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第三章 智能机器人程序设计进阶
综合活动 机器人总动员
一．教学目标
知识与技能
通过本节课的学习，掌握多分支结构、条件循环、条件判断、变量赋值与表达式、子程序及多主程序等一些较深层次的编程技巧。
学生能够在仿真环境下让三个机器人在各自的圆环轨迹上行走，在靠近同一火焰区域能够完成各自的动作，唱歌、亮灯和晃头，完成动作一次后继续行走，循环往复。
过程与方法
在教师的指导下，学生通过任务驱动的方式进行小组协作学习和小组竞赛，从而完成一次较深层次的综合编程体验。
情感态度与价值观
使学生在小组学习中体验协作和竞争精神，培养通过探究的方式去发现问题、解决问题的能力，真正成为学习的主体、课堂的主人。
二、教材分析
1、本节的作用和地位
本单元是本册书最后一节活动课，它既是各种机器人的大集会，也是学生运用各种机器人编程知识、技巧的综合实践课。经过前面章节的学习，学生已经掌握了基本的编程知识，对诺宝RC软件也有了较深入的认识，多分支结构、条件循环、赋值语句及子程序等编程中难点的突破也为学生完成机器人的复杂任务铺平了道路。本节课是一节编程的综合活动课，所涉及的编程思路及方法大部分在前面章节学习过，因此该节课是学生编程能力与技巧的一次大检阅。虽然如此，本节课还是增加了一些新的知识点，如新的输出设备——音乐播放器的使用，还有多个主程序的应用，给学生增添了新鲜感，也大大地增强了学生的学习兴趣，一些能力较强的学生会视这次机器人总动员为自已练兵的好机会而跃跃欲试，而其它学生也可以通过这次较全面的编程体验修复自己的知识体系，查缺补漏。因此本单元的学习主要是通过任务驱动、并辅以小组协作与竞赛的形式让学生在轻松愉快的氛围中完成一节编程的综合实践课，并且通过团队活动，培养学生的团队精神和团结协作的能力。
2、本节主要内容介绍
本节课是围绕三个机器人的仿真任务进行的，首先是唱歌机器人的设计、编程和调试，在此过程中，学习一种新的输出设备——音乐播放器的用法，为了实现唱歌动作的开和关，需要通过变量赋值为机器人增加一个开关，才能顺利完成任务。完成了第一个机器人，本节课的难点已经突破，另外两个机器人的设计参照唱歌机器人可顺利完成。
3．重点、难点分析
教学重点：音乐编辑对话框的使用；变量赋值的运用；
教学难点：变量表达式的设置；多个主程序的共存；
三．教学建议
本课遵循“做中学”的教育理念，在教学过程中始终贯彻以学生为主体、教师为主导的思想，时间分配上大部分以学生探究和小组协作为主。因此，教师应以任务驱动式教学方法贯穿整节课，通过教师的引导和启发，让学生一步步地完成预定教学目标，完成一次编程总动员的成功体验。
本节内容为机器人仿真教学，整个教学过程不涉及机器人实体器材，在安装有诺宝RC软件的普通电脑机房就可进行，因此没有机器人器材的学校也能正常开展教学。
四、教学评价
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
完成唱歌机器人
10
完成亮灯机器人
10
完成晃头机器人
20
完整测试
小组配合
30
小组成员分工及配合方面
总体得分
五、教学参考案例
【课题名称】
综合活动——机器人总动员
【教学目标】
知识与技能
通过本节课的学习，掌握多分支结构、条件循环、条件判断、变量赋值与表达式、子程序及多主程序等一些较深层次的编程技巧。
学生能够在仿真环境下让三个机器人在各自的圆环轨迹上行走，在靠近同一火焰区域能够完成各自的动作，唱歌、亮灯和晃头，完成动作一次后继续行走，循环往复。
过程与方法
在教师的指导下，学生通过任务驱动的方式进行小组协作学习和小组竞赛，从而完成一次较深层次的综合编程体验。
情感态度与价值观
使学生在小组学习中体验协作和竞争精神，培养通过探究的方式去发现问题、解决问题的能力，真正成为学习的主体、课堂的主人。
【教学重点】
教学重点：音乐编辑对话框的使用；变量赋值的运用；
【教学难点】
教学难点：变量表达式的设置；多个主程序的共存；
【教学方法】
引导学生通过任务驱动的方式进行小组协作学习和小组竞赛
【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
说明
课前准备
1.将学生分为4人一组，每组使用2台工作电脑。
讨论确定组员承担角色：2人操作电脑，2人讲解
引导学生分工合作。
激趣导入
1.课件展示电影《玩具总动员》和《赛车总动员》的两张照片。
2.教师根据照片提出：
这是两部什么电影呢？大家看过这两部电影吗？
这两部电影的标题有什么共同点呢？
1.看课件上的照片。
2.交流观看电影的感受。
3、讨论两部电影的影片名的共同点。
1.引起学生的学习兴趣。
2．培养学生注意观察的习惯。
小组讨论
聆听各小组同学的想法，引导学生把总动员的讨论从电影转移到机器人上来，即机器人总动员。
课件出示课题《机器人总动员》。
小组讨论并思考。
任务展示
1、课件展示：
a、图片、文字展示三个机器人所要完成的任务；
b、问题：三个机器人的完成动作和使用的传感器、输出设备分别是什么？
2、引导学生把注意力放在唱歌（1号）机器人上使用的一种新的输出设备——音乐播放器上来。
1. 观察课件中的文字和图片，领会本次任务要求。
2．回答问题并思考
1.让学生知道本课的学习任务是什么。
2. 培养学生归纳总结的能力。
学习新知
1.在诺宝软件中找到音乐模块，并将它添加到程序中。
2双击音乐模块，打开音乐编辑对话框，让学生观察它由哪些区域组成。
3.用一小段简谱简单讲解乐谱,讲解音乐编辑对话框的使用方法。
1. 听教师的乐理讲解，观察教师的示范操作。
2.观察音乐编辑对话框的各个区域。
3．回答问题并思考。
1.让学生对乐理知识有个初步认识，为在音乐模块中编辑音乐做准备。
2.用来讲解乐谱知识的简谱要简单，不超过8个音符。
乐曲编制
课件展示一段乐谱。
并提出问题：这支乐曲的乐曲名是什么呢？
2. 请学生小组对着乐谱向音符表中添加音符，并在仿真界面试听其效果。
3.查看各小组同学操作，适当指导。
4．适时广播学生小组的仿真效果（个别）。
1.讨论歌曲的名称。
2.小组合作，在音乐编辑对话框中编辑乐曲。
3.编辑乐曲后，在仿真测试成功。
1. 为了让学生更好地掌握乐理知识，每组最好安排一名乐理知识较好的学生。
2．学生体验编写乐曲的乐趣。
3.编制好的乐曲效果保存在程序中。
任务进阶01
1. 课件展示，提出小组讨论题：
A.如何让1号机器人能正常走轨迹？
B.如何能让机器人在探测到火焰区域就自动开始唱歌呢？
2.听各小组同学的讨论，适当引导。
3.让学生认识到用轨迹识别传感器、火焰传感器、永久循环和条件判断模块来编写程序。
4、请各小组编写程序，并查看各小组同学操作。
1.思考、小组内部讨论。
2.尝试使用RC软件进行程序的编写。
3.在仿真环境中测试程序。
1.让学生学会选择正确的传感器和编程模块。
2.引导学生在仿真过程中发现存在的问题。
讨论交流
1.引导学生自己提出问题：
为什么1号机器人在火焰区域唱完歌后没有继续赶路还在不断唱歌呢？
听各小组同学的讨论，适当引导，并寻找出问题的原因。
引导学生回忆楼道感应灯的制作，楼道感应灯的开关与变量赋值的使用。
1.小组讨论问题存在的原因。
2.和其他小组的同学交流想法。
引导学生回忆楼道感应灯的制作，利于学生学习迁移能力的提高。
小组讨论制作方案
1.引导学生形成共同的结论：为1号机器人加上一个开关，开始开关打开，遇火焰停下来唱歌，唱完歌后关掉开关继续赶路，走出火焰区域后再次把开关打开直至再次遇到火焰，循环反复。
2.引导学生思考怎样设置变量赋值和条件表达式。
3.进行小组间巡查，给各小组适当地指导。
1.小组内部讨论可行的方案。
2.利用RC软件编制程序。
3.利用仿真环境来进行1号机器人的仿真。
4.和其他小组的同学交流想法。
1.让学生体验小组合作中集体智慧的形成。
2.如果学生在某一个地方卡住了，可适时抛出一个简单的变量赋值的范例。
展示互动
1.请各小组展示1号机器人的仿真过程并介绍思路。
2.引导组间交流，引导学生对其它小组的方案做评价。
3.对学生的方案做出适当的评价。
1.在仿真中展示1号机器人并讲解程序。
2.组间交流思路，并对其它小组的方案做出评论。
1.给学生提供一个展示的机会，培养学生的表达能力。
2.有些小组的方案虽存在一些问题，也可以广播他们的方案，以激发兴趣、引发思考。
任务进阶02
1.课件展示，提出小组讨论题：
A、2、3号机器人与1号机器人程序中有哪些部分是相同的呢？
B.如何在仿真中同时启动三个机器人呢？
2.引导学生使用子程序存放三个机器人的共同部分——走轨迹。
3.引导学生使用菜单或者工具栏的工具“新建主程序”增加机器人主程序。
1.思考、小组内部讨论。
2.组间交流想法。
1.用课件展示，让学生讨论。
2.注意提醒学生使用放大缩小功能来显示多个主程序。
任务擂台
课件展示任务：
1.各小组把另外两个机器人添加到程序中，形成1、2、3号机器人三雄鼎立，并在总动员地图中仿真成功。
2.在规定时间内进行竞赛，并做好表格的登记。
3.维持课堂秩序并控制好时间。
4.提示学生使用多次循环来完成晃头机器人的动作，而且马达转速不能太快，不然看不出效果。
1.小组内部讨论可行的方案。
2.利用RC软件编制程序。
3.利用仿真环境来进行唱歌（1号）、亮灯（2号）、晃头（3号）机器人的仿真。
1．根据课堂剩余时间，擂台比赛的时间酌情可定为5或10分钟。
2．对于晃头（3号）机器人的动作可适时做个说明，只需马达左右转向数次即可。
小结
1.公布完成任务的小组前三名，并给予适当奖励。
2.小结本节课的内容，根据需要可公布机器人总动员的程序图。
回顾本次学习的内容。
梳理知识脉络，巩固本节课所学内容。
拓展
布置课外作业：在机器人总动员中，你还想设计什么样的机器人呢，想办法把它变为现实吧。
思考。
将学生的思维引申到更广阔的空间。
课后
请同学关闭电脑，并把键盘、鼠标、坐椅归位。
设备归位。
引导学生对自己使用过的设备负责。
六、参考资料
总动员机器人的算法流程图和仿真图，所使用的诺宝RC版本为10.2。
课件25张PPT。机器人总动员课前准备1.同学分组:
4人一小组.分工:组长,汇报员，填表员,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。复习1.灭火英雄机器人编程.2.灭火英雄机器人仿真.观察
小组讨论1.小组讨论:机器人总动员中有哪些机器人?2.思考:可否把我们学过的机器人做机器人总动员?明确任务1.阅读课本P100,P101.2.明确任务:机器人围着篝火在各自的轨迹线转圈,并分别表演不同的节目,唱歌,亮灯,晃脑袋.3.场地:任务分析1.小组讨论:机器人总动员任务功能分析.
2.填写功能分析表:认识音乐模块1.认识音乐模块.
选择音符选择节拍进行修改2.小组讨论:如何编写一段优美的音乐?使用音乐模块
2.小组展示:完成音乐编辑的小组,演示编辑成果.各小组比一比谁编的音乐好听.
1.操作实践:各小组根据课本P102的音乐,进行编写.任务进阶13.小组探讨:如何编写唱歌程序与循迹程序?1.阅读课本P102—P103.2.小组讨论:编写1号机器人程序的思路？小组讨论1.小组探讨:如何编写唱歌的主程序和循迹的子程序?2.合作分工:各小组根据讨论思路,分工合作编程并仿真.讨论方案1.小组探究:为什么1号机器人在火焰区域唱完歌后没有继续赶路还在不断唱歌呢？2.探究方案:如何让机器人唱完歌后,继续赶路呢?3.旧知回顾:楼道感应灯的开关与赋值变量的应用.开关状态1.阅读课本P104,P105.
2.小组讨论:机器人在开与关的状态下,分别执行那些操作?制定方案小组讨论:用开关的方式制定方案.1)打开开关
2)走轨迹,寻找火焰.
3)找到火焰后,停机唱歌.
4)唱完歌后,关掉开关.
5)穿过火焰区.
6)离开火焰区后,回到第1步.方案图解1.赋值开3.停
止,唱歌4.赋值关5.穿过火焰区2.走轨迹6.离开火焰区,赋值开编写流程图模拟仿真展示互动1.完成的编程的小组,展示并讲解思路.
2.其他小组,观察并思考有无问题.
3.完成的小组,帮助未完成的小组.任务进阶21.小组探讨:1.2.3号机器人有那些程序是相同的？ A.主程序.
B.子程序.2.小组探讨: 1.2.3号机器人有那些程序是不同的?小组探究1.小组探讨:如何实现三个主程序同时编辑?2.小组探讨:3号机器人如何实现晃脑袋呢?用多次循环实现机器人的晃脑袋.任务竞赛1.编程竞赛:各小组完善1.2.3号机器人程序.
2.竞赛规则:小组记分,交叉评分.分数相同的,时间短的小组胜.
3.记分表： 展示评价1.竞赛评选:评选出第一,二,三名.
2.竞赛颁奖:
第一,二,三名颁奖,并演说设计思路.
3.完成课本P105的活动评价表.小结1.掌握多分支结构、条件循环、条件判断.
2.掌握变量赋值与表达式的应用.
3.掌握子程序及多主程序的应用.拓展 小组探讨:在机器人总动员中，你还想设计什么样的机器人呢，想办法把它变为现实吧。板书机器人总动员一. 掌握音乐模块原理与应用.二. 1号机器人编程与赋值变量应用.三. 2、3号机器人程序设计与编写.

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