九年级下册信息技术课件_图文


信息技术
九年级下册

教学参考书

有关教材的使用说明

《信息技术 九年级下册》教材选用的平台是能力风 暴智能机器人,以“VJC1.5仿真版”软件为主设计学 习活动,适当纳入了真实机器人(使用“VJC1.6开发 版”软件编程)的学习内容。各学校可以根据实际情况 对个别内容进行选学。 注:能力风暴智能机器人VJC1.5仿真版”软件和 “VJC1.6开发版”软件可以从www.grandar.com网站 下载。

信息技术
九年级下册

第1单元——初次相识
第2单元——非凡智慧 第3单元——身经百战 第4单元——友好相处

主 目 录

第1单元——初次相识
第1课 第2课 第3课 第4课 人类伙伴 方圆之间 美图设计 绕标比赛

第5 课

歌声嘹亮

第1单元 初次相识
(第1-5课)

一、单元概述
本单元通过活动使学生逐步了解能力风暴机器人仿真系统的使用 方法,在活动中感受为机器人编写程序的乐趣,在机器人活动中体会 创造的成就和喜悦。
本单元以任务驱动的方式,介绍了用“执行器模块库”中的模块 为仿真机器人编写程序的方法,学生要在实践过程中熟悉流程图编辑 环境和机器人仿真环境的应用。

二、学习目标
通过本单元循序渐进的学习过程,学生将逐渐了解并掌握:流程 图程序的编辑、下载;仿真环境下程序的运行、仿真环境的退出;环 境的新建、编辑、存储等。

利用第一个简单的“走直线”任务,使学生了解仿真机器人任务实施 的全过程。该任务对学生今后的学习具有一定的迁移作用,希望教师能够 引导学生总结任务实施的一般规律。
本单元通过机器人活动介绍了“执行器模块库”中“直行”、“转 向”、“启动电机”、“停止电机”、“延时等待”、“发音”、“显示” 和“设置眼睛”模块的应用;为了实现机器人完成重复的动作还应用了 “控制模块库”中的“多次循环”模块;另外,为了完成一段程序的多次 调用,应用了“程序模块库”中的“新建子程序”模块;最后,本单元系 统介绍了模块参数的设置方法。 单元结束后,教师要帮助学生梳理重点的知识、技能,要注意引导学 生进行经验的积累,并注意通过流程图编程方式培养学生逐步形成良好的 编程习惯。

三、重点难点
教学重点: 1. 熟悉流程图编程环境,学会用流程图编程的基本方法。 2. 熟悉仿真环境,学会环境的新建、保存等基本操作。 3. 学会使用“执行器模块库”中的模块、学会模块的参数设置方法。 4. 体会流程图模块与程序代码的对应关系。

单 元 目 录

5.学会“控制模块库”中的“多次循环”模块的应用。 6.学会“新建子程序”模块的使用,掌握编辑子程序的方法。 教学难点: 1.机器人转一个角度时,转向时间与转角的关系及调试。 2.机器人走弧线时,两轮速度与圆弧半径大小的关系及调试。 3.在仿真环境编辑机器人场地环境和保存、加载环境的操作。 4.了解循环控制的含义,会使用“多次循环”模块编写程序。 5.理解子程序的执行过程,会新建和编辑子程序。

四、学时安排
本单元共5课,总计5学时,每课占用1学时。

第1课 人类伙伴
(一)本课教学目标
1.了解机器人一词的由来。 2.了解能力风暴机器人的分类。 3.通过机器人“走直线”的任务逐步学会机器人仿真系统的使用。

(二)教学设计与教学建议
1.课堂教学分析 机器人作为信息技术学习的新载体,会给学生带来神秘和好奇的感 觉,建议教师先选择有利于学生了解机器人发展的视频资料短片,让学 生观看,有条件的话用真实机器人为学生简单介绍能力风暴机器人的功 能与结构,以此激发学生进一步学习的愿望和学习兴趣。 在结合能力风暴真实机器人结构时,要体现信息的处理过程,建议 对照表1.1结合机器人讲解。

表1.1

我们知道机器人是信息技 术的结晶,而机器人处理信息 的装置就是完成信息处理的, 信息处理与机器人的装置有以 下关系:

信息处理过程 信息的获取 信息的存储 信息的加工 信息的传递 信息的输出

采用的信息技术 感测技术 智能技术 智能技术 通信技术 控制技术

对应的机器人装置 传感器 存储器 中央处理器 下载程序口 执行器

信息处理过程中的各环节是通过信息技术实现的,信息技术中的 4项 技术(感测技术、控制技术、智能技术、通讯技术)在信息处理过程中 的作用和关系的体现如图1.1所示。

图1.1

2.重点内容分析 引导学生完成机器人“走直线”的任务。此任务本身虽然简单, 但是体现了仿真机器人任务实施的全过程,是进一步学习的基础。通 过本课教材的学习,教师要逐步引导学生揭开操控机器人的神秘面纱。 在教学中建议教师注意把握以下几个环节,以较好地完成教学设计: (1)进入仿真系统。双击桌面快捷方式进入仿真编辑环境;检 查机器人的型号设置,如果不符合要求需要重新设置,退出系统后, 重新进入系统后新的设置生效。 (2)了解编程环境。在完成机器人“走直线”程序的过程中了 解编辑环境中的各组成部分,利用以往知识的迁移掌握程序的存储方 法。 (3)了解仿真环境。在调试机器人“走直线”程序的过程中学 会仿真环境的进入、程序的运行、行走轨迹的设置、初始角度的设置 和仿真环境的退出。

(4)了解模块编辑的一般方法。通过调试机器人的行走距离和行

走速度了解利用鼠标右键进入模块编辑窗口的方法,学会“直行”模 块的编辑方法。 3.难点内容分析 (1)流程图模块拖入编辑区时流程线要与上一模块连接。 (2)右击模块进入模块编辑窗口后,通过改变功率大小和时间 体会参数变化与机器人所走直线的关系。 (3)使学生学会整个操作过程,这一操作过程在今后的学习中 具有举一反三的作用。

(三)教学补充
在创作天地中的活动希望学生能够通过自己的操作实践发挥创造 力和想像力,该活动需要增加“转向”模块完成,这与第2课的学习 内容有一定的联系,具有承前启后的作用。

第2课 方圆之间
(一)本课教学目标
1.学会使用“转向”模块,会调整转向角度。

2.学会使用“多次循环”控制模块,理解循环的作用。
3.通过活动项目进一步体会仿真机器人的操作过程。 4.观察程序代码与流程图模块的对应关系,逐步学会从程序 代码中了解模块参数设置的方法。

(二)教学设计与教学建议
1.课堂教学分析

本课是在第1课创作天地的基础上展开的,建议教师在让学生 讨论第1课程序设计方法的基础上按照以下环节实施教学过程:
(1)完成机器人走正方形一条边的程序设计。该活动包括走直 线和转直角两个动作,需要在走直线程序的基础上增加一个“转向” 模块,经过反复调试找到合适的机器人转90度的时间和速度。

(2)在“单边”程序的基础上引入机器人走正方形的任务。通 过四个重复动作的需求引入循环控制的含义,从而导入“多次循环” 模块的使用。 (3)通过增加边数引入正多边形任务。通过讨论正多边形的特 点引入机器人走正多边形需求,分析正多边形各内角的度数及与外 角的关系,通过反复调试让机器人走出一个较为理想的正多边形。 随着边数的增加体会正多边形与圆形的关系。 2.重点内容分析 (1)学会使用“转向”模块。 (2)学会使用“多次循环”模块。 (3)对循环控制功能理解。 3.难点内容分析 (1)转角的调试。转角大小的设置与转角的速度和时间有关, 所以需要通过讨论、反复调试摸索总结出比较好的转角调试方法, 建议方法: ?确定转速,调试转角时间。 ?利用二分法测算转角时间,逼近最佳调试角度。

?利用估算法测算转角时间,逼近最佳调试角度。

(2)使学生理解循环的控制。让学生理解循环的判断,即当 循环次数小于控制次数(设置的次数)时执行循环,否则退出循 环。 (3)熟悉代码与模块的对应关系。用正四边形的流程图程序 和正六边形的流程图程序比较发现它们的外观是一样的,此时如 果有代码显示窗口显示代码就可以不进入模块编辑状态看出模块 的设置。

(三)教学补充
图2.1是“正六边形”的

参考流程图程序。

图2.1

第3课 美图设计
(一)本课教学目标
1.通过机器人走图形的活动,使学生理解循环嵌套的控制。
2.在设计图形程序的过程中体会算法分析对程序设计的意义。 3. 逐步具备举一反三的能力,发挥想像力编写出多种走图形的程序。

(二)教学设计与教学建议
1.课堂教学分析 (1)建议引导学生通过观察机器人走“8个正方形”的图形,并结合 走正方形程序分析解决问题的方法。 分析:① 机器人走“8个正方形”的图形,可以考虑把正方形的程序 循环8次实现。 ② 运行后观察结果会发现8个正方形重合为一个正方形。分析运行结 果,我们可以看出只要每次循环前若先让机器人转一个45度角再让机器人 走正方形,就会得到项目要求的效果了。

(2)建议引导学生分析“一大三小的正三角形”的图形特点。 ① 图形轨迹是由一个大的正三角形和与三个顶点相连的三个小正 三角形组成。 ② 可以采取循环三次,每循环一次机器人走一个小三角形,接着 走大三角形的一个边。

本活动的实施方案不止一个,建议同学们自己分析,并采用自己 的方法完成活动项目,然后讨论、介绍自己解决问题的方法。
2.重点内容分析 在分析图形行走的算法时,建议采用由粗到细、逐步求精的方法。 所谓粗,就是由问题引入循环嵌套的结构,如描述第一个活动为循环8 次,每循环一次机器人走一个正方形,而每个正方形又是由一个边和 转角90度循环4次得到的,所以采用循环嵌套结构。所谓细,就是分析 添加每次循环的转角。逐步求精主要体现在分解调试,如单边、直角 的调试、正方形的调试、添加的转角45度的调试。

(三)教学补充
图3.1是“一大三小的正三角形”的参考流程图程序。图3.2是创作
天地的“一大六小的正六边形” 的参考流程图程序。

图3.1

图3.2

第4课 绕标比赛
(一)本课教学目标
1.学习“启动电机”模块、“延时等待”模块、“停止电机” 模块。 2.学习在仿真环境下用设置障碍物和图带。 3. 学习在仿真环境下保存场地和加载场地。

4.通过相关的、由易到难的活动体会分析、解决问题的方法。

(二)教学设计与教学建议
1.课堂教学分析

本课由相互关联的3个活动项目构成:
(1)单标绕标。机器人绕标的半径由两标的距离决定,两标的 距离为60cm时,机器人绕标的半径为30cm。引导学生分析两轮速度 与转弯半径之间的关系,即两轮速度之差越小转弯半径越大;两轮 速度之差越大,转弯半径越小。绕标时起点和终点要求重合,为双 标绕标做一个铺垫,因为机器人绕标一圈所用时间的一半,是机器 人绕双标时走半圆所用的时间。单标绕标调试的成功是后面活动的

(2)双标绕标。结合单标绕标,引导学生分析双标绕标的方法。即 从起点出发先走一个顺时针的半圆,绕过一个标再走一个逆时针的半圆, 到达终点。另外绕标的方法不止一个,也可以引导学生讨论不同的方法。 由于机器人行走时各种因素产生的误差,可能需要反复调试才能达到理 想的绕标结果,从按照解决问题的方法编成到反复调试达到成功,也是 一个由粗到细,逐步求精的过程。在此活动中要注意比赛场地的建立、 保存和加载的学习和使用。 (3)三标绕标。由于前面的铺垫三标绕标的实施将是水到渠成的。 2.重点内容分析 学会使用“启动电机”模块、“延时等待”模块和“停止电机”模 块是本课的重点。在使用以上三个模块时要注意仅有“启动电机”模块 而没有延时等待模块的配合使用,机器人是不会停下的,建议运行图 4.1、图4.2和图4.3所示的程序体会以上三个模块的功能。

图4.1

图4.2

图4.3

第5课 歌声嘹亮
(一)本课教学目标
1.学会用“发音”模块编写简单的乐曲,让机器人唱歌。 2.学会用“设置眼睛”模块,为机器人设置闪烁的眼睛。

3. 学习子程序的新建、编辑和存储。
4. 了解子程序与主程序的关系,体会子程序的作用。

(二)教学设计与教学建议
1.课堂教学分析 机器人的发声装置是机器人的执行器之一。建议让学生自己 选择一首喜欢的短曲,并以循环控制多次吟唱的方式唱歌,逐步引

入子程序调用的方法完成让机器人唱歌的任务,并同时要求机器人
能够一边唱歌一边眨眼,在唱歌程序中加入“设置眼睛”模块。

2.

重点内容分析

子程序是本课的重要学习内容,要使学生学会子程序的新建, 建议学生观察子程序新建操作前后程序模块库的变化。学会右键单 击子程序模块编辑子程序,单击编辑菜单中的主程序命令或单击主 程序按钮返回主程序。理解子程序与主程序的关系,子程序的调用 过程。

(三)教学补充
创作天地中的绕标、唱歌活动的参考程序如 图5.1、图5.2和图5.3所示。

图5.1

图5.2

图5.3

主 目 录

第2单元——非凡智慧
第6 课 走向光明

第7 课
第8 课 第9 课

昂首阔步
躲避碰撞 循线而行

第2单元 非凡智慧
(第6-9课)

一、单元概述
在本单元中,以传感器的学习为主线,以条件判断、条件循 环等程序控制语句的学习为辅线,在实施活动项目的过程中学习 更多的机器人知识。

二、学习目标
机器人是通过传感器来获取外界的信息,并通过程序对信息 作出判断,形成决策产生动作的。所以对机器人传感器获取信息 的判断成为机器人产生相应动作的前提。 本单元要学习声音、传感器模块库中的“红外检测”模块、 “亮度检测”模块、“碰撞检测”模块、“声音检测”模块、 “地面检测”模块。 为了对传感器模块库中的模块检测到的信息作出判断还要学 习控制模块库中的“永远循环”模块、“条件循环”模块和“永 远循环”模块。

随着学习的深入,要求学生逐步学会通过程序代码,了解模块的 具体设置。

三、重点难点
教学重点: 传感器的使用和程序的判断控制是本单元教学的重点。

1.传感器是机器人获取信息的装置,在程序中通过传感器模块库 中的模块获得信息,建议教师在教学中根据它们都具有获取信息功能 的共同特点,注意让学生举一反三从而降低教学中的难度,例如:学 会一个传感器的检测程序后,由于其他传感器的检测程序类似,此时 就要注重知识的迁移作用。
2.由于我们要对获取的信息进行处理,所以对获取信息的判断成 为本单元的重要内容,即控制语句的学习和使用。在介绍循环控制的 模块时建议将“永远循环”的控制作为“条件循环”的特例来介绍, 即永远循环是循环条件永远成立的控制。 3.由于学习的深入,在实施活动的过程中提高学生分析问题和处 理问题的能力也是本单元的重要学习内容之一。

单 元 目 录

教学难点:

1.对传感器功能的理解及传感器获取信息的取值。
2.在变量百宝箱中正确设置条件判断中传感器的变量。 3.把解决问题的方法转换为程序框架结构的过渡。

4.条件判断中逻辑关系的建立和设置。

四、学时安排
本单元共4课,总计4学时,每课占用1学时。

第6课 走向光明
(一)本课教学目标
1.理解亮度传感器的功能,学会用亮度传感器获取亮度信息。
2.学会亮度传感器的检测。 3. 学习使用变量百宝箱为传感器获取的信息设置存储变量。

4.学会使用条件循环控制模块、永远循环控制模块。
5. 学会使用条件判断模块。 6. 学会在仿真环境下设置光源。

(二)教学设计与教学建议
1.课堂教学分析 本课是传感器学习的第一课,由于需要对传感器获取的信息进行判 断,所以需要循环和条件判断知识的支持,由于本课包括存储传感器获 得的信息需要通过百宝箱设置变量的操作,所以本课新的知识点比较多, 教学难点也比较多。

建议本课通过传感器的检测引入“亮度检测”模块(传感器),通 过亮度检测值的存储引入变量百宝箱,通过反复检测的需求引入“永远 循环”控制模块。 建议通过“机器人追光”的活动要求,引入“条件循环”模块,即 循环条件要满足“没有达到光源亮度”时循环的判断,若该条件不成立 就退出循环。通过对左右亮度的比较判断,引入“条件判断”模块,即 “左侧亮度小于或等于右侧亮度”时条件成立,机器人左转;否则机器 人右转。 2.重点内容分析 (1)理解传感器的功能。传感器是机器人获取外界信息的装置,亮 度传感器是学习的第一个传感器。 (2)理解循环控制中的永远循环是条件循环中循环条件永远成立时 的特例。 (3)在对亮度变量设置时,要注意百宝箱设置变量的一般方法。 (4)传感器检测结果是通过“显示”模块显示的,其显示内容是传 感器的检测值,所以要熟悉不同传感器的检测值的表达和意义。

(三)教学补充
本课创作天地的参考程序与第10课中机器人绕月中的“入轨绕月” 子程序类似。本课创作天地的活动项目也是对“机器人绕月”的铺垫。

第7课 昂首阔步
(一)本课教学目标
1.理解红外传感器的工作原理。 2.学习“红外测障”模块的使用。 3.了解红外传感器获取信息的检测值。 4. 能够使用“条件判断”模块编写的条件嵌套控制程序。

(二)教学设计与教学建议
1.课堂教学分析
通过修改第6课的检测程序,编写出红外检测程序,在检测调 试的过程中通过观察仿真环境的显示频率调整检测周期。使学生 体会检测周期对机器人反应速度的影响,了解影响检测周期的环 节。 通过对来自不同方位障碍的处理需要,引出条件判断的嵌套, 在使用条件判断模块时要注意变量的选择与设置,鼓励学生逐步 习惯通过代码显示窗口,了解程序的具体设置。

2.重点内容分析 (1)知道三个不同方位红外检测的障碍状态对应的四个检测值。

(2)在操作过程中体会循环控制在障碍处理过程中的作用。
(3)在调试过程中体会红外探测距离的调整方法。

(三)教学补充
本课创作天地的参考程序与第11课中机器人灭火中的“避障寻火” 子程序类似。本课创作天地的活动项目也是对“机器人灭火”项目的铺 垫。

第8课 躲避碰撞
(一)本课教学目标
1.了解碰撞开关的工作原理。 2. 学会碰撞检测程序的编写,能够识别获取的碰撞信息。 3.掌握碰撞开关的方位及碰撞信息获得的方位和对应的检测值。 4.掌握机器人避开碰撞的方法。

(二)教学设计与教学建议
从其他传感器的检测程序引入碰撞检测程序的编写,由学生自己测 试不同方位的检测值。讨论检测值的特点:即来自相邻两个碰撞开关之 间的碰撞,其碰撞值为这两个碰撞开关遇到碰撞时检测值的和。
机器人各方位的碰撞检测值如图8.1所示。

图8.1

结合机器人避障程序,讨论机器人避开碰撞程序的编写,体会避开 障碍动作与避开碰撞动作的区别,即避开障碍是没有碰到时的避让,而 避开碰撞是碰上障碍以后的避让,所以前者的避让是直接的避让,而后 者的避让是后退后的避让。

(三)教学补充
1. DIY中“机器人碰撞警示音 ”活动项目的参考程序如图8.2所示。

图8.2

2.创作天地中的“机器人八音盒”的参考程序如图8.3所示, 本程序建议在真实机器人上运行,若在仿真机器人环境下运行需 要结合机器人避开碰撞的程序编写,因为碰撞开关在仿真环境的 状态变化是在机器人行走过程中发生的。

图8.3

第9课 循线而行
(一)本课教学目标
1.了解地面灰度传感器的工作原理。 2. 学会地面检测程序的编写,能用检测程序检测地面的灰度。 3.能利用“地面检测”模块实施相关的机器人项目。

(二)教学设计与教学建议
1.课堂教学分析 建议由学生自己编写地面检测程序,并在仿真环境中加载地面检 测场地,并将不同颜色的检测值记录下来以备后面的项目使用,特别 是黑色和白色的地面检测值要记录下来。

在本课中虽然需要完成的任务比较多,但是各任务的实施方法都 有一定的联系,希望教师引导学生注意一些任务的共同点和任务间的 联系。

2.重点内容分析 教师可以引导学生对问题解决方法做出描述。 例如对于机器人在草地中的行走过程可以描述为:在反复检测 地面灰度的过程中,不断判断地面是否为绿色,如果是绿色机器人 前进,否则机器人后退、右转。 例如对机器人沿白线边沿行走的过程可以描述为:在反复检测 地面灰度的过程中,不断判断地面是否为白色,如果是白色机器人 前进,否则机器人右转,如图9.1所示。

图9.1

观察以上两个活动问题解决的描述,不难看出他们的共同点。

例如对于机器人在红色地毯边沿行走过程可以描述为:在反复检测 地面灰度的过程中,不断判断地面是否为红色,如果是红色机器人前进, 否则机器人右转。不难看出程序流程与前面的程序基本相同,只要修改 一下地面检测判断的颜色代码就可以了。 例如对于机器人循线回家行走的过程可以描述为:循环检测地面颜 色,当地面颜色不是红色时,机器人执行沿白线行走的循环程序段,否 则机器人退出循环,前进适当的距离后停下。参考程序如图9.2所示。

图9.2

(三)教学补充
创作天地中机器人“城市”行活动项目的参考程序如图9.3所 示。

图9.3

主 目 录

第3单元——身经百战
第10课
第11课 第12课

绕月飞行
赶赴火场 迷宫行走

第3单元
一、单元概述

身经百战

(第10-12课)

本单元由三个可以在仿真系统下实现的机器人项目组成,在完成 这些项目的过程中我们将体会到实施机器人综合项目的基本方法、体 会各种传感器、执行器装置的综合应用。这三个项目是: 绕月飞行(模拟飞船绕月飞行的过程)。 赶赴火场(模拟机器人在火灾中灭火的过程)。 迷宫行走(模拟机器人按照左手规则的方法在迷宫中行走的过 程)。

二、学习目标
本单元通过三个综合的机器人项目,使学生体会用仿真系统完成 机器人综合项目的基本设计思想,即利用子程序和控制模块实现机器 人程序设计的结构化设计;体会了器人项目设计由粗到细逐步求精的 过程。希望为机器人项目的设计奠定基础。

单 元 目 录
用。

三、重点难点
教学重点:
1. 在机器人综合项目实施中体会结构化程序设计思想。 2. 巩固程序控制模块的使用,提高程序设计的能力。

3. 巩固子程序的使用,体会子程序在程序模块化设计中的作
教学难点: 1. 对项目要求的理解。 2. 按照项目要求提炼算法的过程。 3. 对由粗到细,逐步求精设计过程的理解与运用。

四、学时安排
本单元共3课,总计3学时,每课占用1学时。

第10课 绕月飞行
(一)本课教学目标
1. 逐步提高项目分析的能力。 2. 逐步提高程序设计的能力。 3. 逐步提高综合任务的实施能力。

(二)教学设计与教学建议
建议引导学生按照以下过程完成学习任务:

(1)分析项目要求。 (2)将任务分为三个模块。 (3)编写有三个子程序模块构成的主程序。 (4)分别编写三个子程序。 (5)调试程序、编辑程序。 在编写子程序的时候建议引导学生,先用流程图为程序搭建框架,再 编辑模块中的具体参数,养成由粗到细,逐步求精的程序设计习惯。 在调试程序的时候建议先调试第一个子程序,再调试第二个子程 序,??,最后将整个程序合在一起调试。

(三)教学补充
(1) “避障寻光”子程序模块的参考程序及对应代码见图10.1。
将亮度检测设 置为左右亮度 检测的平均值

图10.1

(2) “追光寻轨”子程序模块的参考程序及对应代码 见图10.2。

图10.2

(3)“入轨绕月”子程序模块的参考程序及对应代码 见图10.3。

在本程序中用亮 度检测模块的条 件判断功能代替 了条件判断模块

图10.3

第11课 赶赴火场
(一)本课教学目标
1. 逐步提高项目分析的能力。 2. 逐步提高程序设计的能力。 3. 逐步提高综合任务的实施能力。

(二)教学设计与教学建议
本课的 “避障寻火”子程序的编写可参考机器人“绕月卫星” 中的“避障寻光”子程序。 “趋光追火”子程序的编写可参考机器 人“绕月卫星”中的“追光寻轨”子程序。 在本课的主程序中增加了系统时间模块,以统计机器人灭火使 用的时间。 创作天地中在“单房间场地”的灭火任务,只要将本课编写的 程序稍作调试修改即可完成。本课内容的学习为今后的标准场地灭 火项目的完成打下了基础。

第12课
(一)本课教学目标
1. 了解迷宫行走的基本方法。

迷宫行走

2. 学会用左手规则的方法完成走迷宫的任务。

(二)教学设计与教学建议
建议用“在一个漆黑的迷宫环境行走”的语言来描述迷宫,寻找 走出迷宫的方法。走出迷宫的方法为:“用伸向左侧的左手寻找左侧 的墙壁以寻找前进的方向,用伸向前方的右手来探索前方的墙壁以做 出拐弯的决策”。这样会使学生更容易理解左手规则的方法。 用左手规则编写的程序在仿真环境下运行时可能效果并不是特别 理想,这是由于在仿真环境下红外传感器不能改变位置造成的。在后 面使用真实机器人走迷宫时,可以把红外传感器向左移动,使原来位 于左前方的传感器放在左侧模拟伸向左侧的左手,把原来右前方的传 感器放在正前方,模拟伸向前方的右手。那时的实施效果会跟好些。

(三)教学补充
左手规则参考程序及对应的代码如图13.1所示。

图13.1

主 目 录

第4单元——友好相处
第13课
第14课 第15课

忠诚卫士
金鸡报晓 音乐之声

第16课

争先恐后

第4单元
一、单元概述

友好相处

(第13-16课)

本单元要求学生通过对VJC1.6开发版的使用,在掌握真实机器人 操作的基础上,重点掌握红外传感器、亮度传感器、碰撞传感器和声音 传感器的实际应用和检测方法,了解计数器和多任务的基本制作与使用 方法,并能够有效地控制执行器的动作。通过项目制作活动,不断积累 所学知识和技术并将其综合应用,体验自主探究与自由创作的乐趣,体 验成功的喜悦和调试的艰辛,感受控制真实机器人带来的乐趣。

二、学习目标
本单元是学生初次接触真实的机器人, 因此主要让学生通过项目 制作来理解体会对真实机器人的控制方法与控制原理。 通过本单元由浅入深的学习,学生将逐步熟悉并掌握:机器人的操 作方法、传感器的检测方法、执行器的控制方法、多任务和计数器等应 用技巧及综合项目的设计方法等。

通过对VJC1.6的学习,教师要引导学生将VJC1.5仿真机器人 中的相关知识和技能,灵活运用到本单元的活动当中。

从实际应用的角度,本单元重点介绍了四种传感器的检测方 法,并力求通过创作带有各种特殊效果的项目,拓宽学生的视野、 激发学生的兴趣,学会正确选择传感器的数据。
在活动中让学生充分感受调试的重要性,培养精益求精及坚 忍不拔的韧劲,并让他们充分感受成功的喜悦和快乐,培养学习 的兴趣。 在每节课结束时对制作的项目进行展示,并结合展示进行评 价。在评价的过程中要充分调动学生积极参与,进行自评、互评, 教师也可在评价中增加最佳创意、最佳效果、最佳合作等评价项 目以提高学生的主动性。通过展示与评价,使所有的学生能在原 有的基础上提高兴趣、增强自信,从而更好地完善自我。

单元结束后,教师要帮助学生梳理重点的知识、技能,要注 意引导学生进行经验的积累,并注意养成分析的好习惯。

三、重点难点
教学重点: 1.熟悉VJC1.6软件平台,学会使用编程环境完成程序设计。 2.掌握为机器人下载程序和更新系统等操作方法。 3.掌握机器人的启动和运行等操作方法。 4.掌握四种不同传感器的检测方法。 5.掌握对执行器的控制和调试的方法 。 6.学会调试程序的方法。 7.养成观察的好习惯。 教学难点: 1.对不同传感器数据的理解与应用。 2.对机器人多任务功能的理解与应用。 3.条件循环和传感器的配合与使用。 4.计数器和子程序的应用。 5.学会根据机器人的实际状况调整修改程序。

四、学时安排
本单元共4课,总计4学时,每课占用1学时,各学校可以根据 实际情况对本单元内容进行选学。

第13课 忠诚卫士
(一)本课教学目标
1. 掌握VJC1.6开发版的使用方法。 2. 掌握机器人的基本操作方法和更新系统的方法。 3. 掌握计数器的制作和使用方法。 4. 掌握红外传感器的检测与使用方法。

(二)教学设计与教学建议
1. 课堂引入分析 同学们已经学会了VJC1.5仿真机器人的基本操作方法,可以完成 一些简单的项目了。现在我们要使用真实的机器人,看看它能为我们 做一些什么事。 注意强调真实机器人的操作要点: (1)安装VJC1.6开发版,为机器人编写程序。 (2)安装为机器人下载程序用的串口线。 (3)安装装好电池的机器人。

2. 重点内容分析 本课内容多而杂,综合前面3个单元的知识点并增加了对真实机器人 的操作与使用。本课的重点在于通过红外传感器的综合应用掌握机器人 的使用与控制方法。 (1)下载程序和更新系统的操作方法。 (2)机器人的操作方法。 (3)红外传感器的检测方法。

注意:①要知道红外传感器的位置。
②每个机器人识别物体的有效距离可能是不一样的。 ③个别机器人的左右两只红外传感器识别物体的距离可能是不一样

的。
(4)计数器的使用。 ①计数器的位置:只要有人出现机器人就报警,所以把计数器放在 报警的前和后都可以。

②显示模块的位置:显示模块现在的位置,显示的是无人状态,当 有人经过时不显示。当把显示模块放在计数器后面时,显示内容改为整 形变量,就可显示实际人数了。

如果只显示人数可以去掉检测障 碍子程序中的显示模块,如图13.1所示。 ③关于检测信息的周期问题:如图 没有延时等待,称为时时检测。这时当 有一个人经过时显示模块可能会显示出 2或3,表示看到2或3个人;如果把延时 等待的时间设置偏大,会出现有2-3个 人经过,而机器人只看到1个人。 延时等待在这里起到控制检测周期 的作用,检测周期根据实际的需要进行 调整。

图13.1

(三)教学补充
利 用机器人 通过红外 传感器可 以识别物 体的特点, 让机器人 跟随移动 物体运动。 我们又称 为红外跟 踪,编写 的程序参 见图13.2。

图13.2

1.条件判断说明 红外传感器检测一共有4种状态,无障碍显示为0,左前有障碍显 示为1,右前有障碍显示为2,前方有障碍显示为4。 (1)首先判断有无障碍。 (2)如果有障碍,再逐一判断障碍来自哪个方向。 2.运动说明 启动电机模块与直线和转弯模块的区别,在于启动电机模块中没 有时间设置选项,另外左右两只轮子的速度可以按照运动路线自行设 置。 (1)机器人走弧线。左侧:40,右侧:100,机器人是向左走出 一条弧线。如果让机器人向右行,右侧:40,左侧:100即可。这种 运动与左(右)转,再前进是不一样的。 (2)弧线的大小取决于两只轮子的速度差。 3.增加无人报警 可以在原来任务的基础上添加无人报警的内容,即在检测无障碍 时,发出声音,编写的程序参见图13.3。

图13.3

第14课
(一)本课教学目标

金鸡报晓

1. 复习亮度传感器的检测方法,熟练掌握机器人的使用和操作 方法。

2. 理解数据与环境之间的关系。
3. 学习多任务的制作方法,理解多任务的特殊效果。 4. 熟练掌握子程序的使用方法。

(二)教学设计与教学建议
1. 课堂引入分析 教师演示:用一只手电筒,从机器人的前方照射亮度传感器,机 器人开始一边唱歌一边跳舞。让学生通过观察思考,如何用所学的知 识完成这项制作?并列出制作步骤。

2. 重点内容分析 本课的重点在于通过亮度传感器的检测和应用,掌握在实践 中确定数据的方法,理解数据和环境之间的关系。 (1)下载亮度检测程序,体会机器人在自然环境下显示出的 不同结果,并由此选择天亮数据。 DIY2中的方法之二:用平均值确定天亮,程序参见图14.1。

图14.1

(2)体会多任务功能,机器人载歌载舞。 同学们在实验中会发现,由于程序的顺序结构所致,机器 人或者先唱歌后跳舞,或者先跳舞后唱歌,再或唱一句跳一步、 跳一步唱一句,看起来都是断断续续不连贯的。 机器人载歌载舞的另一种形式如图14.2所示 。

图14.2

第15课
(一)本课教学目标
1. 2. 3. 4.

音乐之声

复习碰撞传感器的检测。 学习并掌握连续判断的方法与技巧。 巩固机器人发音和运动的特效方法。 熟练运用子程序。

(二)教学设计与教学建议
1. 课堂引入分析
教师引导学生找到机器人的触觉,观察机器人触觉的组成。然后提 出问题:使用碰撞传感器要做的第一件事是什么?红外传感器在使用时, 首先通过红外检测程序对红外传感器进行了检测;亮度传感器在使用之 前,也通过亮度检测程序对亮度传感器做了检测;我们在使用碰撞传感 器时,同样要通过碰撞检测程序对碰撞传感器进行检测。同学们已经发 现了,所有传感器在使用之前都需要做检测。

2. 重点内容分析
(1)归纳总结传感器使用规律。 ① 先检测,后使用。 各种传感器在使用时,一定要先通过相应的检测程序测试,然后再使 用。 ② 检测的目的:确认相应的传感器硬件没有问题。 如:插头没有插上,插头的位置不对,连接线断开等。

(2)八音盒的完整程序见图15.1。
此程序与红外跟踪程序有异曲同工之处,但是也有不同之处。 ① 红外传感器一共有4种状态,在检测到有障碍时,经过两次条件 判断即能确定障碍物的方向,加上有无障碍的判断一共有3个条件判断。 ② 碰撞传感器在检测到有碰撞时,需要经过8次条件判断才能发出 准确的8个音。 ③ 如果有的同学操作的机器人老是叫起来不停,一定是最后一个高 音1放在第8个条件判断式的“否”上了,如图15.2所示。

图图 15.1 15.1

图15.2

(3)参照图15.1完成DIY制作,将8个不同的发音改为8个不 同方向的运动。

(三)教学补充
如果有的同学完成快,还可以继续做下面的项目。 把机器人当成一个台球,当遇到碰撞时,机器人会顺着力 的方向运动。即前面遇到碰撞机器人向后面运动,后面遇到碰 撞机器人向前面运动,这个运动方向正好和机器人追人的游戏 相反。

第16课
(一)本课教学目标

争先恐后

1. 结合已学的传感器,自主完成声音传感器的检测。 2. 复习条件循环的使用方法。 3. 学会条件循环与传感器配合使用的方法。 4. 学会根据需要选择不同的循环方式。

(二)教学设计与教学建议
1. 课堂引入分析 机器人参加运动会,先从短跑比赛开始。教师演示机器人“听令出 发”,分析短跑比赛的环节,等待发令——起跑。引入声音传感器,让 同学们自主完成声音传感器的检测和“听令出发”的程序。

2. 重点内容分析 本课通过机器人接力比赛,综合了大部分的知识点,并增加了团 队合作和现场竞赛。本课的重点在于能够将所学的知识和技能综合应 用,强调互相配合,共同完善,取长补短,共同发展。 (1)比赛分组 组成若干个接力比赛队伍,每个队由3-4个机器人组成。 (2)组内分工 明确每个机器人在接力比赛中的位置。 (3)环节分析 让同学模拟运动会接力比赛,分析机器人接力比赛环节。归纳为: 等待发令——起跑——检测终点——停止运动。 (4)各自完成自己的任务,如:第一棒,听令出发——碰撞停; 第二棒,碰撞起跑——碰撞停;第三棒,碰撞起跑——红外停。

(三)教学补充
1. 碰撞起跑—— 红外停
可以将红外停改为 亮度停,程序参见图 16.1。

图16.1

2. 声音启动
将机器人警 卫、机器人闹钟等 作成子程序。通过 声音来启动,程序 参见图16.2。

图16.2


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