资源简介

浙教版信息技术九年级第十六课时教学设计
课题
机器人探险
单元
第三单元
学科
信息技术
年级
九年级上
学习
目标
信息意识：在实施机器人走迷宫的过程中，理解左手法则的原理；
计算思维：机器人走迷宫算法的理解
数字化学习与创新：学会通过红外线传感器测障，提高复杂问题的分析能力
重点
探险机器人的搭建、红外线传感器作用
难点
左、右手法则的理解和运用
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
同学们，我们小时候都玩过走迷宫的游戏，大家有没有想过，如果让我们聪明的机器人走迷宫，它能顺利走出来吗？
我们通过一段视频来看看机器人是怎么走迷宫的呢？
观看视频
通过观看机器人走迷宫的视频，提升学习自己动手的积极性
讲授新课
一、走迷宫其实是一项很有趣的活动，你是不是在惊叹机器居然能够如此快和准确的完成走迷宫的任务，那它是怎么做到的，你肯定疑惑机器人的眼睛在哪里呢？
人的眼睛是感觉之窗，人有80%以上的信息是靠视觉获取，能否造出“人工眼”让机器也能象人那样识文断字，看东西，这是智能自动化的重要课题。
机器认字
信件投入邮筒需经过邮局工人分拣后才能发往各地。一人一天只能分拣2-3千封信，现在采用机器分拣，可提高效率十多倍。机器认字的原理与人认字的过程大体相似。
机器识图
现有的机床加工零件完全靠操作者看图纸来完成。能否让机器人来识别图纸呢？这就是机器识图问题。
机器人识别物体
机器识别物体即三维识别系统。一般是以电视摄像机作为信息输入系统。根据人识别景物主要靠明暗信息，颜色信息，距离信息等原理，机器识别物体的系统也是输入这三种信息，只是其方法有所不同罢了。
目前，机器可以识别简单形状的物体。对于曲面物体，电子部件等复杂形状的物体识别及室外景物识别等研究工作，也有所进展。物体识别主要用于工业产品外观检查，工件的分选和装配等方面。但是我们走迷宫任务机器人并不是靠的眼睛，靠的什么呢？
我们就以这个迷宫为例，我们设计一个机器人从起点走到终点。
前面一节课我们已经学习了，机器人获取外部信息需要通过什么呢？
我们要获取前面的墙或者障碍信息需要一个什么传感器呢？根据设计一个机器人程序的步骤，我们首先来做问题分析，机器人走迷宫与人在漆黑的迷宫场地中寻找出口的情形类似，必须沿着迷宫的墙壁行走，机器人可以利用红外测障传感器来检测墙壁的位置（注：我们不需要碰撞到墙壁或障碍，所以用红外传感器）。
这里大家需要学习红外测障传感器的原理，以便以后再选择传感器时能够选择合适的传感器，红外测障传感器的基本原理：传感器的发射管主动向探测方向发射一定频率的红外信号，若接收管收到统一频率的红外信号，则表示探测方向有障碍物。
二、为了让大家机器人走迷宫的过程下面我们来亲自体验下这个过程：
如果一个人在漆黑的迷宫场地中寻找出口，怎么才能走出迷宫呢？一般的，人会通过手的触摸来寻找行走路线，沿迷宫围墙的某一侧行走可以使机器人走遍迷宫的每个地方，这是走迷宫的一般方法。我们称沿左侧墙壁行走的方法为左手法则，称沿右侧墙壁行走的方法为右手法则。假设机器人按左手法则行走，用左侧的红外去判断左侧的墙壁，以确定前进的方向，同时用前方的红外避免在前进的过程中撞到前方拐弯处的墙壁。
请两个同学来给大家展示，分别从讲台的一端走到另一端，为了模拟漆黑的迷宫，请两位同学闭上眼睛，靠你的左手或右手感知与墙面的距离，从起点走到终点
三、讲解左手法则、右手法则
前进方向的左侧墙面行走的方法为左手法则，沿前进方向的右侧墙面行走的方法为右手法则。
如果按左手法则行走，那么根据前方和左侧墙面的情况确定运动状态。
1、当前方有墙时，向右转； 2、当前方没有墙时，判断左侧是否有墙面，且距离适当，前进。如果靠左侧墙面太近，机器人容易墙面摩擦，影响速度，此时转向右前方。当离左侧墙面太远时，转向左前方，靠近墙面。
四、设计流程图
如图所示，我们要了解红外传感器的安装位置 根据安装位置，我们可以设计出机器人走迷宫的流程图：
用到了我们学习过的循环、分支结构。
四、项目实施
根据上述分析和流程图，结合下表准备机器人硬件、活动场地、编写程序、调试机器人，完成探险任务。
五、亲自动手，制作迷宫机器人
1、搭建机器人——要保存机器人文件
2、编写机器人——保存程序文件
3、机器人会碰到墙壁怎么办
4、仿真比赛——能完成任务吗？用时多少？
六、拓展思考：迷宫机器人和循迹机器人结合可以完成哪些任务？
搬东西、灭火等
聆听、思考
传感器
碰撞传感器
红外传感器
两位同学上台演示过程，其他同学观看，并表述行走的过程
聆听 回顾过程理解左手法则的过程
小组通过仿真软件搭建机器人、完成走迷宫任务
通过一个迷宫任务的设计，调动学生学习的热情
理解红外传感器的原理
通过亲身实现或演示，更深刻体会机器人走迷宫的过程
理解左手法则
通过比赛的形式促进小组合作完成走迷宫任务
给机器人走迷宫增加任务，引出下一节课的学习内容，机器人灭火
课堂小结
板书
课件16张PPT。第十六课
机器人探险信息技术浙教版 九年级上新知导入机器人走迷宫机器人能看见迷宫的路吗？视野拓展---机器人眼睛 人的眼睛是感觉之窗，人有80%以上的信息是靠视觉获取，能否造出“人工眼”让机器也能象人那样识文断字，看东西，这是智能自动化的重要课题。
机器认字
信件投入邮筒需经过邮局工人分拣后才能发往各地。一人一天只能分拣2-3千封信，现在采用机器分拣，可提高效率十多倍。机器认字的原理与人认字的过程大体相似。
机器识图
现有的机床加工零件完全靠操作者看图纸来完成。能否让机器人来识别图纸呢？这就是机器识图问题。
机器人识别物体
机器识别物体即三维识别系统。一般是以电视摄像机作为信息输入系统。根据人识别景物主要靠明暗信息，颜色信息，距离信息等原理，机器识别物体的系统也是输入这三种信息，只是其方法有所不同罢了。
目前，机器可以识别简单形状的物体。对于曲面物体，电子部件等复杂形状的物体识别及室外景物识别等研究工作，也有所进展。物体识别主要用于工业产品外观检查，工件的分选和装配等方面。新知讲解 走迷宫是一项很有趣的游戏，以如图所示的迷宫为例，让机器人从迷宫的起点出发，寻找终点，走出迷宫。我们应该怎么做呢？机器人走迷宫问题分析 机器人走迷宫与人在漆黑的迷宫场地中寻找出口的情形类似，必须沿着迷宫的墙壁行走，机器人可以利用红外测障传感器来检测墙壁的位置。 红外测障传感器的基本原理：传感器的发射管主动向探测方向发射一定频率的红外信号，若接收管收到统一频率的红外信号，则表示探测方向有障碍物课堂活动 亲身体验：为了让同学们感受机器人走迷宫的过程，我们来模拟一个漆黑环境中的迷宫场地，我们在讲台上设置一定的障碍物，请两位同学上讲台来闭上眼睛从讲台的一端走都另一端（门口），并表述过程。 前进方向的左侧墙面行走的方法为左手法则，沿前进方向的右侧墙面行走的方法为右手法则。
如果按左手法则行走，那么根据前方和左侧墙面的情况确定运动状态。 1、当前方有墙时，向右转；
2、当前方没有墙时，判断左侧是否有墙面，且距离适当，前进。如果靠左侧墙面太近，机器人容易墙面摩擦，影响速度，此时转向右前方。当离左侧墙面太远时，转向左前方，靠近墙面。左手法则机器人行走示意图设计流程图项目实施 根据上述分析和流程图，结合下表准备机器人硬件、活动场地、编写程序、调试机器人，完成探险任务。拓展提高亲自动手：制作迷宫机器人1、搭建机器人——要保存机器人文件
2、编写机器人——保存程序文件
3、机器人会碰到墙壁怎么办
4、仿真比赛——能完成任务吗？用时多少？拓展思考：迷宫机器人和循迹机器人结合可以完成哪些任务？课堂总结课堂总结课堂总结二、左手法则，右手法则板书设计机器人探险一、红外传感器
原理：传感器的发射管主动向探测方向发射一定频率的红外信号，若接收管收到统一频率的红外信号，则表示探测方向有障碍物。
二、左手（右手法则）
前进方向的左侧墙面行走的方法为左手法则，沿前进方向的右侧墙面行走的方法为右手法则。
三、机器人完成走迷宫任务
问题分析 设计流程图 项目实施
作业布置采用右手法则，完成本课中机器人探险任务的设计过程。谢谢21世纪教育网（www.21cnjy.com) 中小学教育资源网站 有大把高质量资料？一线教师？一线教研员？
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