2019-2020年小學信息技術第三冊 學生機器人比賽1教學建議 蘇科版.doc

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2019-2020年小學信息技術第三冊 學生機器人比賽1教學建議 蘇科版 ［教學目的與要求］ 1.了解沿線追蹤比賽的規(guī)則。 2.了解灰度傳感器的工作原理。 3.學會在系統設置中添加灰度傳感器，學會設置灰度傳感器。 4.學會設置單分支控制控件。 5.以自主探究學習、合作學習的方式，掌握編寫機器人沿軌跡線行走的程序。 6．逐步培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力、探索精神。 7.讓學生在解決問題的過程中體會成功的快樂。 8.利用所學的機器人知識解決現實生活中的應用問題。 ［課時安排］ 建議安排1課時。 ［教學重點與難點］ 學會在系統設置中添加灰度傳感器，學會設置灰度傳感器，學會編程機器人沿軌跡線行走的程序，學會設置單分支控制控件。 ［教材分析與教法建議］ 1．教材的地位與作用 本課涉的內容較多，難度較深，是一節(jié)綜合性較強的課。首先讓學生了解灰度傳感器的工作原理，進而設計沿軌跡線行走的程序。讓學生明白機器人是怎樣知道自己是往左偏還是往右的偏的。當機器人偏左或偏右時，提醒學生解決的方法是控制直流電機的轉彎程序。機器人在運行過程中由于慣性會沖出軌跡線，在程序中設置變量max來標志機器人是從左偏出還是從右偏出，然后強行讓機器人左轉彎或右轉彎。 可以通過學生合作學習的方法，一起來討論機器人在沿軌跡線行走時遇到問題的解決方案。在調試的過程中，讓學生明白相同的程序對于不同的機器人，其執(zhí)行的過程也不一樣，要調試出符合自己需要的機器人程序。 教材中對“編寫程序”中的第二步“測量場地和軌跡線的感光值”只是一筆帶過，教師應說明測量場地和軌跡線的感光值的作用，并演示如何進行測量，使學生對于本課知識有更系統的認識。 2.教學方法指導 本課可以采用自主探究法、任務驅動法組織教學。 ［參考資料］ 灰度傳感器主要用來檢測地面的顏色深淺，根據光敏電阻對不同顏色的檢測面對光的反射程度不同則其阻值變化的原理進行檢測。它由一只發(fā)光二極管和一只光敏電阻安裝在同一面上，在有效的檢測距離內，發(fā)光二極管發(fā)出光照射在檢測面上，通過檢測面反射回來，落在光敏二極管上，由于照射在它上面的光線強弱的影響，在反射光線很弱（即檢測面為深色）時，光敏二極管的阻值很大，一般為幾KΩ～幾百KΩ；在反射光線很強（即檢測面顏色很淺）幾乎全部反射時，光敏二極管的阻值很小，一般為幾十Ω。 注意事項： 外界光線的強弱對灰度傳感器的影響非常大，會直接影響到檢測效果，因此要注意避免外界光的干擾。 反射面的材質不同也會引起返回值的差異。 測量的準確性與傳感器到發(fā)射面的距離是有直接關系的。在機器人運動時機體的震蕩同樣會影響其測量精度 附送： 2019-2020年小學信息技術第三冊 學生機器人行走1選修教案 蘇科版 ［教學目的與要求］ 1.認識和了解機器人直流電機的工作原理。 2.學會編寫機器人前進、后退和轉彎的程序。 3.學會編譯、下載程序。 4.以學生自學、合作學習的方式完成編寫機器人行走程序。 5.讓學生學會觀察、交流體會。 6.培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力、探索精神。 7.讓學生在解決問題的過程中體會成功的快樂。 8.利用所學的機器人知識解決現實生活中的應用問題。 ［課時安排］ 建議安排1課時。 ［教學重點與難點］ 1.重點：機器人前進、后退、轉彎程序。 2.難點：機器人左右轉彎，將程序寫入機器人。 ［教材分析與教法建議］ 1．教材的地位與作用 本課是學生第一次學習通過編寫程序控制機器人的動作，對后面的學習有著良好的引導作用。開始可以讓學生回憶前面學習的機器人知識，然后引入到怎樣讓機器人動起來，指揮機器人完成指定的動作，引入本課的學習。也可以播放有關機器人比賽的錄像，讓學生欣賞，再引入本課的內容。 本課重點讓學生學會“直流電機”控件的編程，明白“正轉”、“反轉”、“停止”的含義，特別是設置延時時，要盡可能多些，便于學生在調試機器人時能準確觀察到機器人的執(zhí)行步驟。教材中給出了機器人右轉彎的程序，讓學生探究出讓機器人左轉彎的方法。 在學生編好程序后，先編譯然后打開機器人的電源進行下載，特別要注意與機器人的通信方式，是串口通信還是USB口通信。在調試的過程中，如果機器人沒有按照程序去執(zhí)行動作，請學生再次檢查程序是否正確，并檢查機器人各端口的連接線是否連接正確。 2．教學方法指導 任務驅動法、自主探究法。 ［參考資料］ 直流電機是一種將電能轉換為機械能的裝置。直流電機有多種不同尺寸和配置。圖1所示為一些常見的小型直流電機，它們非常適合用來控制小型移動機器人的前進、后退、轉彎等動作。 圖1 幾種DC電機的照片 直流電機工作時需要給電機轉子上的線圈通電。電流在線圈中流動便產生一個磁場，該磁場與線圈外固定的永久磁鐵產生的磁場相斥。這兩個磁場相互作用產生的力可推動電機轉子轉動。 用于描述電機電源要求和電機性能的參數有很多。其中，最基本的一個就是他的工作電壓（額定電壓），該電壓是驅動電機推薦使用的電壓。當實際電壓低于額定電壓時，大多數電機仍可以正常工作，但輸出功率要減小。另外，大多數廠家給出的電機額定電壓都比較保守，所以當實際電壓高于額定電壓時，電機一般也可以正常工作，但通過這種方法獲得輸出功率增加是以犧牲電機壽命為代價的。 電機的另一個性能參數是工作電流。電壓恒定時，電機上的電流與它的輸出功率成正比。當空載運行時，電機的電流最??；當負載增大到使電機堵轉的程度時，電機上的電流最大，該電流被稱為電機的堵轉電流，它也是電機在額定電壓下的最大工作電流。 通過電機的電流越大，電機產生的轉動力（或轉矩）就越大，這是電機轉子線圈與周圍永久磁鐵之間電磁場相互作用的直接結果。線圈中產生的磁場強度與通過它的電流大小成正比，而電機輸出軸上的轉矩與兩個磁場的強度直接相關。 評價電機性能的另一個參數是它的賭轉轉矩。這個轉矩是指電機在額定電壓下，被迫賭轉時所產生的轉矩大小，此時電機上的電流即為賭轉電流。對小電機而言，轉矩通常以盎司-英寸（1盎司=28.35克）為單位衡量（即距離電機轉軸中心為一英寸的力臂上所產生的直線里大?。? 電機所提供的功率大小等于輸出軸的轉速與力矩的乘積。當電機自由轉動時（空載狀態(tài)），輸出軸轉速最大，但轉矩為零，此時電機不驅動任何機構，因此輸出功率為零（實際上電機也會消耗一部分功率克服內部摩擦，但這種功率不產生任何輸出作用）；當電機賭轉時，輸出最大的轉矩，但轉速為零，因此輸出功率也等于零。在兩種極限情況之間，輸出功率與轉速間呈一種拋物線的關系，如圖2所示。在其正常工作范圍的中部，電機產生的功率最大。 圖中實線表示電機轉速與轉矩的關系。在該直線的右側，轉速達到最大（100%），而轉矩為零，這一點代表了電機空轉，沒有做任何有用功的情況。而在直線的左側，轉速為零，但轉矩達到最大值，這一點代表了電機因負載太大而賭轉的情況。圖中虛線表示電機的功率輸出，它等于電機轉速與轉矩的乘積。輸出功率的最大值位于電機正常工作范圍的中點，此時轉速和轉矩都不為零。 圖2 電機轉速、轉矩及輸出功率之間的理想曲線