【机器人教学项目活动案例设计7600字（论文）】

机器人教学项目活动案例设计目录TOC\o"1-2"\h\u31278机器人教学项目活动案例设计 1264441案例一“智能垃圾箱”项目活动 1222246课时 2207651、调查报告: 5325982、制定设计方案 6302632“小区门口电子门”项目活动 6169302、相关软件:ROBOLAB7.0.0软件平台 7279441、项目的选取 877912、制定计划 860183、教会学生自主分析问题解决问题的步骤 9229784、活动评价 9199735、案例启示 10机器人综合实践活动课程中的项目学习是指学生围绕某一个具体的学习项目,了解机器人的软、硬件结构体系,重点了解其机械结构、驱动系统、控制系统、感觉系统、通讯系统的原理与结构,学会机器人的模块化组装、控制与维护方法,使学生掌握机器人基础理论、结构设计、控制和使用的技术要点。在综合运用所学的各科知识和技能的基础上,进行机器人项目设计的实际操作,从而在实践体验、内化吸收、探索创新中获得较为完整而具体的机器人课程相关知识。这个项目学习包括设计一种产品、一项服务、一个系统,并创造出实施的方法。项目学习作为机器人综合实践活动课程的一种主要的学习方式,其自身特点决定了它对于机器人课程开设与实施的基本目标实现有着不可替代的价值,使学生对机器人有一个全面、深入的认识,培养学生综合运用所学基础理论和专业知识进行创新设计的能力。1案例一“智能垃圾箱”项目活动随着社会的进步与发展,人类的生存能力得到很大的提高,生存空间得到很大的改善,但是人类生存的环境同时也受到了很大的破坏。现在我们所生存的空间,环境的污染越来越严重,它不仅影响我们的生活健康,也影响我们的生活质量。因此,关注环境污染问题,积极清理生活垃圾,是我们每个公民义不容辞的责任。本案例以“智能垃圾箱”为项目主题，采用有趣的生活化项目引导学生自主探究解决问题的方法开展教学。方便学生考察、研究，形式灵活，趣味性强，能激发学生的活动兴趣。通过对垃圾箱的调查、研究、设计，了解驱动装置、光电传感器的工作原理，进一步巩固用ROBOLAB可视化软件平台编写程序。在本节机器人综合实践过程中，激发学生的环保意识、节约意识、资源意识及创新意识。培养学生的综合实践能力和创新意识是活动的主要内容。这堂课的教学难点是在活动中激发学生的研究兴趣，以全面的、创新的思维去设计智能化“垃圾箱”。【项目名称】“智能垃圾箱”项目活动【学习对象】八年级学生，此年龄段的学‘巨对待未知事物有强烈的探究欲望，具有社会责任感，对机器人综合实践活动比较感兴趣，较适合开展项目学习活动。【限时课时】6课时前期的调查、信息收集工作可以在课下以小组为单位完成，汇报、研究及机器人组装、实践操作集中在课上开展，每周一次，每次1.5小时，共20人。【课前准备】硬件方面要准备机器人的活动场地、机器人的维护修理器械、电源充电、机器人的零部件，事先应做好测试，在项目开展之前进行适当的演示等。课前的准备是否充分将直接影响上课的效果，例如有时机器人的传感器连接线脱落，电池没电等都可能让学生无法完成一堂课的学习进度，阻碍项目活动开展。教学内容要考虑安排的学习项目是否符合学生实际能力与认识水平。所需硬件:乐高机器人搭建套装、传感器、控制器RCX只是一个微处理器，微处理器只是专门用于完成特定任务的电子设备。控制器可以通过队员编写的程序让机器人自动执行任务，控制器能控制、感知、执行命令。但是不能自主思考。思考需要一定程度的意识，控制器没有意识。它所能做的就是按照程序指令执行动作。在计算机上编写好的程序，通过与计算机串口、USB口相连的红外发射仪下载到RCX。所需软件:使用ROBOLAB7.0.0软件给机器人编写程序，该软件采用图形化编程语言，每一种功能使用一个图标表示，编程过程实际上就是逻辑思维过程，学生只需要画出流程图，在功能板中选定需要的图标，拖放在编程窗口，用导线将图标有逻辑性地连接起来，就完成了编程，与传统的编程有着根本的区别。一、项目学习目标知识与技能:使学生掌握光电传感器及机械装置、驱动装置的应用。通过项目活动，培养学生实地调查、信息收集与处理、编程、实验等学习能力。过程与方法:采用项目学习模式，以项目主题为引领，通过课前调查、搜集，课上研究、讨论及实践，课后展示、评价使学生投入到项目学习中，培养他们勤于思考的学习习惯，勇于探索的精神及自主探索的能力。情感、态度与价值观:学生通过对生活的观察思考，经过项目设计与项目}J:施，体验到与人分享的乐趣及成功的快乐，从而使学生关注社会，关心自然，树立保护环境、节约资源的意识，养成良好的行为习惯。二、项目实施过程(一)项目主题的选取在秋游的时候，经常会发现公园里人群密集的地方，垃圾箱很快就满了，但清洁工人来不及清理，以至于大家只好把杂物扔在垃圾箱周围，对环境造成很大的影响，而且有些垃圾箱的设计很不合理，垃圾箱开口很小;方向在侧面，不方便大家向里面投杂物，经常不小心弄到外面。根据项目主题的生活化原则，我顺势利导，2010年将在上海召开世博会，“城市，让生活更美好”的主题己深入人心，为了美化我们的城市，请同学们构思一款“智能垃圾箱”，可以实现自动化控制，在机器人综合实践课上以小组为单位制作完成，同学们一呼而应，兴趣高涨。(二)成立项目小组项目主题确定以后，学生便自愿组成研究小组。在自愿组成小组的过程中，产生了一系列的问题。有的学生成了“抢手货”，有的学生成了“弃儿”，有的刚过了半天就改变主意重新组合。这是学生交往合作中的很正常的现象，同时也是对学生进行合作交往教育的一个良好时机。教师认真分析了学生在组成小组过程中所体现出来的心理特点，根据具体情况有针对性地做一点指导，通过教师的指导、帮助，小组成员确立了。每个成员选择一个角色(如小记者、设计师、建筑师、项目经理等)，担当不同分工，由各小组组长担任“项目经理”负责总的协调、沟通。学生在具体的环境中感觉到自身在交往合作中的不足，从而来培养学生的合作意识和合作能力。(三)制定计划首先以小组为单位讨论项目实施的计划方案。在项目活动开始之初，教师引导各小组对项目计划展开头脑风暴，并制定出项目实施计划表(如表5-1)。表5-1项目实施计划表项目名称智能垃圾箱项目周期6课时研究所要解决的问题智能垃圾箱能感应到有人来扔垃圾，将上方的开口打开，方便人们将垃圾扔进去。当垃圾箱满了，它会给管理系统发出信号，管理系统会派出后备机器人去接替这个智能垃圾箱的工作。而这个智能垃圾箱可以移动到指定的垃圾中转站，将垃圾倒掉，并停在垃圾中转站充当后备垃圾箱。本项研究的现实意义节省人力、物力，帮助环卫工人排忧解难，使垃圾箱具有人工智能化，提高工作效率。注重环保，美化环境。项目实施的大致思路与工作安排(1)调查、搜集资料(2)所需材料、装置(3)制定计划(4)画出设计图(5)动手组装(6)编写程序(7)调试、运行(8)展示汇报(9)交流评价项目产品的预期结果及作品形式机器人搭建模型、程序、功能演示项目小组的成员分工收集有关资料的手段网络、图书馆、采访相关工作人员及教师等打算聘请的指导教师或专家其他需说明的问题量规策略:量规是一种结构化的评价方法，让学生在学习过程中了解评价标准，并能利用这一评价标准来检测自己的学习。典型的评价是面向任务或项目的结果。这通常是在学习结束之后进行的，不能据此及时调整学生的学习构想或学习活动。所以，为了取得好的结果，应该让学生事先就了解评价标准，并共同协商制定评价标准。这样，在项目实施的过程中，及时以量规为导向，在最后评价时有的放矢。(参见表5-2)ABC收集信息收集大量与项目主题相关的有效信息，并进行分析、筛选、处理。收集到一此与项目有关基本信息，进行简单筛选、处理。收集到的信息较少，没做任何处理。合作学习合作优良，经常集体研讨，群策群力。能合作完成，但交流不够。各做各的，或只由一个人来完成。设计研讨设计思路清晰，考虑到多方面情况。设计基本符合要求但考虑不周全。设计有漏洞，无法实现预定功能。项目成果模型简洁大方，功能完善，运行良好。模型较粗糙，能执行程序，基本达到要求。模型搭建的不合理，运行失败。交流汇报语言清晰流畅，逻辑性强，表述完整，小组成员配合默契。能将过程表述清楚，但逻辑性不强。不能说清实施过程挑战拓展能够做出新的挑战，有利于扩展，具有可行性。能提出新的建议，但缺乏可行性。没有考虑拓展项目(四)活动探究1、调查报告:首先请同学们调查一下，各自家庭里每天产生的生活垃圾有多少?那么上海市大概有多少个家庭，每天生活垃圾总量有多少?每位清洁工人每天清理垃圾多少?按此计算需要多少人力?学校或你家附近的街道、小区都在哪些地方放置了垃圾箱?它们的功用、构造、原理及有哪些需要改进的地方。学生以小组为单位，利用课余时间展开了调查研究工作，学生经过实地观察，了解了垃圾箱的具体构造，访问了环保工人和相关学科的教师，到新华书店查阅资料，有的还上网下载了许多有关垃圾的资料。在调查研究的过程中，学生一记载了以下要点如:垃圾箱的功能、外观、投掷口的位置等。在周五下午第一节综合实践课上，组织学生交流成果，包括研究成果和在研究过程中的体验。学生用笔一记录下数据，写下观察记录，用照相机拍了照片，用摄相机拍了录像，或从网上下载了资料，学生们通过调查和收集资料感到收获颇丰。智能机器人科技活动是一项复杂的活动，在探究过程中建立良好的工作流程是成功的必要保证。教师要辅导学生设计好智能机器人活动的项目方案，可以借助于活动记录表来对项目方案的合理性进行分析,进一步修改和完善。其中,包括各阶段小组人员的分工、项目活动升展形式、活动进行中所遇到的困难并如何解决的,最终结果如何。此过程属于一层智力收集信息的过程。生活是最好的老师。学生生活是丰富多彩的,他们接触到的世界是五彩缤纷的,引发了他们感官的触角。这样的设计,意图通过调查把生活与知识联起来,建立有意义的联系使学生明白知识来自源于生活,帮助学生在生活中发现科技的应用。交流与反思是机器人综合实践活动中重要的一环。交流可以促进相互之间的学习,反思可以促进学生不断改进学习方式。交流和反思本身也是一种学习。2、制定设计方案二层智力:加工活动各小组分组讨论设计方案，例如形状、颜色、投入口位置、功能、创新之处等。在头脑风暴过程中，加强学生的思维训练。在设计时指点学生考虑以下几个问题:智能垃圾箱通过何种方式感应到有人来投垃圾?在垃圾箱接收垃圾前后需要进行怎样的操作?当垃圾箱装满时需要怎样处理?画出“智能垃圾箱”的设计图纸，在设计垃圾箱时给学生广阔的思索空间，引导学生从多角度，多侧面地设计出新颖、独特的垃圾箱，根据设计图制作相应的模型。学生的学习能力有差异，掌握的程度也有深有浅，因此在设计教学过程中恰当地运用合作学习的策略，充分发挥小组学习合作讨论的作用，让每位学生激起调查研究的兴趣，体现学生不同的革新能力。让学生带着问题进行思考，引发学生自主学习，学生一旦忘情地投入到自主学习中去，注意力集中，求知欲强，师生间情感基调就可和谐，协调。这样的设计在各组交流时，学生的发言又相互激发，思维的火花不断碰撞，从而产生了解决问题的向心力，主动地参与探索，寻求解决问题的方法。2“小区门口电子门”项目活动在开展此活动之前,学生已经系统地学习了机器人教育中涉及至的“机械原理”,有了一定的搭建、编程知识,但是各种知识如何在人工智能中综合应用,学生对这个问题在上一阶段的学习中还难以深入体会。因此,我把本节课的重点放在学生综合知识的运用上,在整个过程中,学生将参与一系列由浅入深的项目活动,老师只提供少量的指导,大部分时间将由学生自己支配。为了完成项目活动,学生必须充分利用各种资源,并积极探索。【项目名称】“小区门口电子门”项目活动【学习对象】四年级学生,善于观察身边事物,勤于思考,通过机器人综合实践课己经初步掌握机器人组装和编程的基础知识,具备开展项目学习活动的前期知识铺垫。【限时课时】8课时本项目在每周的综合实践课上开展，每周一次，每次1.5小时，共20人。项目活动在机器人实验室举行，业余时间小组成员可以进入实验室自主开展项目，但必须使用自己的课桌、电脑和器材，勿动用他人设备。【课前准备】材料说明:1、任务模型套装:包含了编程和搭建所需要的部件如齿轮、轴、梁、连接器、三个电机、传感器，等等。超声波传感器:超声波传感器能够让机器人看见和检测到物体。你可以使用它来防止机器人碰到障碍物，侧量距离，检测移动。超声波传感器使用的技术和蝙蝠很像。它通过计算声音返回使用的时间来计算距离。大的表面坚硬的物体是最容易辫认的。2、相关软件:ROBOLAB7.0.0软件平台一、项目学习目标知识与技能:在本项目活动中，学生将熟悉齿轮、电机、传感器等简单机械的应用，经过搭建模型、通过可视化编程使整个系统协同工作，以机器人芯片为核心，完成数据的采集分析及控制，实现智能化管理，完成“电子门”模型装置。该装置的功能为当居民或车辆行驶至小区门口时，电子门自动开启，待居民和车辆通行后，自动关闭。过程与方法:采用项目学习教学模式，引导学生利用各种资源，综合运用各学科知识，主动探究，最终完成项目，提交机器人产品模型。情感、态度与价值观:在项目学习过程中，激发学生的积极性，保持乐观的学习态度，培养学生创新意识和解决问题的能力，初步养成合作学习意识，建立良好的科学素养。二、分组协作项目学习的课堂是以学生为中心的教学模式。在这里，合作、交流和活动是不可缺少的。因此，小组活动是一种生活技能，学生在合作组中工作，开展头脑风暴、讨论、反馈、完成任务或共享资源。通过在小组中向学生提出具体的、个性化的任务，综合同伴的评价或个性化的清单，形成学生对工作和为小组作贡献的责任感。三、项目学习流程:图5-1项目学习流程四、项目实施过程1、项目的选取“门”是日常生活中极为常见的装置，如何利用机械构造原理和编程理论制造一个无人看守的电子门模型，需要同学们善于观察、开动脑筋、亲手操作。“小区门口电子门”可以时时监控门口的环境及工作状态，并将获得的信息及时反馈给中央管理系统，为整个小区的安全提供必要的保障。项目主题的确定要基于儿童兴趣，基于儿童对自然、社会和人自身的关注。主题确定的过程也是培养学生发现问题的一个过程。2、制定计划开展项目初期，利用项目实施计划表(参见表5-3)，使学生对自己的项目应该有初步的规划。表5-3项目实施计划表项目名称小区门口电子门项目周期8课时组长小组成员研究所要解决的问题设计一个电子门，设置在小区门口，为当居民或车辆行驶至小区门口时，电子门自动开启，待居民和车辆通行后，自动关闭。本项研究的现实意义利用机器人智能化控制解放劳动力，避免人力带来的误差及误操作，使管理更加安全、有效。项目实施的大致思路与工作安排(1)调查、搜集资料(2)所需材料、装置(3)制定项目实施计划(4)画出设计图(5)动手组装(6)编写程序(7)调试、运行(8)展示汇报(9)交流评价项目产品的预期结果及作品形式机器人搭建“模型”、程序、演示项目小组的成员分工如何收集有关资料打算聘请的指导教师或专家其他需说明的问题3、教会学生自主分析问题解决问题的步骤①分析场地和任务。②选择最适合的机器人感觉器官(传感器等输入设备)和动力设备(输出设备)。③分析出一个最适合完成任务的算法。④用程序语言描述出算法。⑤将编写好的程序写入机器人的大脑中(控制器)。⑥调试机器人并发现问题。⑦根据出现的问题进行必要的程序的修改结构的修改甚至算法的修改。4、活动评价教学评价必须以教学目标为依据，本着对发展学生创新精神和实践能力有利的原则进行。教学评价要重视教学效果的及时反馈，评价的方式要灵活多样，要鼓励学生创新，主要采取考查学生实际操作或评价学生作品的方式。1.项目评价:项目目标是否明确，是否具有科学性，先进性和实用性。从经济角度考虑是否可行，是否能最终投入实际生产应用。2.创新性评价:学生在由发现—创新这一过程中是否显示出独创性，包括解决问题的方法，数据的分析和使用，工程结构的设计，实现课题的途径等。3.完整性和工作量评价:设想是否在原计划的规模内得以实现，考虑涉及问题的完整程度，结构是如何确定的，是建立在单独的实验基础上还是多次实验的基础上，是否有足够的研究工作量。4.整体设计与制作精致度评价:设计出来的实物应该美观、大方，有实用价值。表达与操作性评价:将表达能力也列入考核的目标，要求小组成员向老师和其他同学介绍自己的项目，推销自己的“产品”，并针对大家提出的问题，进行解答，而操作则是要保证演示成功。6.团队精神评价:包括是否明确说明了每个组员在项目研究中的任务和所做出的贡献，项目的成果是否是全体成员协作共同完成，项目中有哪些模块是集思广益的结果。通过本案例的实践,项目学习渗透到机器人课程中来,对教学改革产生了积极的效应。通过使用各种材料,身体力行地制作“电子门”,可发展身体运动智能在搭建模型时,需要将配件放置在合适的地方,可发挥视觉空间智能,也培养了数理逻辑智能在创作过程中,学生需使用语言表达个人的构思、经验和成果,是一种对语言智