设计，我们可以编写如下的程序框图。但这是一个尚未编写完整的程序，请你继续将它编写完整。同时，请想一想程序中一些模块的参数应怎样设置？判断的条件是_判断的条件是_程序中的“红外测障”模块是经过以下操作步骤之后变成菱形的红外测障判定框的： 右击运行调试1、将程序编写完整后，下载到能力风暴机器人上，按下“运行”键，当前、左、右都没有障碍物时，我们观察到机器人的状态是（在你认为符合的选项前面打）：o 行走 o 原地不动 o 原地转圈而你认为这时机器人应当做的动作是（在你认为符合的选项前面打）：o 行走 o 原地不动 o 原地转圈2、当一位同学靠近机器人的正前方时，我们看到机器人：o 发声并左转 o 发声并右转 o 没有反应3、测试数据记录：实验次数运行状态修改记录1234学习评价J 我在此项目中担任的工作是：（在你认为符合的选项前打）o填写流程图 o编制程序 o调试机器人 o记录数据J 我对自己所担任工作的评价是： o胜任愉快 o勉强完成 o有点困难J 在这项活动中我感到： o很开心 o有收获 o合作愉快 o没什么意思第六课、综合练习一、填空题：把以下表示窗口组成的元素拖入到相应的框内。选择题：1、能力风暴机器人可以怎样编写程序？（ ）A、图形化编程 B、JC语言编程 C、两者都可以2、要让能力风暴机器人走一个四边形，可以使用以下哪个模块的功能？（ ）A、多次循环 B、永远循环 C、条件循环3、在能力风暴机器人中，程序编写完成后，应该运行（ ），把编好的程序下载到机器人中？A、下载JC程序文件 B、下载当前程序 C、更新操作系统二、项目实践机器人歌舞比赛1项目实施要求：机器人歌舞比赛是单个机器人的比赛项目，比赛要求参赛队根据统一提供的音乐谱，在在限定的时间完成乐曲的程序编制。比赛的成绩由机器人歌唱与音乐原本的吻合程度来决定。加分制度：在限定的区域内，在机器人歌唱的同时，配上适当的动作（前进、后退、旋转、S形行进等），根据与音乐节拍吻合程度以及对音乐的表现力对参赛队进行适当的加分。2团队协作要求：在实施本项目的过程中，团队成员以23人为宜，小组内分工协作相互协商好自己负责项目。在程序调试环节，也要注意与成员之间的协调与配合，齐心协力，共进退。第七课 丁丁走迷宫（项目活动） 一、教学目标 1知识与技能 学习红外传感器，完成机器人走迷宫； 理解机器人走迷宫的策； 会学会编写机器人迷宫程序流程图； 2过程与方法 通过教师讲解左右手走，学生进一步明确编程思维；学生通过小组分工合作，自己动手编程、调试，体会成功的乐趣。 3情感态度与价值观通过调试走迷宫的机器人，培养学生的想象力和创造力；培养学生积极探索、敢于实践、大胆创新的精神和意识。二、教学重点 1理解机器人走迷宫的策； 2学会如何编写机器人走迷宫的流程图。三、教学难点 机器人行走方向的判断；四、实施时间： 4课时第一教时 项目说明和分工课时目标：了解走迷宫项目内容、完成小组分工（一）引入： 话说这天，机器人丁丁来到了钟池，这是诸葛村九宫八卦图的中心，这钟池一半水塘一半陆地，两面各设一口水井，形成极具象征意义的鱼形太极图。钟池周围构筑的八条弄堂向四周辐射，使村中的所有民居自然归入坎、震、巽、离、坤、兑、乾八个部位。更为神秘的是村外八座小山环抱诸葛村，构成天然的外八卦阵形。 当丁丁步入村中纵横交错的古巷时，顿感晕头转向，摸不清东西南北。仿佛置身迷宫之中。丁丁曾听人说过迷宫最早出现在古希腊神话中。据说，半人半神的英雄西修斯在克里特的迷宫中勇敢地杀死半人半牛的怪物，并循着绳索逃出迷宫。 如今，主题迷宫受到越来越多欧洲人的青睐，嗅觉迷宫、声音迷宫、麦田迷宫、镜子迷宫形形色色，数不胜数。 可是，丁丁当下该如何走出这个如迷宫般的八卦阵呢？让我们一起来想想办法（二）、项目活动说明： 机器人走迷宫是在我国开展非常广泛的一项比赛。根据比赛的名字，我们可以很容易的知道，比赛是要求机器人从比赛场地中的起始区出发，在规定的时间内，寻找最好的路线走出迷宫。这就要求不论迷宫形式怎样变化，机器人都能通过不断探测找到出口。一般机器人由行走机构、障碍探测器、控制系统组成。它可完成前进、后退、转弯等动作。（三）、小组分工 我们小组的成员：组长：_ 组员：_ 你平时与组内的其他同学经常交谈吗?（在下列你认为符合的选项下打勾） 从不交谈偶尔交谈经常交谈 你觉得能够与组内的其他同学沟通吗？根本不能沟通只能做较为浅显的沟通能够很好的沟通 你对组内其他同学动手能力、计算机运用技能的评价如何？同学姓名能力较差能力一般能力很强 我在此项目中担任的工作是：设计算法编写流程图调试机器人记录数据 我在组内的分工是这样确定的：老师指定的同学提议的我自告奋勇的第二教时 设计迷宫、设计算法、编写程序教时目标:设计迷宫、设计算法、编写程序一、明确项目要求 设计一座迷宫，参见下图。 为机器人编制程序，让机器人从迷宫的入口进去，从出口处走出来。在下图中，左下是机器人的入口，右下是机器人的出口。 项目关键：检测障碍与躲避障碍。 项目难点：你所设计的程序能够在任意一个迷宫中走出来。 二、具体实施1、需求分析:是我们首先要明确的第一个问题，我们先要搞清楚，在这个活动中我们应当做什么？2、设计算法： 在这个环节中，我们首先要画一个迷宫图，然后想一想机器人在迷宫中行走是如何检测和躲避障碍的？3、编写程序： 这时，我们要为机器人编写程序，告诉他怎样走，才能不断地躲避障碍，最后走出迷宫。第三教时 实施方案和调试教时目标: 了解机器人走迷宫的策略、运行调试机器人一、了解机器人走迷宫的策略 1、学生交流 2、教师介绍 人会通过手的触摸来寻找行走路线，沿迷宫的围墙的某一侧行走可以使机器人走遍迷宫的每个地方，这是走迷宫的一般方法。由于场地漆黑，根据两手获得的墙壁触摸信息可以做出判断，我们称沿左侧行走的方法为左手走，称沿右侧行走的方法为右手走。让机器人假设按左手法则行走，用左手去摸索左侧的墙壁，以确定前进的方向，同时右手伸向前方，避免在前进的过程中撞到前方拐弯处的墙上。二、修改程序三、运行调试 第四教时 交流小结教时目标：收获交流 一、小组汇报交流 1、各小组演示 2、交流经验，提出疑问 3、完成自评、互评二、教师评价、归纳总结第七课 篝火晚会的丁丁一、教学目标 1知识与技能 学习光敏传感器，学会模块化设计 2过程与方法 尝试用模块化的程序设计方法来进行算法的设计学生通过小组分工合作，自己动手编程、调试，体会成功的乐趣。 3情感态度与价值观培养学生的想象力和创造力；培养学生积极探索、敢于实践、大胆创新的精神和意识。二、教学重点 学会模块化设计。三、教学难点 光敏传感器的使用；四、实施时间： 5课时第一教时 设计方案、小组分工教时目标：1、了解篝火晚会 2、了解项目要求 3、完成小组分工（一）引入： 这一天，机器人丁丁来到了云南少数民族村落，恰逢彝族最盛大的传统节日火把节。广场上正举办摔跤、赛马、斗牛、竞舟、拔河等丰富多彩的活动，然后举行了盛大的篝火晚会，彻夜狂欢。好客的彝族村民热情地邀请丁丁一起加入到他们欢乐的篝火晚会中，丁丁在晚会上大显身手，过了把舞蹈瘾。（二）、项目活动说明： 在本项目中，机器人参加一个篝火晚会，围绕着光源边唱边跳。机器人距离光源不能太远、也不能太近。 分组要求： 以4-5人为一个小组，并且有明确的分工。 小组内成员互相协作，共同完成一个系列的活动。 每个小组对整个活动过程都必须有详尽的记录。 （三）、小组分工 我们小组的成员：组长：_ 组员：_ 你平时与组内的其他同学经常交谈吗?（在下列你认为符合的选项下打勾） 从不交谈偶尔交谈经常交谈 你觉得能够与组内的其他同学沟通吗？根本不能沟通只能做较为浅显的沟通能够很好的沟通 你对组内其他同学动手能力、计算机运用技能的评价如何？同学姓名能力较差能力一般能力很强 我在此项目中担任的工作是：设计算法编写流程图调试机器人记录数据 我在组内的分工是这样确定的：老师指定的同学提议的我自告奋勇的第二教时 理清设计思路、设计算法、编写程序教时目标:理清设计思路、设计算法、编写程序一、理清设计思路1、需求分析:是我们首先要明确的第一个问题，我们先要搞清楚，在这个活动中我们应当做什么？机器人绕着光源顺时针转圈。为了使机器人跟光源保持合适的距离，需要反复检测右眼的亮度，以便及时调整机器人的位置2、学习模块化设计 人们在求解一个复杂问题时，通常采用的是逐步分解、分而治之的方法，也就是把一个大问题分解成若干个比较容易求解的小问题，然后分别求解。程序员在设计一个复杂的应用程序时，往往也是把整个程序划分为若干功能较为单一的程序模块，然后分别予以实现，最后再把所有的程序模块像搭积木一样装配起来，这种在程序设计中分而治之的策略，被称为模块化程序设计方法。 在机器人篝火晚会这个项目中，我们就可以尝试用模块化的程序设计方法来进行算法的设计。按照设计思路，我们可以将本项目分解成三个模块：机器人的自转；机器人根据光敏检测数值的变化，自动调整它与光源之间的距离；机器人唱歌。二、设计算法： 在这个环节中，我们首先要考虑完成该项目需要调用哪些模块？其次要想一想怎样做到让机器人在自转的同时又能围绕光源旋转，而且不会撞上光源？ 模块一：转圈机器人的自转可以设计成原地转圈，也可以设计成有一定半径的转圈。模块二：调整由于机器人是顺时针绕光源旋转，所以我们只需反复检测右光敏的数值即可，模块三：唱歌机器人唱歌的算法设计比较简单，你可以只设计do、re、mi三个音，如果你会编曲，就可以在这个模块中充分发挥你的才能，为机器人编一段小曲。图12-4 机器人唱歌的算法设计3、编写程序： 这时，我们要为机器人编写程序，告诉他怎样才能一边唱歌一边自转，一边又围绕着光源旋转？篝火晚会主程序： u “转圈”子程序：图12-5 机器人篝会晚会主程序机器人围绕光源转圈（类似于地球的公转）设计ss在“转圈”子程序中使用了“起动电机”加“延时等待”的执行模块组合，想一想，这两个模块的组合与单一的“右转”执行模块相比，有何区别？其中“起动电机”模块中的“左电机功率”与“右电机功率”又该如何设置？的运行效果：_的运行效果：_80；ss 80； 运行效果：_ 运行效果：_0； 60；u “调整”子程序：着重考虑图程序中的两个条件表达式的设定。条件表达式为：_条件表达式为：_u “唱歌”子程序：“发音”模块的参数均可以根据实际情况进行调整。第三教时 运行调试教时目标：运行调试一、运行调试： 把机器人放在事先准备好的场地里，然后按下机器人的开关键，仔细观察机器人的运行情况，将观察到的现象、对问题的分析、调试的过程记录在【机器人项目活动记