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第1课 认识机器人教学设计
课题 认识机器人 单元 第一单元 学科 信息技术 年级 六年级
教材分析 教材介绍了机器人的概念、机器人的发展、机器人的分类和机器人的组成。学习完本课，学生了解了机器人的概念和分类，了解机器人的发展历史和趋势，对机器人的基本组成也有了初步认识。可以对见到的机器人进行分类。教材给出了许多有代表的图片，学生学习起来比较容易。教材知识结构清晰，学生需要完成的任务数量合适，符合小学生的认知特点。
学习目标 信息意识：能够有意识地结合生活中遇到的机器人，理解机器人的概念；能够分析不同机器人的特征，区分机器人的分类。计算思维：能够理解不同的分类标准就会有不同的分类结果，在学习机器人种类时，从分类标准出发，学习不同的机器人种类。培养严谨的思维习惯。数字化学习与创新：能够结合互联网，了解学习自己感兴趣的机器人的相关知识，并且将自己学习的知识分享给自己的同学。信息社会责任：在了解机器人发展的历史和趋势基础上，树立学习和使用机器人的正确价值观念。
重点 机器人的分类，可以对其机器人进行类别辨析。
难点 机器人的概念，能对机器人和人的差异进行描述。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 教师：本册第一个项目是“走近机器人的奇妙世界”，在本项目中，我们将围绕“走近机器人”展开学习活动。通过机器人项目活动，知道机器人的基本组成，理解机器人的一般工作方式，了解机械传动的工作原理。本项目共3课，包括8个项目活动。教师：通过课件展示3课包含的8个项目活动。教师：播放视频——“机器人会取代人类吗？” 学生：观看课件中展示的3课包含的8个项目活动。学生：观看机器人视频。 通过以单元内容汇总呈现的方式，让学生知道本单元学习的内容，明确学习范围。激发学生学习机器人的兴趣。
讲授新课 一、机器人的概念教师：机器人（Robot）是一种具有高度灵活性的自动化机器，具备一些与人或者其他生物相似的能力，如感知能力、动作能力、规划能力等，如图1-1、图1-2所示。教师：通过课件展示图1-1绘图机器人 图1-2足球机器人。教师：一般来说，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。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”拓展学习教师：机器人有三大基本特征：大脑：自动控制的程序。身体：一定的结构形态。能力：完成一定动作的能力。教师：1920年，捷克斯洛伐克作家卡雷尔·卡佩克在他的科幻小说《罗萨姆的万能机器人》中，根据Robota(捷克文）和Robotnik(波兰文）创造出“机器人”这个词。机器人即“自动控制装置”或“自动机”的释义。说一说你见过机器人吗？请描述它的样子。做一做教师：播放一组机器人工作的视频。二、机器人的发展教师：机器人的发展经历了多个时期，从时间角度，大致可以分为以下两个阶段。（1）古代机器人人类对机器人的幻想与追求已有几千年的历史。在我国西周时期，有人制造出了能歌善舞的机器伶人，这是我国最早记载的机器人；三国时期，诸葛亮成功制造出了“木牛流马”，并用于运送军粮，如图1-3所示。公元前2世纪，亚历山大时代的古希腊人发明了原始的机器人——自动机，如图1-4所示。教师：通过课件展示图1-3“木牛流马”复原图和图1-4古希腊人发明的自动机。（2）现代机器人20世纪中期，随着计算机和自动化技术的发展，机器人迅速普及，广泛应用于多种场合，帮助人类做很多事情。现代机器人的发展时间虽然只有几十年，但是更新速度非常迅速。现在，有些机器人不仅有像人类一样的感官，而且还能够独立思考、独立工作。拓展学习教师：机器人三原则第一条：机器人不得伤害人类，或看到人类受到伤害而袖手旁观。第二条：机器人必须服从人类的命令，除非这条命令与第一条相矛盾。第三条：机器人必须保护自己，除非这种保护与以上两条相矛盾。说一说近年来，机器人的开发涵盖了许多领域，应用十分广泛。在你的身边找一找，哪些地方使用了机器人。参考：1.医疗行业2.军事行业3.教育行业4.金属行业5.化工行业6.食品行业7.橡胶塑料行业8.电气电子行业9.汽车制造行业10.物流仓储行业。三、机器人的分类教师：根据使用范围，机器人分为工业机器人、民用机器人、军用机器人和特种机器人等。（1）工业机器人工业机器人是一种面向工业生产的、能够自主执行工作任务、多轴联动的机器装置。它们通常配有机械手或其他能够执行搬运、焊接、刷漆、加工、组装等任务的工具，如图1-5所示。教师：通过课件展示图1-5生产线上的机器人（2）民用机器人民用机器人以人类为服务对象，可以半自动或全自动地帮助人类，例如，维护、监控、搬运、娱乐、保洁、保安、救助等，如图1-6、图1-7所示。中小学信息技术课程中使用的“学生机器人”就是一种民用机器人。教师：通过课件展示图1-6民用服务机器人，图1-7民用机器狗。（3）军用机器人军用机器人是用于军事活动的机器装置，例如，机器人士兵、反坦克机器人、无人潜水器等，如图1-8、图1-9所示。教师：通过课件展示图1-8 军用陆地机器人，图1-9军用水中机器人。（4）特种机器人特种机器人是指用于非制造业的各种先进机器人，包括医疗机器人、水下机器人、飞行机器人、探测机器人、农业机器人、机器人警察等，如图1-10、图1-11、图1-12、图1-13所示。教师：展示图1-10、图1-11、图1-12、图1-13。教师：机器人很聪明，不仅拥有人的“器官”，还能用它们处理问题。机器人处理信息的过程与人类相似，即“获取信息→处理与判断信息→执行动作”。拓展学习：机器人的其他分类方式1.按控制方式可分为操作型机器人、程控型机器人、示教再现型机器人、数控型机器人、感觉控制型机器人、适应控制型机器人、学习控制型机器人、智能机器人。2.按运动形式可分为直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、球(极）坐标型机器人、平面双关节型机器人、关节型机器人。3.按作业空间可分为陆地室内移动机器人、陆地室外移动机器人、无人飞机机器人、空间机器人等。4.按功能和用途可分为医疗机器人、海洋机器人、助残机器人、清洁机器人、管道检测机器人等。5.按移动方式可分为轮式移动机器人、步行移动机器人、履带式移动机器人、爬行机器人、蠕动式机器人、游动式机器人等。四、机器人的组成教师：机器人的基本组成包含控制系统、电力单元、传感器、驱动器、机身等，如图1-14所示。（1）控制系统教师：控制系统是机器人的大脑，是机器人的指挥中枢，主要由微控制器、存储器、输入/输出端口等组成。在“学生机器人”中，控制系统安装在主板上，如图1-15所示。教师：通过课件展示图1-15学生机器人的控制系统。（2）电力单元教师：电力单元是机器人的能量来源，为机器人提供动力。电力单元包括电源、调节电路以及电源的开关，如图1-16所示。教师：通过课件展示图1-16学生机器人的电力单元。（3）传感器教师：传感器是机器人的感觉器官。机器人通过传感器检测环境、获取信息，再根据外界环境作出相应的反应。常用的传感器有红外传感器（图1-17)、灰度传感器（图1-18）和温度传感器（图1-19）等。教师：通过课件展示图1-17红外传感器，图1-18灰度传感器，图1-19温度传感器。（4）驱动器教师：驱动器由电机（图1-20、图1-21）、皮带、机械手等组成。驱动器可以让机器人在控制器的命令下完成前进、后退等基本动作。教师：通过课件展示图1-20直流电机，图1-21伺服电机。（5）机身教师：机身(图1-22)是机器人的外形，一个完整的机器人需要由主板、传感器（图1-23）、电机（图1-24）、框架（图1-25）等装置组装并固定起来。教师：通过课件展示机器人的机身。拓展学习教师：不同种类的机器人，所具有的驱动器往往不同，但它们的机械装置通常占有很大的比重。教师：“学生机器人”可以通过以下器件输出有关信息：①蜂鸣器：机器人发出声音的装置。②液晶屏：可以显示字符等信息的装置。说一说教师：观察你身边的机器人具有哪些组件？这些组件又是如何像人类的身体器官一样发挥作用的？ 学生：结合教师课件展示的机器人图片尝试理解机器人的含义。学生：了解机器人的三大基本特征和“机器人”一词的来源。学生：说说身边的机器人。学生：观看教师播放的机器人工作视频。学生：结合图片，学习古代机器人的特点。学生：结合图片，学习现代机器人的特点。学生：学习机器人的三原则。学生：说一说生活中的机器人。学生：学习工业机器人的特点。学生：学习民用机器人的特点。学生：学习军用机器人的特点。学生：学习特种机器人的特点。学生：学习不同分类标准下的机器人种类。学生：结合图片，整体上学习机器人的基本组。学生：结合图片学习机器人的控制系统。学生：结合图片学习机器人的电力单元。学生：结合图片学习机器人的传感器。学生：结合图片学习机器人的驱动器。学生：结合图片学习机器人的机身。学生：了解驱动器因机器人种类不同。及了解“学生机器人”的输出器件。学生：说一说身边的机器人的组件及这些组件是如何像人类的身体器官一样发挥作用的。 通过功能描述、图片展示和定义从三个方面来帮助学生理解机器人的含义。通过学习机器人的三大基本特征和“机器人”一词的来源，让学生对机器人有更深刻的认识。通过描述身边的机器人，进一步加深对机器人的理解。通过学习古代和现代机器人，了解不同时代机器人的特点。通过学习机器人三原则，初步认识机器人和人类之间的关系。通过寻找生活中的机器人，让学生建立起机器人已经在人类生活中扮演起重要角色的观念。通过图片，让学生了解工业机器人、民用机器人、军用机器人和特种机器人的特点。通过学习不同分类标准，就会有不同的分类结果，让学生养成严谨的思维习惯。通过学习机器人的组成，让学生深入了解机器人，帮助学生形成机器人的正确概念，为后续课程学习奠定基础。通过扩展内容，补充机器人的内容，帮助学生形成较为完整的机器人知识。通过说一说，将本课知识学以致用，促进学生对机器人的理解。
课堂练习 教师：请学生分析以下机器人的功能，并按其类型进行连线。参考答案： 学生：分析以下机器人的功能，并按其类型进行连线。 通过分析图片中的机器人特征，对其进行分类，检测学生对机器人类别的掌握情况。
课堂小结 教师：组织学生分小组总结本课学习内容，请每个小组代表说说自己小组总结的结果。教师作最后的补充。 在小组讨论基础上，推选代表总结本课学习内容。其他小组作补充总结。 学生自己总结学习内容是一种学习方法，每次课可以梳理出学习了哪些知识、技能方法和思维方式，在头脑中形成本课程的学科结构。
板书 学生：从教师板书上归纳本课学习内容的重点。 通过板书，帮助学生形成本课学习内容思维导图。
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认识机器人
黔教版六年级上册
教学目标
1
3
2
4
能够有意识地结合生活中遇到的机器人，理解机器人的概念；能够分析不同机器人的特征，区分机器人的分类。
信息意识
能够理解不同的分类标准就会有不同的分类结果，在学习机器人种类时，从分类标准出发，学习不同的机器人种类。培养严谨的思维习惯。
计算机思维
能够结合互联网，了解学习自己感兴趣的机器人的相关知识，并且将自己学习的知识分享给自己的同学。
数字化学习与创新
在了解机器人发展的历史和趋势基础上，树立学习和使用机器人的正确价值观念。
信息社会责任
新知导入
走近机器人的奇妙世界
知道机器人的基本组成
理解机器人的一般工作方式
了解机械传动的工作原理
新知导入
新知导入
新知讲解
一、机器人的概念
机器人（Robot）是一种具有高度灵活性的自动化机器，具备一些与人或者其他生物相似的能力，如感知能力、动作能力、规划能力等，如图所示。
新知讲解
一、机器人的概念
一般来说，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。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”
新知讲解
一、机器人的概念
机器人有三大基本特征：大脑：自动控制的程序。身体：一定的结构形态。
能力：完成一定动作的能力。
扩展学习
1920年，捷克斯洛伐克作家卡雷尔·卡佩克在他的科幻小说《罗萨姆的万能机器人》中，根据Robota(捷克文）和Robotnik(波兰文）创造出“机器人”这个词。机器人即“自动控制装置”或“自动机”的释义。
新知讲解
一、机器人的概念
说一说
你见过机器人吗？请描述它的样子。
新知讲解
二、机器人的发展
人类对机器人的幻想与追求已有几千年的历史。在我国西周时期，有人制造出了能歌善舞的机器伶人，这是我国最早记载的机器人；三国时期，诸葛亮成功制造出了“木牛流马”，并用于运送军粮。公元前2世纪，亚历山大时代的古希腊人发明了原始的机器人——自动机。
（1）古代机器人
新知讲解
二、机器人的发展
20世纪中期，随着计算机和自动化技术的发展，机器人迅速普及，广泛应用于多种场合，帮助人类做很多事情。现代机器人的发展时间虽然只有几十年，但是更新速度非常迅速。现在，有些机器人不仅有像人类一样的感官，而且还能够独立思考、独立工作。
（2）现代机器人
新知讲解
二、机器人的发展
说一说
近年来，机器人的开发涵盖了许多领域，应用十分广泛。在你的身边找一找，哪些地方使用了机器人。
新知讲解
二、机器人的发展
机器人的应用领域
医疗行业
军事行业
教育行业
食品行业
化工行业
金属行业
橡胶塑料行业
电气电子行业
汽车制造行业
物流仓储行业
新知讲解
三、机器人的分类
工业机器人是一种面向工业生产的、能够自主执行工作任务、多轴联动的机器装置。它们通常配有机械手或其他能够执行搬运、焊接、刷漆、加工、组装等任务的工具，如图所示。
（1）工业机器人
新知讲解
三、机器人的分类
民用机器人以人类为服务对象，可以半自动或全自动地帮助人类，例如，维护、监控、搬运、娱乐、保洁、保安、救助等，如图1-6、图1-7所示。中小学信息技术课程中使用的“学生机器人”就是一种民用机器人。如图所示。
（2）民用机器人
新知讲解
三、机器人的分类
军用机器人是用于军事活动的机器装置，例如，机器人士兵、反坦克机器人、无人潜水器等，如图所示。
（3）军用机器人
新知讲解
三、机器人的分类
特种机器人是指用于非制造业的各种先进机器人，包括医疗机器人、水下机器人、飞行机器人、探测机器人、农业机器人、机器人警察等，如图所示。
（4）特种机器人
新知讲解
三、机器人的分类
机器人很聪明，不仅拥有人的“器官”，还能用它们处理问题。机器人处理信息的过程与人类相似。
执行动作
获取信息
处理与判断信息
新知讲解
三、机器人的分类
机器人的其他分类
按移动方式
可分为轮式移动机器人、步行移动机器人、履带式移动机器人、爬行机器人、蠕动式机器人、游动式机器人等。
按功能和用途
可分为医疗机器人、海洋机器人、助残机器人、清洁机器人、管道检测机器人等。
按作业空间
可分为陆地室内移动机器人、陆地室外移动机器人、无人飞机机器人、空间机器人等。
按运动形式
可分为直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、球(极）坐标型机器人、平面双关节型机器人、关节型机器人。
按控制方式
可分为操作型机器人、程控型机器人、示教再现型机器人、数控型机器人、感觉控制型机器人、适应控制型机器人、学习控制型机器人、智能机器人。
新知讲解
四、机器人的组成
机器人的基本组成包含控制系统、电力单元、传感器、驱动器、机身等。
新知讲解
四、机器人的组成
控制系统是机器人的大脑，是机器人的指挥中枢，主要由微控制器、存储器、输入/输出端口等组成。在“学生机器人”中，控制系统安装在主板上，如图所示。
（1）控制系统
新知讲解
四、机器人的组成
电力单元是机器人的能量来源，为机器人提供动力。电力单元包括电源、调节电路以及电源的开关，如图所示。
（2）电力单元
新知讲解
四、机器人的组成
传感器是机器人的感觉器官。机器人通过传感器检测环境、获取信息，再根据外界环境作出相应的反应。常用的传感器有红外传感器、灰度传感器和温度传感器等。
（3）传感器
新知讲解
四、机器人的组成
驱动器由电机、皮带、机械手等组成。驱动器可以让机器人在控制器的命令下完成前进、后退等基本动作。如图所示。
（4）驱动器
新知讲解
四、机器人的组成
机身是机器人的外形，一个完整的机器人需要由主板、传感器、电机、框架等装置组装并固定起来。
（5）机身
新知讲解
四、机器人的组成
不同种类的机器人，所具有的驱动器往往不同，但它们的机械装置通常占有很大的比重。
扩展学习
“学生机器人”可以通过以下器件输出有关信息：
①蜂鸣器：机器人发出声音的装置。
②液晶屏：可以显示字符等信息的装置。
课堂练习
分析以下机器人的功能，并按其类型进行连线。
课堂练习
分析以下机器人的功能，并按其类型进行连线。（参考答案）
课堂总结
知道了什么是机器人，并且机器人已经走进了我们的日常生活。
01
了解了机器人的发展历程，未来的机器人会更智能，会更广泛的应用到我们生活中。
02
知道了机器人的分类。
03
对机器人的组成有了初步的认识。
04
板书设计
作业布置
观察你身边的机器人具有哪些组件？
这些组件又是如何像人类的身体器官一样发挥作用的？
谢谢
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