小学信息技术六年级下册《教学机器人》复习知识清单

小学信息技术六年级下册《教学机器人》复习知识清单

一、核心概念与学科基石

本部分旨在建立对机器人的元认知，理解其本质属性、历史沿革及伦理边界，这是深入学习的基础，也是信息科技学科核心素养中信息意识与计算思维的重要体现。

（一）机器人的本质定义【基础】【重要】

区别于日常语境中的广义“机器人”，在信息科技学科中，我们需从功能和构成上进行精准界定。

1、定义：机器人是一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。简而言之，机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器装置。【基础】

2、核心特征【高频考点】：一个真正的机器人必须具备以下三个基本特征，这也是判断一个设备是否为机器人的标准。

（1）大脑：拥有自动控制的程序，这是其智能的源泉。

（2）身体：具有一定的结构形态，即机械本体。

（3）动作：有能力完成一定的动作或任务，即具备执行能力。

3、机器人与人工智能的关联：机器人是人工智能的重要载体，而人工智能则为机器人赋予了“智能”。本课所学的教学机器人，正是通过预设的程序和传感器反馈，初步模拟了生物的感知、决策与行动能力。

（二）机器人技术的演进简史【基础】【热点】

了解信息技术的发展脉络，有助于理解机器人技术在现代社会中的定位。

1、信息技术的五次飞跃：机器人的诞生是信息技术发展到高级阶段的产物。信息技术的发展经历了语言的诞生、文字的出现、印刷术的发明、电报电话广播电视的普及利用，以及电子计算机和现代通信技术的应用这五个阶段。机器人技术正是第五阶段的集大成者。

2、机器人大事记【人文拓展】：

（1）思想萌芽：古代中西方均有对自动人偶的设想与创造，如中国三国时期诸葛亮的“木牛流马”（用于运送粮草），体现了古人对于自动化工具的向往。

（2）现代雏形：1946年，世界上第一台电子计算机ENIAC在美国诞生，为机器人提供了“大脑”的技术基础。

（3）定律提出：1942年，科幻小说家艾萨克·阿西莫夫在其作品中首次提出了“机器人三定律”，这不仅为后世机器人伦理学研究奠定了基础，也深深影响了大众对机器人的认知。【重要】

（4）产业应用：1959年，第一台工业机器人Unimate诞生，标志着机器人正式进入工业生产领域。

（三）机器人三定律【人文底蕴】【难点】

这是机器人学中的一个重要伦理框架，尽管最初源自科幻，但已成为现实世界中机器人设计与应用的重要参考。

1、第一定律：机器人不得伤害人类，或因不作为（袖手旁观）而使人类受到伤害。【非常重要】

2、第二定律：机器人必须服从人类的命令，除非这些命令与第一定律相抵触。

3、第三定律：机器人在不违反第一、第二定律的前提下，必须保护自己。

4、考查方式：通常以情境判断题出现，让学生分析在特定情境下，机器人该如何行动才符合三定律。例如，当人类命令机器人去伤害另一个人类时，机器人应基于哪条定律拒绝执行？

二、解剖教学机器人：硬件架构与功能认知

本部分聚焦于具体的教学机器人实体（以AS-InfoX型“能力风暴”机器人为例），要求学生像医生解剖一样，熟悉其各个“器官”的名称、位置与功能。这是后续进行程序设计与控制的前提。

（一）机器人的系统构成【核心考点】【非常重要】

机器人是一个复杂的机电一体化系统，由硬件和软件两大部分构成。用人体类比，可以帮助我们形象地理解各部分的功能。

1、硬件系统：相当于人的身体和感官。

（1）主控部件（大脑）：是机器人的核心，用来执行程序指令、进行数据处理和逻辑判断。它通常由微控制器、存储器、输入输出端口等组成。在教学机器人中，主控板就是其核心。

（2）传感器部件（感官）：机器人用来接收外界信息的电子设备，相当于人的眼睛、耳朵、鼻子和皮肤。【高频考点】

（3）机械部件（骨骼与肌肉）：包括机身、行走机构（轮子、履带）、机械臂等，是机器人的执行机构，负责完成各种动作。

（4）驱动部件（心脏与血管）：为机器人提供动力的装置，如电机（直流电机、伺服电机）、电池（通常采用锂电池或干电池供电）以及传动系统（齿轮传动、皮带传动、链传动等）。

2、软件系统：相当于人的灵魂与思想。

（1）操作系统：如教学机器人内置的ASOS操作系统，负责管理机器人的硬件资源和提供基本服务。

（2）应用程序：用VJC等编程语言编写的、控制机器人完成特定任务的程序。这是编程课的核心产出。

（二）教学机器人的“感官”世界——传感器详解【难点】【热点】

传感器是机器人智能的起点。本课要求学生能识别并说出主要传感器的名称、功能及其类比的人类感官。

1、常见传感器一览表（需结合实物或图片进行识别）：

（1）红外线传感器：用于发现前方的障碍物。它通过发射并接收红外线反射来判断距离，相当于机器人的“触觉”或“视觉”（探测障碍）。

（2）光敏传感器：用于探测环境光线的强弱，相当于机器人的“视觉”（感知亮度）。

（3）碰撞传感器：通常安装在机器人的外围，当与物体发生碰撞时触发，用于感知机身上发生碰撞的方位，相当于机器人的“触觉”（皮肤）。

（4）传声器（麦克风）：用来获取外部的声音，将声音信号转化为电信号，相当于机器人的“耳朵”。

（5）地面探测传感器：安装在机器人底部，用于检测地面颜色（如黑线与白纸）或状况，是实现循迹功能的关键传感器，相当于机器人的“触觉”（感知地面）。

2、考查方式：连线题、填空题或选择题，例如“机器人用来检测前方是否有障碍的传感器是（红外线传感器）”。

（三）教学机器人的“执行器”——输出装置

1、扬声器/蜂鸣器：输出声音，实现发声、唱歌、报警等功能。

2、液晶显示屏：显示字符、数字、简单图形或机器人状态信息。

3、电机与轮子：输出动力，实现移动、转向等动作。

（四）教学机器人的操作与连接【基础】【实操要点】

这是每节实践课都必须掌握的基本功，也是考试中操作题或步骤排序题的常考内容。

1、启动机器人：按一下机器人的“开关”按钮。成功启动后，通常会伴有提示音（“嘀”的一声），显示屏会显示系统信息（如ASOS2002）。

2、复位按钮：通常位于显示屏下侧，用于让程序重新开始运行或使机器人恢复到初始状态。

3、运行按钮：通常位于机器人顶部，按下后机器人开始执行已到其存储器中的程序。

4、连接计算机（程序前）：

（1）物理连接：用专用通信线（通常为串口线或USB转串口线）的一端插入机器人的口，另一端连接到计算机的相应端口。

（2）软件准备：在VJC编程软件中设置正确的机器人型号（如AS-InfoX）和通信端口。

（3）机器人状态：连接好通信线后，按一下开关启动机器人。

三、给机器人编程序：VJC流程图编程入门

本部分是本课的编程实践核心。学生将从零开始，了解编程环境，掌握将人类想法转化为机器可执行指令的基本流程。这体现了计算思维中的问题分解、抽象和算法设计。

（一）认识VJC编程环境【基础】

1、VJC语言系统：为“能力风暴”系列教学机器人专门设计的编程平台，支持流程图编程和JC代码编程。本课主要学习直观易懂的流程图编程。

2、启动VJC：【实操步骤】

（1）依次打开“开始”菜单→“程序”菜单→“能力风暴VJC”→执行“能力风暴VJC1.0”命令。

（2）启动成功后，在弹出的对话框中选定“流程图程序”选项，单击“确定”，即可进入流程图编辑窗口。

3、流程图编辑窗口的组成：

（1）模块库面板：位于窗口左侧，分类存放着各种编程模块，如“控制模块”、“电机模块”、“传感器模块”、“声音模块”等。这是搭建程序的“零件库”。

（2）工作区（流程图生成区）：中央空白区域，用于拖放和连接模块，构建程序流程图。

（3）垃圾箱：用于删除不需要的模块。

（4）工具栏：包含新建、打开、保存、编译、等常用功能按钮。

（二）设置机器人型号【重要】【易错点】

在开始编程前，必须确保VJC软件中的机器人型号与实际使用的机器人一致，否则程序可能无法正确执行甚至失败。

1、操作步骤：

（1）在流程图编辑窗口中，执行“工具”菜单里的“设置选项”命令，打开设置对话框。

（2）检查“机器人型号”选择框中显示的是否为所用机器人型号（如AS-InfoX）。

（3）如果不是，单击选择框中的按钮，从下拉列表框中选定正确的型号。

（4）关闭对话框后，必须重新启动VJC，才能使改动生效。【易错点：很多学生忘记重启软件】

（三）程序的与运行流程【核心实操流程】【高频考点】

这是将编写的程序从计算机“烧录”到机器人“大脑”中的过程，是整个编程活动的“最后一公里”。

1、前准备：确保机器人已通过通信线与计算机正确连接，且机器人电源已开启。

2、程序：

（1）在VJC中打开或编写好程序。

（2）单击工具栏中的“”按钮。

（3）观察过程：计算机屏幕上会出现“智能程序”对话框，进度条逐渐变长；同时，机器人上的通信灯会不断闪烁。

（4）成功标志：结束时，机器人会发出“嘀”的一声，对话框中会显示“成功！按下机器人的运行键可以运行程序。”

（5）关闭对话框，拔掉通信线。

3、运行程序：

（1）按一下机器人头顶的“运行”按钮。

（2）观察机器人的反应，检验程序是否实现了预期功能。如果运行结果与预期不符，则需要返回编程环境，修改程序，再次、运行，这个过程就是“调试”。

四、跨学科视野与素养拓展

作为顶尖的复习知识清单，必须跳出单纯的技术操作，将知识置于更广阔的学科背景和现实世界中，培养学生的综合素养。

（一）机器人的分类与社会应用【拓展】【热点】

了解机器人如何改变我们的生活，增强对科技社会价值的认识。

1、按应用领域分类：

（1）工业机器人：用于焊接、装配、搬运等工业生产环节，如汽车制造流水线上的机械臂。

（2）服务/民用机器人：服务于个人或家庭，如扫地机器人、送餐机器人、教育娱乐机器人（本课所学即为此类）。

（3）特种机器人：用于执行特殊任务，如医疗机器人（达芬奇手术机器人）、探测机器人（水下机器人、星球探测车）、军用机器人（排爆机器人）。

2、机器人形态举例：胶囊机器人（医疗）、仿生机器人（机器狗）、无人机（飞行机器人）等。

（二）程序逻辑与控制思想【计算思维核心】

1、顺序结构：程序自上而下依次执行，这是最基本的程序结构。例如：先让机器人前进，再让它停下来。

2、程序与硬件的关系：程序本身只是一系列指令，存储在机器人的存储器中。它必须通过主控器（大脑）的解读，才能驱动传感器（感官）和电机（肌肉），让机器人“活”起来。

3、“输入-处理-输出”模型：机器人的工作过程本质上是一个信息处理循环。

（1）输入：传感器获取外界信息（如红外传感器检测到障碍）。

（2）处理：主控器运行程序，对输入信息进行分析判断（如判断距离是否小于安全阈值）。

（3）输出：根据判断结果，驱动执行器做出反应（如控制电机停止或转向）。

（三）信息道德与安全意识【核心素养】

1、正确使用设备：爱护机器人，轻拿轻放，按规范连接线路，避免暴力操作损坏精密部件。

2、遵守伦理准则：理解并尊重阿西莫夫三定律的内涵，思考未来机器人大规模应用时可能带来的社会伦理问题（如隐私、就业、责任归属等），树立科技向善的价值观。

3、合作与分享：在小组合作学习中，培养团队协作精神和沟通能力。在开源社区或学习平台上，尊重他人的知识产权，同时也乐于分享自己的创意和代码。

五、考点、考向与解题策略

本部分基于以上所有知识点，总结应试技巧和常见问题，帮助学生从“学会”走向“会考”。

（一）考点分布与重要等级

1、【基础必考】：机器人的定义、三大基本特征、主要组成部分（大脑、感官、身体、程序）。考查形式多为填空、选择、判断。

2、【核心高频考点】：传感器的名称与功能配对；程序的与运行步骤排序；流程图的基本符号含义。

3、【难点拉分题】：阿西莫夫机器人三定律的理解与应用（情境分析题）；机器人工作过程的“输入-处理-输出”模型分析；调试程序的基本思路。

4、【热点拓展题】：联系生活实际，列举机器人的应用实例，并说明其替代了人类的哪些工作，带来了哪些便利或挑战。

（二）常见题型与解题步骤

1、选择题：

（1）例题：机器人能够感知周围环境，主要依靠的是（）。A.主控板B.传感器C.电机D.电池

（2）解题步骤：①审题，关键词是“感知环境”。②回忆各部分功能：主控板是“大脑”负责思考，电机是“肌肉”负责行动，电池是“心脏”提供能量，传感器是“感官”负责感知。③匹配功能，锁定答案B。

2、填空题：

（1）例题：程序前，需要在VJC软件中正确设置________，并且必须用通信线将机器人与计算机连接。

（2）解题步骤：①回忆程序的完整流程。②抓住关键环节，即软件与硬件的匹配。③填写“机器人型号”。

3、判断题：

（1）例题：机器人有了程序，就像人类有了身体。（）

（2）解题步骤：①分析命题中的类比关系。程序相当于人类的“思想/灵魂”，身体对应的是机器人的“机械部件”。②判断该类比错误，故答案为“×”。

4、简答题/操作描述题：

（1）例题：请写出将编好的程序到教学机器人中的主要操作步骤。

（2）解答要点（需分步，语言规范）：【非常重要】

[1]准备工作：用通信线连接机器人与计算机，并打开机器人电源开关。

[2]软件操作：在VJC编程界面，打开或编写好需要的程序。

[3]执行：点击工具栏中的“”按钮。

[4]确认成功：观察进度条和