第6课时 认识机器人构件教学内容分析教材以科普知识的形式介绍机器人在不同领域的应用情况及应用价值，展示机器人外观结构，同时阐明机器人的传感器在机器人中的作用，让学生明白不同的传感器，它能接收外界不同的信息；将传感器连接到主控器，直观展示传感器接收到的外界信息；最后，动手搭建有一定功能的机器人。这节课的内容是学生学习了机器人的特征、分类、发展等知识后，再学习机器人的传感器及其功能，更全面、深入地认识机器人工作过程，为学生进一步学习机器人有关知识奠定基础。学习这节课的内容，让学生知道机器人之所以能自动判断外部环境，自主完成任务，是因为机器人的传感器能获取信息并加以应用的结果。教学对象分析学生在之前的学习过程中，已经知道机器人大基本特征：1.它有控制器，机器人控制器可以根据指令以及传感信息控制机器人完成一定动作或任务，是影响机器人性能的关键部分之一；2.有特定的结构外形；3.能自动完成各种动作。机器人能够完成简单性、重复性、危险性的工作。智能化机器人已经深深地融入到我们的生活中，这对学生学习机器人的组件、传感器等相关的知识起一定的帮助作用。这节课的重点是以科普的方式简单、概括地介绍不同传感器及其功能。机器人传感器在机器人的控制中起了非常重要的作用，正为有了传感器，机器人才具备了类似人类的知觉功能和反应能力。学生在学习机器人传感器及其功能时，可以借助人类器官系统生动形象地阐述机器人的系统结构，让学生知道不同的传感器，它能接收外界不同的信息；将传感器连接到主控器，将外界接收到的信息存储在主控器内，为机器人的自主能力和实现自动化提供判断信息。同时，随着开源硬件的普及以及机器人仿真系统的成熟，在学生认识什么是传感器，了解传感器作用与应用价值的基础上，学生可以动手搭建有一定功能的简易机器人。在创新活动环节，学生通过分组搭建和体验活动，真实体验传感器应用事例，进行交流、分享，能够将抽象知识形象化，帮助学生理解、消化本节课知识，活动还能让学生体验实践过程和成功的喜悦，调动他们学习积极性，促进学生积极参与学习全过程，保持轻松、活跃的课堂学习氛围。学习和掌握本课知识，不仅让学生初步认识和体验传感器的用途和应用价值。同时经过学习，让学生感受到科技的发展和信息技术在生活中的广泛应用，对人们的学习生活、生产活动产生深刻影响。教学目标1.机器人组件的认识。2.机器人传感器及其功能的认识。3.搭建简易机器人。教学重点和难点1.教学重点。认识不同类型的传感器及其功能。2.教学难点传感器的应用价值。教学方法1.情境创设法：播放与本课知识相关视频片段，如：机器狗，无人驾驶汽车，无人扫地机，楼道感应灯，手机中的传感器等，了解和知道现实生活中传感器应用的事例，吸引学生的学习注意力，为导入本课学习创设良好的学习氛围。2.展示法：展示简易机器人，机器人结构组件机器人传感器实物或图片，学生直观认识简易机器人的结构组件、传感器，达到初步了解机器人各类传感器的形态和功能，为后续学习机器人相关知识做准备。3.讲授法：讲解简易机器人的组件，传感器的类型、用途及其应用。4.任务驱动法：学生围绕任务要求，搭建简易机器人，以小组合作方式开展探究性学习。5.自主探究、分工协作法：学生围绕任务要求，小组内进行分工，分模块搭建，各自带着问题和要求完成任务，最后将各自搭建的模块进行组合，完成整体的搭建任务，组合过程中，组员分别介绍自己搭建中使用的结构组件或传感器的作用和功能。6.交流、评价法：学生在搭建与组合过程中可以进行交流讨论，将本课知识内化为自己的知识。学生展示实践成果，对学生的学习过和成果可采用自评、互评和教师评价给予适当评价和总结，并鼓励学生参与评价。教学准备1.教学环境。计算机网络教室、互联网环境、教学广播系统。2.教学资源。准备我国的机器狗、无人驾驶汽车、无人扫地机、楼道感应灯、手机中的传感器等本课知识相关视频片段。简易机器人，机器人结构组件，机器人传感器实物或图片。教学过程一、导课(4分钟)1.带着问题欣赏实物、图片和视频机器人本领越来越大，在我们生活中随处可见它们的身影，这已逐渐成为我们日常生活中的一部分。视频出现的机器狗各有自人所长，它们完成了哪些任务？为什么能做出正确的判断和选择？2.出示简易机器人实物或图片，播放中国机械狗VS美国机械狗哪家强？视频片段。3.引导学生思考问题，交流讨论并回答问题。4.归纳总结，并对学生的问答做出适当的评价。(1)机器人技术随着科学技术水平的提高而飞速发展，机器人的形状多种多样，功能也日臻完善，不管机器人功能和样式有多大的差异，但其主要构成相同，由机械系统、驱动系统、控制系统和感知系统组成。(2)机器狗在移动中，通过多种传感器，对环境进行感知、分析、识别、判断，因此它具有自动避障的能力。5.揭示课题：第6课 认识机器人构件二、欣赏简易机器人(3分钟)1.指导学生阅读教材第43-44页开阔视野和探究活动内容。2.你们有机器人玩具或见过哪些机器人？它们都有哪些特点？3.学生分组讨论、交流。4.学生分组汇报。5.归纳小结。(1)机器人因为它的功能和用途千变万化，因此它们的形状并不是都像人类。(2)虽然机器人的功能和形状不同，但是它们也有共同点，都存在这四个系统：机械系统、驱动系统、控制系统和感知系统。三、机器人组件认识(6分钟)指导学生阅读教材第44-46页的认识机器人组件内容。1.机械系统。(1)机械系统结构件是机器人身体的重要组成部分。(2)机械系统由机身、操作臂、末端操作器(移动、抓、挖、推等机构)三大件组成。(3)学生分组讨论：你身边机器人玩具或你知道的机器人它们的结构件有哪些2.控制系统。(1)控制系统是机器人的大脑。(2)控制系统的任务是根据机器人的作业指令以及从传感器反馈回来的信号，支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。(3)学生分组讨论：你知道的机器人控制件有哪些。3.驱动系统。(1)驱动系统是机器人的动力机构。(2)驱动系统是向机械结构系统提供动力的装置。主要有四种：液压式、气压式、电气式和机械式。(3)学生分组讨论：你知道的机器人驱动件有哪些。4.感知系统。感知系统是我们本课重点内容，可将知识点分解过渡到下一教学环节。四、认识传感器及其功能(12分钟)1.感知系统是机器人的感觉器官，是机器人获取外界信息的重要设备。请阅读教材第46-48页的认识机器人传感器内容并思考以下问题。(1)传感器的作用。(2)传感器根据处理信息的方式不同可以分为几大类？(3)你们知道哪些传感器？它们有什么功能？2.传感器的作用。(1)学生分组交流、讨论、并回答问题。(2)教师对学生回答的结果进行归纳总结。传感器的作用：机器人传感器在机器人的控制中起了非常重要的作用，正因为有了传感器，机器人才具备了类似人类的知觉功能和反应能力。3.传感器根据处理信息的方式不同可以分为以下几大类。(1)学生分组交流、讨论、并回答问题。(2)教师对学生回答的结果进行归纳总结。 传感器分类：根据传感器处理信息的方式不同，可分为视觉、力觉、触觉、接近觉、听觉和超声波传感器等大类。4.知道大致有哪些传感器，它们有什么功能。(1)学生分组交流、讨论、并回答问题。(2)教师对学生回答的结果进行归纳总结。常用传感器：超声波传感器、红外传感器、颜色传感器、触动传感器、陀螺仪传感器等。常用传感器功能。(内容详见教材第4648页传感器功能)五、搭建简易机器人与创新活动(12分钟)1.选择开源硬件或使用机器人仿真系统搭建简易机器人。2.机器人通过传感器自主实现停止、左转、右转、后退等其中一项任务。3.搭建过程：学生分组，分模块进行。4.教师提供程序。5.在创新活动环节，学生通过分组搭建和体验活动，填写教材第48页内容。六、总结评价(3分钟)1.组织学生进行分组对抗竞赛。2.引导分组学生自我评价和相互欣赏与评价作品。3.引导学生填写教材第48页评价表。4.总结。(1)本课学习机器人的重要四部分系统，知道传感器的作用，知道常用传感器的功能和分类。(2)搭建带传感器的简易机器人并进行分组竞赛