智能機器人教學(xué)計劃

1、智能機器人教學(xué)計劃一、教材定位及總體設(shè)計思路近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和課程改革的不斷推進，很多有條件的地區(qū)正在逐步將智能機器人的相關(guān)內(nèi)容納入到中小學(xué)的科技活動或信息技術(shù)課程之中。智能機器人技術(shù)涉及多門學(xué)科，是一個國家科技發(fā)展水平和國民經(jīng)濟現(xiàn)代化、信息化的重要標志。把智能機器人引入中小學(xué)，不僅有利于在中小學(xué)生中普及智能機器人教育，更有利于探索教育改革和人才培養(yǎng)的新途徑、新方法， 有利于培養(yǎng)青少年的創(chuàng)新精神和實踐能力，同時將推動我國智

2、能機器人事業(yè)的發(fā)展和專業(yè)人才的培養(yǎng)。由于中小學(xué)教育在提高社會公眾的科學(xué)素養(yǎng)上具有啟蒙性、基礎(chǔ)性和根本性的作用，所以，智能機器人進入中小學(xué)將對教育和人才培養(yǎng)產(chǎn)生重大而深遠的影響。本著上述思想，我們在設(shè)計這本機器人教材時，既考慮了小學(xué)生的認知規(guī)律、能力和特點，又結(jié)合了我?？萍冀逃膶嶋H狀況，選取 智能機器人太空穿梭機及其仿真系統(tǒng)為學(xué)習(xí)對象展開教學(xué)。在教材的定位及總體設(shè)計上我們作了以下考慮：1）定位在小學(xué)生的機器人入門教材：結(jié)合當(dāng)前小學(xué)信息技

3、術(shù)教學(xué)的內(nèi)容，本書定位在機器人的入門教材，作為介紹智能機器人的初級科普讀物。內(nèi)容設(shè)計上，力求通過本書讓學(xué)生初步了解和認識機器人，解除對機器人的神秘感，同時初步理解智能機器人的結(jié)構(gòu)、工作原理及控制方法，為以后進一步學(xué)習(xí)奠 定基礎(chǔ)。2）通俗易懂：內(nèi)容編排上做到前后連貫、由淺入深，通俗易懂，對一些技術(shù)名詞、關(guān)鍵詞等都在相應(yīng)的頁面上增加了 “知識鏈接” 。3）廣泛適應(yīng)：教學(xué)內(nèi)容上既重點介紹機器人仿真系統(tǒng)的使用，又適當(dāng)?shù)卮┎逭鎸崣C器人的編程與操作

4、，使教學(xué)對設(shè)備和場地的依賴大大減輕，無論是否 有真實機器人的環(huán)境均可方便地教學(xué)。4）任務(wù)驅(qū)動：教學(xué)內(nèi)容以任務(wù)驅(qū)動的方式展開，通過一系列實踐體驗和主題活動，使學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做，充分體驗機器人研究項目的解決方法與實 施過程。5）重視學(xué)生的自主學(xué)習(xí)：教學(xué)實踐內(nèi)容都是經(jīng)過精心篩選的，既可用于教 師進行演示教學(xué)，也可用于學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)。每一節(jié)后配有 “學(xué)習(xí)小結(jié)” 、 “反思評價” ，每一章后配有 “本章學(xué)習(xí)回顧” ，引導(dǎo)學(xué)生在不

5、斷的學(xué)習(xí)、反思、評價中前進。6）突出創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)：通過 “主題活動” 、 “想一想” 、 “練一練”等欄目，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)他們的科學(xué)探究能力。7）有豐富的知識鏈接和閱讀材料：根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，適時地穿插 “知識鏈接” ，并在每一節(jié)后安排一個“閱讀材料” ，豐富和擴展學(xué)生的知識面。本書配套光盤也提供了大量的機器人素材及相關(guān)資料，作為教學(xué)的補充 資源?！扒嗌倌晔亲鎳奈磥?，科學(xué)的希望” ，用科學(xué)技術(shù)的火花去點燃小學(xué)生 的理想之燈

6、，這是本教材的希望，衷心祝愿今天的小學(xué)生成為明天的機器人巨第 1.3 節(jié)主要介紹了太空穿梭機機器人仿真系統(tǒng)的使用，安排這一節(jié)的目 的是一方面考慮機器人的教學(xué)實際（實際教學(xué)中很難滿足每人一臺真實機器人的條件） ，另一方面也為第 2 章學(xué)習(xí)機器人編程控制及仿真調(diào)試打下基礎(chǔ)。本節(jié) 通過一個控制機器人走正方形的實踐體驗，使學(xué)生對機器人項目實施的全過程及仿真系統(tǒng)的使用方法有一個初步了解。本章最后的閱讀材料可供有真實機器人的教學(xué)環(huán)境下做教學(xué)參考。_

7、___________________________________________________________第 2 章 機器人初級編程控制 （共 7 課時）2.1 使機器人自由行走（1 課時） 2.1.1 直線移動2.1.2 轉(zhuǎn)彎2.1.3 顯示、發(fā)聲與計算【主題活動】：機器人繞標比賽 【閱讀】：世界上第一臺機器人的誕生2.2 使機器人有視覺 （2 課時） 2.2.1 紅外傳感器 2

8、.2.2 光敏傳感器 【閱讀】：我國第一臺類人型機器人誕生記 2.3 使機器人有觸覺和聽覺 （2 課時） 2.3.1 碰撞傳感器 2.3.2 聽覺傳感器【主題活動】：機器人穿越迷宮比賽【閱讀】：控制論之父---維納 2.4 使機器人有其它知覺功能 （2 課時） *2.4.1 光電編碼傳感器2.4.2 系統(tǒng)時間記錄器 2.4.3 地面灰度傳感器 *2.4.4 其它傳感器

9、 【本章學(xué)習(xí)回顧】 【閱讀】：進入血管的機器人 第 2 章是機器人初級編程控制，主要結(jié)合一些重要的傳感器和機器人研究的小項目，介紹太空穿梭機機器人的可視化編程系統(tǒng) VJC 軟件的流程圖編程方 式。并通過 “知識鏈接”逐步介紹一些諸如：循環(huán)、判斷、傳感器檢測的 JC 語句及 部分庫函數(shù)，為高級編程控制奠定基礎(chǔ)。本章共分 4 小節(jié)，計劃 7 課時完成。第 2.1 節(jié)主要介紹 VJC 系統(tǒng)中如何控制機器人直行、轉(zhuǎn)彎、延時、計算、顯示、發(fā)聲等。

10、本節(jié)的重點是掌握流程圖編程方式及 VJC 中執(zhí)行器模塊庫的使 用。本節(jié)最后安排的機器人繞標比賽主題活動，有一定難度，但有助學(xué)生更進 一步理解和掌握 “差速轉(zhuǎn)彎”的控制方法，也有利于培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)協(xié)作的意識和攻克難關(guān)的勇氣。本節(jié)介紹的編程控制方法對仿真環(huán)境和真實環(huán)境都適用。第 2.2 節(jié)主要介紹了機器人的紅外傳感器和光敏傳感器，這是機器人實現(xiàn)智能化的兩種非常重要的視覺傳感器。教材中不僅介紹了如何檢測，而且還通 過實踐體驗使學(xué)生通過實際問題來