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第二章 智能机器人程序设计初步
第八节 活动3：机器人寻宝比赛
一、教学目标
1．知识与技能
认识接近传感器并了解接近传感器的功能、结构以及在RC软件中该模块的使用。
熟练搭建制作寻宝机器人的方法，
掌握寻宝机器人的程序设计，巩固条件判断模块的应用
2．过程与方法
在小组活动中，掌握比赛的分工与合作，学会分析任务，能够在遇到问题时掌握及时解决问题的措施。
在活动过程中，培养运用知识的能力。
情感态度与价值观
培养学生对新的传感器的观察和运用能力。
提高学生的合作意识，培养团队精神。
二、教材分析
1．本节的作用和地位
本节通过进行举行机器人寻宝的竞赛，让同学们感受到学以致用的的魅力，观察接近传感器，引导学生分析对比接近传感器与前面学过的传感器的异同，结合2-7的循迹机器人，制作寻宝机器人，激发学生学习探究的兴趣，并在与其他传感器的对比中，实现已有知识的迁移，掌握电子传感器和模拟传感器的不同，熟练搭建机器人和设计机器人的程序，使机器人有特定需要的感知和思维，为后面的学习做好准备和铺垫。
2．本节主要内容介绍
先要求学生分析任务，提示运用接近传感器，指导学生通过对比接近传感器和前面学过的传感器的异同，熟悉接近传感器的功能，设置方法，观察利用接近传感器的机器人，引导学生尽可能地说出运用接近传感器所制作的机器人能起到的作用，通过进一步的分析任务，理解感受 “寻宝机器人”搭建和编程的过程，认识他的强大功能。在调动了学生的学习兴趣后，尝试对实践操作中的错误归因，并借助书上的难点提示，在观察探究的过程中掌握器材运用和编程基本概念和基本操作方法。
3．重点和难点分析
教学重点：
了解接近传感器的设置和应用。
分析任务。
教学难点：
设计和制作的引导。
比赛中遇到的问题和解决方案
三、教学建议
在教学中，教师应鼓励学生以小组为单位合作动手操作和编程，建议活动中多巡视，发现共性问题及时引导，逐步培养学生学会分析解决问题，学会合作的能力。
四、活动评价
本节的评价着重于在活动中小组合作的评价，可参考下表进行评价。
表2-14 实践活动评价表
项目
分值
评价标准
得分
自评
组评
班评
程序设计
20
编程技巧
10
调试过程
结构设计
30
搭建合理稳固
比赛结果
20
按小组比赛排名先后给分
小组配合
20
小组成员分工及配合方面
总体得分
五、活动说明
在本节的活动中注意引导学生观察细小的环节，发现问题从而解决问题，从而为后面的学习打下坚实的基础，如在循迹过程中，找不到黑色轨迹，可以逆时针调整轨迹识别传感器的灵敏度，可以调整光线，轨迹的颜色对比明显等方式，遇到不同的问题都可以从多方面分析考虑解决问题。
教材第75页程序参考：
六、教学参考案例
【课题名称】
机器人寻宝比赛
【教学目标】
1．知识与技能
认识接近传感器并了解接近传感器的功能、结构以及在RC软件中该模块的使用。
熟练搭建制作寻宝机器人的方法，
掌握寻宝机器人的程序设计，巩固条件判断模块的应用
2．过程与方法
在小组活动中，掌握比赛的分工与合作，学会分析任务，能够在遇到问题时掌握及时解决问题的措施。
在活动过程中，培养运用知识的能力。
情感态度与价值观
培养学生对新的传感器的观察和运用能力。
提高学生的合作意识，培养团队精神。
【教学重点】
（1）、了解接近传感器的设置和应用。
（2）分析任务。
【教学难点】
（1）、设计和制作的引导。
（2）比赛中遇到的问题和解决方案
【教学方法】
引导，帮助学生适当分析遇到的问题。
【教学时间】
1课时。
【教学环境】
地点：多媒体网络教室。
【教学过程】
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
承上启下
给学生寻宝机器人的仿真地图，要求学生独立完成如下操作：
让机器人沿着“S”形轨迹行走
学生完成后结合程序流程图（P67图2-60）稍作讲评
根据教师的要求，自己编程，在仿真环境中测试。
回顾上节课的循迹机器人的编程，温故而知新，为本科课内容做好充分的铺垫。
布置任务
1、明确任务：在“S”形有斜坡的地图上，机器人按照轨迹行走，通过比赛场地的斜坡，到达终点找到宝物立即电机停止。2、分析任务：展示寻宝图，提示学生可在上节课的基础上进行修改。
四人为一个小组，商议确定小组成员分工，如：总指挥，搭建高手，程序高手，表格记录员等，讨论程序和搭建。
通过引导学生在所学程序的基础上，能根据实际任务设计和修改程序，培养学生独立分析问题、解决问题的学习的能力。
表2-11 机器人寻宝比赛计分表
项目
能正常循迹
（3分）
能通过斜坡
（3分）
能到达终点
（1分）
终点处电机停止
（3分）
得分
领取器材
1、各取所需，分发器材。
2、发放P74、75中的表2-12和表2-13。说明表2-13在活动任务进行过程中填写。
3、领取的器材填写到表2-12上。
每个小组派一个代表，根据对任务的领悟提出小组需求，向老师领取所需的器材，
允许学生适当多领个别器材，让学生的想法得以充分的实现。
动手实践
巡视和指导。多一些关注共性问题，及时引导。关注个小组学生设计的优缺点，及时记录最后小结。
完成程序，仿真测试；下载程序；反复测试，对抗比赛。
本活动中学生搭建模型和编辑程序，需要分配足够的时间。
问题反馈
本活动中常见问题：
传感器的灵敏度
搭建不够结实
怎样获胜？
活动过程中引导学生可参照难点提示（76页），教师可适当指导学生，略作提示或扩展性的解释。也可参照教学拓展资料中《寻宝机器人小贴士》一文。
遇到问题，可以四人小组商量解决，记录反复测试的相应解决方案。一次次推翻解决方案，最后成功。这是学生的最大的快乐和成长点。
学生反复测试，观察学生分析问题，解决问题的方法，给予及时的适当的引导。
归还设备
活动完毕后，课代表负责，清点每个小组的设备。
将寻宝机器人模型拆开，整理好归还。
培养学生整理设备的能力，为下节课做好准备。
活动评价
将评价表2-13未完成的部分补充完成。
小组讨论表格中的各个问题，及时补充和修改。
提高学生分析问题的能力，提炼解决问题的方案的能力。
总结
通过本节的学习，小结各小组的搭建情况，编程情况的优缺点，分析遇到的问题，解决方案。
七、参考资料
1、仿真地图
2、寻宝机器人小贴士
3、视频资料
4、寻宝机器人源程序
课件23张PPT。机器人寻宝比赛课前准备1.同学分组:
4人一小组.分工:组长,程序员，调试员,材 料员.
2.设备配置:
每组使用两台计算机及二套机器人设备。1.循迹机器人编程并仿真.复习2.循迹机器人搭建,调试.小组探讨1.观察:机器人寻宝2.小组探讨:寻宝机器人如何制作？明确任务2.小组明确任务：机器人寻宝比赛。3.任务内容：制作寻宝机器人，参加机器人寻宝比赛。1.阅读课本P71,P72.任务说明1.比赛方式：机器人从起点出发，沿着S型轨迹，通过斜坡，到达终点，机器人停即完成任务。（分数相同的，以时间长短决定名次）2.比赛场地：各小组合作搭建。任务分析1.各小组根据任务，进行任务分析。认识接近传感器1.阅读课本P73—P74.2.观察:接近传感器的外观特征.接近传感器(工作原理)接近传感器探头
检查到障碍物微电脑0:无障碍物
1:有障碍物1.工作原理:接近传感器探头上安装有红外发射探头和红外接收探头，用于探测距离，探测距离为0—10cm，探测到障碍物，指示灯发亮.2.思考:接近传感器是如何工作的?接近传感器应用1.添加接近传感器2.设置接近传感器小组讨论1.小组讨论：接近传感器如何添加到循迹程序中。2.填图：编写程序2.思考：机器人走到终点停止。如果拿开障碍物，机器人还停止吗？1.打开RC编程软件，编写程序。仿真 1.打开仿真平台,设置轨迹。搭建机器人1.阅读课本P74—P76.
2.将程序下载到机器人微电脑中.
3.小组合作,根据设计思路，填写2-12的材料单，领取材料并搭建寻宝机器人.调试机器人1.各小组合作，搭建寻宝机器人轨迹。（因地制宜设置）
2.各小组调试机器人。

调试小技巧1.机器人晃来晃去的，是什么原因呢？左右电机的马达转速设置的太高了。2.机器人在斜坡中间卡住，马达空转，怎么办？3.机器人离终点有一段距就停下，怎么办？ 可调节接近传感器的探测距离。 将低斜坡，或升高大板高度，不要忘记调整轨迹识别传感器高度。小组互助1.小组内部互助:
小组内同学教会自己的同伴.
2.小组之间互助:
已经完成的小组,帮助未完成的小组.
展示评价1.各小组展示机器人作品,并讲解设计思路。
2.小组间点评:小组比赛1.依据比赛规则，各小组进行比赛。2.各小组得分纪录：比赛颁奖1.小组得分汇总，赛出前三名。2.第一，二，三名上台领奖，并发表感言。小结1.各小组填写2—13的活动纪录表。
2.请完成的小组，讲解一下：
A. 遇到的问题总结和相应的解决方案。
B. 活动反思。拓展 各小组探讨：在寻宝机器人停止后，如果移开障碍物，机器人还继续循迹，如何解决这个问题？板书机器人寻宝比赛一.认识接近传感器二.编写程序三.寻宝机器人搭建与调试四.寻宝比赛机器人寻宝比赛的小贴士：
轨迹识别传感器的灵敏度调节，先挡住一侧，有一侧马达可以停止转动，则灵敏度够了。
电池的电量会影响传感器的灵敏度
在制作”S”形轨道的时候，可以用电工胶布粘贴，粘贴到圆弧的位置，要稍微剪开一点点，重叠粘贴。
当寻宝机器人比较容易偏离轨迹时，可以尝试降低速度，假如效果有些改观，但是还是在某个位置会偏离的话，把轨迹传感器的位置前后调整下。离地面尽量低一点。
表2－12 寻宝机器人组成零部件
组成部分
名称
图片
数量
思维决策部分
主控盒
1
输入部分
轨迹识别传感器
1
接近传感器
1
输出部分
左电机
1
右电机
1
支撑部分
大板
1
支撑部分
导向轮
1
大轮
2
中夹板
1
角接板
1
转接板
2
下载到微电脑的步骤参照P38，注意，先关闭微电脑的电源连接电脑，开启微电脑电源开始下载，然后关闭电源后再拔出下载线。
程序编写：希望放到某个模块下面，可以在某个模块上单击右键。

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