资源简介

仿真体验使用传感器
教材分析：
《仿真体验使用传感器》是宁夏教育厅教研室编著、电子工业出版社出版的小学信息技术六年级下册第四单元《新手上路》第3课时教学内容。本册教材是模块8——机器人基础，首先引导学生学习机器人基础知识并学会搭建机器人，接着让学生以一名“驾驶员”的身份，在不断完善搭建机器人的基础上，通过“小试牛刀”、“新手上路”、“展示技艺”、“一鼓作气”系列任务，经历将一台机器逐渐变成智能机器人的过程，最后帮助学生总结积累编程经验，过渡到模块化程序，为今后学习打下基础。本单元介绍超声波传感器和灰度传感器的工作原理，学习给机器人（仿真/实物）添加超声波传感器和灰度传感器组件，通过完成“精准停靠”和“遵守交规”任务，学习使用超声波传感器、灰度传感器及取灰度值的方法（仿真/实物）、理解并运用递归调用、条件循环与条件判断的嵌套及算法流程图。本节课主要围绕在仿真环境中，通过安装了超声波传感器的轮式车形机器人，在LOGO语言程序精确控制下，完成“精准停靠”任务，是在第三单元“安全出站”的基础上让机器人更智能，也为以后课程中所用到的传感器和任务做出准确判断打下基础。
学情分析：
本节课内容的教学对象为六年级学生。经过前三单元的学习，学生已熟悉了萝卜圈仿真平台，学会搭建轮式车形机器人和超声波传感器组件，能够熟练地用LOGO语言控制机器人前进、后退、转向，简单了解了用自然语言描述算法，也认识了超声波传感器作用与特点，本节课需要把这些知识与技能予以整合，在学习使用超声波传感器的基础上，体验程序设计方法和算法思想，不以编程的训练为要义。学生对语句、程序有个适应的过程，允许犯错误，鼓励学生在失败中改进，体验成功的乐趣。
教学目标：
根据超声波传感器的功能编写程序，学习在仿真环境中使用超声波传感器。
通过模仿及主动思考实践，能够依据仿真场景编写程序及仿真调试，完成“精准停靠”任务，
让机器人更加智能。
通过对仿真场景的分析和判断，培养学生发现问题、解决问题的能力，并体验编写程序的乐趣
激发学习机器人的兴趣。
教学重点：
分析和判断仿真场景，编写程序、仿真调试，完成“精准停靠”任务
教学难点：
理解并运用递归调用、条件判断及算法流程图
教学准备：
IRobotQ3D、“精准停靠”仿真场地图、安装了超声波传感器的机器人（超声波传感器没有分配端口）、教学课件、多媒体网络软件
教学方法：
问题引导、任务驱动、模仿应用
教学策略：
基于对学生和教学内容的分析，我将“精准停靠”任务细化，分为两个子任务——仿真场景图的路段分为两部分：垂直方向和水平方向。邀请学生模仿安装了超声波传感器的机器人的运行轨迹及动作，并结合平面简图进行分析，目的一是分析任务，二是了解超声波传感器获取停靠信息（高出地面的广告牌）的过程，引入条件判断语句。在分析任务的过程中，我在黑板上画出算法流程图，出示条件判断语句，从而迁移到仿真平台编写程序，以降低难度。在尊重教材的同时又不拘泥于教材，帮助学生理解并运用递归调用、条件判断及算法流程图，培养算法思维。
教学过程：
教学环节 教师活动 学生活动 资源（媒
体）运用 设计意图
创
设
情
境
启
发
思
考 请学生齐读课题，针对课题提问题、回答问题。（安装了超声波传感器的机器人具有了感知能力、收集信息并做出判断的本领。）
播放安装了超声波传感器的机器人，在“精准停靠”仿真场地接送乘客的仿真画面，请学生回答：（出示“精准停靠”仿真场地示意图）
机器人在什么场景中，完成什么任务？
作为一名合格的驾驶员，在复杂的道路
状况中，应该注意什么才能将乘客安全准确的送到目的地？
实现“精准停靠”任务，也可以利用灰度传感器辨识站台专用停车线——红色横线来实现，
本节课学习在仿真环境下使用超声波传感器完成“精准停靠”的任务。 提问
回答
观察仿真画面
思考问题
回忆知识点
知道超声波传感器的工作过程
明确主题任务
IRobotQ3D
多媒体网络软件
PPT课件

通过提问，复习本单元要完成的任务，超声波传感器的工作原理，同时对本节课的任务进行分析，从而过渡到即将学习的知识，激发学生学习动机和探究动机，形成学习心理准备。

模
仿
应
用
探
索
实
践
问：安装了超声波传感器的机器人还没有“生命”，如何让它在仿真环境中运行起来呢？
如果没有程序，机器人将没有反应，程序是机器人完成任务的灵魂，程序赋予了机器人“生命”与“智慧”。
编程的一般步骤是：（板书）
分析任务
出示“精准停靠”仿真场地平面图
将“精准停靠”任务细化，分为两个子任务——仿真场景图的路段分为两部分：垂直路段和水平路段。
游戏导入，细化任务：
4位学生分别扮演机器人、广告牌、公交站
，其他学生扮演驾驶员。
生生配合模拟安装了超声波光感器的机器人在道路行驶的过程。（看图分析机器人运行路线、动作及参数）
确定算法
在“安全出站”程序设计中，由于任务相对简单我们用自然语言描述算法，现在任务逐渐复杂，再使用自然语言描述算法就会变得相当繁琐，利用流程图描述算法可以使描述变得简洁。
流程图可以更直观更清晰的设计和描述算法
布置任务：
编写程序与仿真调试
任务一：依据算法描述，先编写垂直路段的程序并仿真调试。
师巡视指导
强调：
程序中加入语句：wait 500 rt 87的意义
思考
回答
知道程序是机器人完成任务的灵魂
回忆编程的一般步骤
观察平面图
明确任务
角色扮演，体验机器人在道路行驶的过程
了解用流程图设计和描述算法
观察
理解
编写第一段路程的程序并仿真调试

多媒体网络软件
PPT课件
多媒体网络软件
PPT课件
IRobotQ3D


经历第三单元“安全出站”的学习，学生知道机器人是在程序的控制下完成任务的，本环节明确提出“程序”的“灵魂”地位，理解编程的意义。
将一个大的任务分解为两个小任务，把每个小任务视作一个模块独立编写程序，逐步完成任务。
通过角色扮演目的一是分析任务，二是了解超声波传感器获取停靠信息（高出地面的广告牌）的过程，引入条件判断语句。
程序设计是基础，算法是核心。在黑板上画出算法流程图，出示条件判断语句，从而迁移到仿真平台编写程序，以降低难度，培养算法思维。
强调在仿真环境下需要根据真实环境中机器人部件执行指令的实际情况来修正指令，要考虑到惯性、实际的路况、机器人的重量及驱动器性能等因素。
任务二：完成水平路程的流程图，编写程序、仿真调试。
引入条件判断命令，讲解并讨论，板书介绍“端口变量”、“递归”、“尾递归”
师巡视指导
找典型问题
展示修正
提示：程序格式是否正确、命令是否输入正确、 超声波传感器是否分配端口
针对已完成仿真任务的同学：
试试看：修改程序中的命令参数，提高仿真分值 应用旧知，了解“端口变量”、“递归”、“尾递归”
编写第二段路程的程序并仿真调试
发现问题
解决问题
互帮互助
尝试体验
多媒体网络软件
IRobotQ3D

学生对语句、程序有个适应的过程，可以模仿，允许犯错误，鼓励学生细心观察、冷静分析，发现问题，解决问题，在失败中改进，体验成功的乐趣。
总
结
迁
移

超声波传感器在生活中有哪些应用呢？
出示超声波传感器在生活中的应用事例（出示相应图片）
说说你想利用超声波传感器搭建什么机器人、解决生活中的什么问题？
生列举说明
了解超声波传感器在生活中的应用
说说自己的构思

多媒体网络软件
PPT课件

回归生活，开拓视野，了解超声波传感器在生活中的应用，并引导构思，达到学以致用的目的。

板
书
仿真体验使用超声波传感器

（编程的一般步骤） （流程图） （知识点）

分析任务
算法描述
编写程序
仿真调试
教学反思：
课始以课题引入，请学生针对课题进行提问，通过提问、回答，帮助学生复习什么是传感器，超声波传感器的工作原理和作用，让学生知道机器人都是通过传感器“感知”周围环境的情况，引入本课时要解决的问题：超声波传感器是怎样工作的。
垂直路段的编程学生基本能顺利编写并进入仿真。
水平路段的编程，从学生编程的过程中可看出，只有在理解的基础上才能编写出程序，机械的“抄”程序，没有意义。提升能力和方法需要知识的支撑，因此我在算法和条件判断语句上用时很多，进行模拟体验、细致分析，以求学生能在理解的基础上编程， 程度好的学生不用去模仿，根据理解就可以。我在指导的过程中发现，出现程序保存不了、仿真失败等问题，原因还是对程序的编写理解不够，为什么输入这样参数值，什么时候输入，目的是什么？不过学生对语句、程序有个适应的过程，允许犯错误，鼓励学生在失败中改进，体验成功的乐趣。关键点在体验程序设计方法和算法思想，不以编程的训练为要义。
本课遗憾的是：总结时没有告知学生机器人完成接送乘客的任务后偏离了道路，需要安装灰度传感器来辨识双黄线，就可遵守交规，这样就能很好的过渡到下一节课的学习——仿真体验使用灰度传感器。

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