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1、第 1 页 第 1 课 认识机器人 教学目的：1了解机器人的根本定义与主要分类。2了解机器人的主要开展方向。3以知识普及为主线，引导学生理解机器人的涵义。4采用自主学习、合作学习的方式，了解机器人技术及其开展方向。5承受高科技的启发，学人所长，并及同学们一起交流感受。6感悟机器人及普通信息技术手段的不同之处。7独立思考，理解机器人的特征。教具准备：1、多媒体机房。2、极域教学系统。3、相关图片、课件。教学重点及难点：1重点：认识机器人，了解机器人的定义与起源。2难点：理解机器人的开展趋势与根本特征。教学过程：第 1 课时 一、导入 师：同学们，你们喜欢看电影嘛？教师今天带来了一部电影，请同学们
2、欣赏。(播放终结者片断)这就是我们平时听说过的“机器人，今天我们就一起来走进机器人的世界，研究有关“机器人的知识。(学生回忆有关机器人的印象，讨论并感受机器人的魅力，领略其中的涵义)(板书课题)第 2 页 二、确定主题 师：通过初读教材，你最想了解哪些方面的知识呢？什么是“机器人？与人有哪些相似与不同的地方？机器人有哪些分类？机器人有哪些应用？你的生活中，有机器人吗？请举例说明。(可将学生的原话，板书在黑板上)师生共同讨论(结合实物机器人或图片进展讨论)。三、小组讨论 教材中提供了很多机器人的内容，同学们想想，你认为机器人有哪些种类呢？教师参及考前须知：1根据不同的学情，采用弹性的方式，可以研
3、究一个问题进展一次全班交流，也可以放手让学生自主学习，最后交流。着重引导大局部同学进展发言。正确处理讨论中出现的争论，随时捕捉学生发言中的闪光点，给及表扬鼓励。方向一：以应用为导向。方向二：以功能为导向。方向三：以原理为导向。四、展示结果 教师进展总结：1点评学生在讨论中的表现。2分析讨论结果。3对于不统一的问题，教师阐述自己的观点，注意：允许学生保存自己的意见。4 认真倾听、分析研究学生发言中的实质，把讨论引向深入。第 3 页 5控制好讨论的时间。设计意图：学习过程让学生分步走，给学生以梳理知识的过程，能够在有限的时间内，争取最大的效益。五、总结反思 今天我们一起研究了关于“机器人的话题，同
4、学们都非常认真，也得出了自己的结论。其实，“机器人就在我们生活中。一切技术的产生，都会改变我们的生活。就像 20 年前，我们不可能会想象到今天手机的普及。随着时间的推移，将会有更多新技术出现，他们会把我们的生活点缀得更加丰富多彩。作为本次研究的完毕，教师留给大家一个问题思考，你能大胆地想象一下，20 年后的机器人是什么样的呢？作业：及语文学科整合，想象作文：我希望的的“哆啦 A 梦。教学反思：第 4 页 第 2 课时 机器人的组成 教学目的：1.学习机器人的组成。2.能够掌握机器人组件的知识。“器官及人类的一样与不同点。4.通过交流，了解每一局部组件的主要原理与用途。5.培养学生的信息素养。6
5、.感受机器人的工作特点。7.尝试将机器人的各组件及实物对应起来。8.观察机器人实物，体会机器人的组成特点。教具准备：1、多媒体机房。2、极域教学系统。3、相关图片、课件。教学重点及难点：1.重点：机器人的组成知识。2.难点：学会将机器人实物及相应的组件联系起来。教学过程：一、复习及导入 师：上节课中，我们体验到了机器人的魅力，同学们能说说你最喜欢的机器人有哪些嘛？为什么喜欢呢？(学生发言)师：我们生活中充满了各种机器人应用的例子，今天我们就一起来研究机器人的组成的问题。(板书课题)二、新授一：播放相应的图片 师：翻开一幅机器人的“解剖图。(学生观察)第 5 页 师：机器人有哪些主要组成局部呢？
6、下面，同学们可以通过看书、或及旁边同学小声讨论的方式，并参考教材中的内容来学习。(教师巡视辅导)(学生自学教材中内容，并研究)生：答复机器人的组成。师：归纳并总结，给机器人的组成确定概念，并鼓励学生朗读稳固。三、稳固一：画线图 师：(播放机器人的构造图。)谁能为它们连连线？(学生练习)(注意：不能看书，凭印象作为判断标准)师：先请同学们翻开教材，看看你的连线对不对。师：同学们觉得要注意什么问题？(学生讨论)四、新授二：认识部件 师：机器人的内部有很多的部件，它们像我们人的器官一样，共同组合起来，完成很多种复杂的动作。(教师翻开一个机器人，请学生观察内部的组成，并范例演示)(学生观看教师的讲解)
7、提醒：注意分组的结合，保证每位学生都能够参及到学习过程中去。五、总结及回忆 师：今天我们讨论了机器人的组件与主要器官的组合，机器人是个复杂的个体，在复杂的器官中，最主要的就是这些部件了，当我们了解到原理以后，我们就可以跟机器人做朋友了，欢送大家继续走进机器人的世界。教学反思：第 6 页 第 2 课 机器人传动 教学目的：1了解学生机器人工作的根本原理。2了解学生机器人的构造特点。3掌握学生机器人的主要部件。4初步理解学生机器人编程软件的功能与作用。5培养学生的探索意识。6鼓励学生从新事务中体验乐趣，为今后的学习激发兴趣。7尝试接触实物，并能够感受其中的原理。教具准备：1、多媒体机房。2、极域教
8、学系统。3、相关图片、课件。教学重点及难点：1重点：学生机器人的根本工作原理。2难点：学生机器人的主要部件的学习。教学过程：一、展示及引入 师：上节课我们认识了机器人的组件与主要器官，同学们来回忆一下吧。(简单复习上一课的内容)师：这些是机器人身上非常重要的局部，它们共同配合，组成了机器人，我们的机器人才能动起来。除了以上的部件器官以外，机器人到底是怎样运动起来的呢？大家来猜一猜。(学生讨论：机器人运动的原理)师：今天，我们就来走进机器人的内部世界，看看它们是怎样运动的。第 7 页(板书课题)二、新授一：机器人工作的根本原理 师：在刚刚的讨论中，同学们关于机器人的工作原理有以下意见：(板书意见
9、)方向一：电池提供动力。方向二：计算机程序控制。方向三：芯片控制。(讨论：这三个主要方向里面，谁更加贴近机器人工作的原理呢？)途径一：到教材中找寻答案。途径二：到课件中找寻答案。(教师自由选择适宜的方式)师：我们来总结一下，到底机器人工作的原理是什么呢？(展示一次机器人的工作状态，结合课本知识，讲解工作原理)三、总结及回忆 师：观察教材中的机器人，看看它们像什么？与人类相比，有哪些区别？再思考一下，机器人的这些部件与平台软件之间有什么关系？教学反思：第 8 页 第 3 课 机器人平台 教学目的：“学生机器人平台软件。2.初步了解流程图的设置方式。3.理解软件的概念。“学生机器人平台软件。5.帮
10、助学生建立软件及机器人之间的知识链接。6.激发学生的学习热情。“编程的意义。8.尝试运行、设置编程软件。教具准备：1、多媒体机房。2、极域教学系统。3、相关图片、课件。教学重点及难点：1.重点：学习“学生机器人平台软件。2.难点：流程图的设置方式。教学课时：2 课时 教学过程：一、展示及导入第一课时 师：同学们，我们经过了四节课的学习，你们了解了哪些机器人的知识啊？能给我们介绍一下你的感受吗？学生：回忆自己的学习过程，并讨论自己的学习心得。师：在上节课的讨论中，有的同学曾经提出，机器人的工作不但依赖传感器，也要依赖于计算机的编程，这样机器人才能“安康地成长。今天就让我们来学习机器人编程。(板书
11、课题)第 9 页 二、了解“学生机器人平台软件 师：机器人的运动，不是在机器人本身所制定完成的，它必须要有强大的“后援团，这个就是“学生机器人平台软件 翻开相应的图片，介绍几种机器人平台 生：了解新界面。师：“学生机器人平台软件与我们过去学习过的哪些软件有相似的地方呢？1FrontPage 中网页的编写。2Word 中的流程图。师：它们有哪些相似的地方呢？1界面类似。2流程图的方式相似。师：它们有哪些不同的地方呢？阅读课本，寻找答案 教师最后引导总结，帮助学生找到其中的关键词 教学反思：三、运行编程软件第二课时 师：实战开场了，我们要为学生机器人编程了，首先得让它知道我们的意图，请观察以下得流
12、程：学生观察教师操作并总结 1翻开软件 教师介绍主要的界面。2新建程序 与原有软件类似之处。3设置系统 讲解传感器与串口的设置方法。4加载图形控件 第 10 页 讲解图形控件的概念。5设置属性 以“计算控件为例。6修改程序 移动、删除、复制、粘贴等操作 7编译程序 先保存程序，再编译程序。8下载程序 将机器人主板的接口及计算机接口相连，下载程序，注意“写入成功的字样。四、尝试并交流 教师参及考前须知：1讲解要详细，速度可调整，可以就共性的问题全班交流，也可以放手让学生互相交流。2关注学生的反响，及时调整讲课的频率，保证教学效果。有条件时，让学生参及到实际过程中去。五、总结 师：今天我们小组合作
13、，完成了一个程序的编写过程。局部同学还进展了展示。我们还对这些展示的作品进展了交流。大家有什么收获？生：讨论学习心得。师：在烟波浩淼的信息技术中，机器人的编程是应用较多的技术之一，在今后的学习中，我们要常常接触到它。它是非常可贵的技术，它改变了我们的生活，让我们身边多了许多丰富多彩的内容，从今天起，让我们好好学习，创作出优秀的作品，来不断充实我们的生活！教学反思：第 11 页 第 4 课 机器人行走 教学目的：1.认识与了解机器人直流电机的工作原理。2.学会编写机器人前进、后退与转弯的程序。3.学会编译、下载程序。4.以学生自学、合作学习的方式完成编写机器人行走程序。5.让学生学会观察、交流体
14、会。6.培养学生的创造性思维能力、探索精神。7.让学生在解决问题的过程中体会成功的快乐。8.利用所学的机器人知识解决现实生活中的应用问题。教具准备：1、多媒体机房。2、极域教学系统。3、相关图片、课件。教学重点及难点：1.重点：机器人前进、后退、转弯程序。2.难点：机器人左右转弯，将程序写入机器人。教学课时：1 课时 教学过程：一、导入新课 我们已经有了自己的机器要，但是如何使它进展行走呢？二、教学新课 1、机器要的前进。1学生自学课本相关内容。2师讲解：“学生机器人平台窗口，单击“文件F菜单中的“新建N命令，新建一个程序。第 12 页“直流电机控件按钮，在工作区中单击，生成“直流电机控件。拖
15、运它到“Main“控件的下文，使得它及Main控件相连。右击“直流电机控件，选择“属性命令，在弹出的“直流电机驱动控制对话框中进展设置。庙宇直流电机 1、直流电机 2的“运行方式为“0正转，“设定速度为“10”。“保存按钮，保存程序。2、机器要的转弯。1学生自学课本相关内容。2师讲解：a.新建程序。“直流电机控件，右击“直流电机控件，选择“属性命令，在弹出的“直流电机驱动控制对话框中进展设置。设定直流电机 1 的“运行方式为“0正转，“设定速度为“10”；直流电机 2 的“运行方式为“1停顿。3、机器人后退 1学生自学课本相关内容。2师讲解：“直流电机控件，右击“直流电机控件，选择“属性命令，
16、在弹出的“直流电机驱动控制对话框中进展设置。设定直流电机 1、直流电机 2 的“运行方式为“2反转，“设定速度为“10”。“昝控制，翻开“昝属性设置对话框，将“昝时间设定为“1000 毫秒。4、机器要的停顿 1学生自学课本相关内容。2师讲解：第 13 页“直流电机控件，右击“直流电机控件，选择“属性命令，设定直流电机 1、直流电机 2 的运行方式为“1停顿。“保存按钮，保存程序。3问：为什么要在程序中参加延时？5、下载程序。1学生自学课本相关内容。2师讲解：“编译按钮，进展程序编译。b.用下载线将计算机及学生机器人的主板接口连接，翻开学生机器人的电源开关，将学生机器人置于复位状态。“程序下载到
17、主控芯片按钮，将程序下载到学生机器人的主板芯片中。完成后关闭电源，拔下下载线。6、启动机器人。1翻开电源开关。2 当等待执行指示灯闪烁时，按下运行键，学生机器人运行。提示：如果学生柚木人在运行中出现错误，请重新检查程序是否有错，更改后再次保存、编译、下载。三、全课小结 本节课，我们学习了如何对学生机器人对待编程及下载，使学生机器人能前进、后退与转弯。请同学们在课后再自己进展测试。四、作业 1、完成课本上的“实践园 编写一个程序，让学生机器人按“Z字形路线行走。2、完成课本上的“成果篮“。教学反思：第 14 页 第 5 课 传感器 教学目的：1学习学生机器人的“主要器官。2能够了解传感器的主要功
18、能。3平等交流，掌握各“器官的作用。4能够建立正确的机器人整体概念。5学会正确对待传感器的工作方式。6激发对学生机器人这一信息媒体的学习热情。7尝试用人的“器官概念理解机器人的“器官概念。8为传感器的学习建立适宜的实践渠道。教具准备：1、多媒体机房。2、极域教学系统。3、相关图片、课件。教学重点及难点 1重点：学习学生机器人的“主要器官。2难点：理解传感器的功能。教学过程：一、引入新课 机器人也能像人类一样灵活地动作吗？二、教学新课 A、认识传感器 师：机器猫非常灵活，它是小主人公的好朋友，请你观察下它，看看它是怎么样让小主人 知道它的喜怒哀乐的呢？(播放机器猫的视频片断)(学生讨论)师：请答
19、复下面一组问题：第 15 页 1 机器人的“表情部件有哪些？2 机器人的“感觉部件有哪些？3 在机器猫的身上找一找，它们都藏在哪里了呢？传感器使得机器人认识外部环境，它们及人的眼睛、鼻子、耳朵与皮肤等器官起着相当的作用。传感器将从外界获取的信息转换成电子信号，传递到机器人的微控制器中。目前，用于学生机器人的传感器主要有光感传感器、触碰传感器、温度传感器与声音传感器。B、了解传感器的主要功能 师：机器猫可以完成很多复杂的工作，神奇极了，在现实的学生机器人身上，也能有这样的神奇。不过，它们运动的时候，可不是像我们人类一样，用手脚来运动，而是通过一个特别重要的器官来实现的，它就是传感器！让我们一起来
20、看看这个神奇的器官！知识小问答：1 传感器相当于人类的什么器官呢？2 传感器分为哪几种类型呢？3 每种类型的工作动力是什么呢？4 为什么机器人一定要有传感器呢？学生分小组讨论 C、实物进展详细的讲解。1灰度传感器 灰度传感器主要根据不同颜色的攀沿面对光的反射程度不同，光电三极管阴值也随之变化的特点进展检测。应用实例：机器人沿线行走。三、小结：今天我们了解了机器人的传感器，它能够帮助机器人像人类一样灵活的运动。第 16 页 教学反思：第 6 课机器人循光 1、新授 测光值“系统设置菜单中的“传感器设置命令，设置通道 1 为“灰度传感器。“条件循环控件。“灰度传感器控件在“条件循环控件中。设置属性
21、为“灰度传感器1 通道。“液晶显示控件，右击选择“属性，“第一行设置的“显示变量设置为“灰度传感器械1 通道。“保存按钮，保存程序。3下载程序“编译按钮，进展程序编译。b.用下载线将计算机及学生机器人主板接口连接，翻开学生机器人的电源开关，将学生机器人置于复位状态。“程序下载到主控芯片按钮，将程序下载到学生机器人的主板芯片中。完成后关闭电源，拔下下载线。4启动机器人。a.翻开电源开关。b.当等待执行指示灯闪烁时，按下运行键，学生机器人运行。D、学习知识屋 学生机器人的“大脑同许多电阻、电容与半导体等电子元件给成。机器人的嘴与感觉传感器就是机器人及外界通信的“器官。2、稳固及思考 师生讨论：第
22、17 页 1通过传感器测光值的实践，你有什么收获？你还希望让机器人做哪些动作？2你能画出机器人运动的流程图，并进展说明吗 3 如果请你设计、你会给机器人设置哪些传感器呢？它们各有哪些作用呢？3、作业 1、完成课后的“实践园。2、填写课本上的“成果篮。教学反思：第 18 页 第 7 课 机器人沿线行走 教学目的：1.了解沿线追踪比赛的规那么。2.了解灰度传感器的工作原理。3.学会在系统设置中添加灰度传感器，学会设置灰度传感器。4.学会设置单分支控制控件。5.以自主探究学习、合作学习的方式，掌握编写机器人沿轨迹线行走的程序。6逐步培养学生的创造性思维能力、探索精神。7.让学生在解决问题的过程中体会
23、成功的快乐。8.利用所学的机器人知识解决现实生活中的应用问题。教具准备：1、多媒体机房。2、极域教学系统。3、相关图片、课件。教学重点及难点：学会在系统设置中添加灰度传感器，学会设置灰度传感器，学会编程机器人沿轨迹线行走的程序，学会设置单分支控制控件。课时安排：2 课时。教学过程：第一课时 一、导入新课 前面我们已经学习了如何控制机器人，今天我们一起来进展一次机器人沿线追踪比赛。规那么：沿线追踪是指学生机器人从比赛场地中的起始区出发，在规定的时间内沿着指定轨道到达停顿区。二、教学新课 第 19 页 1、任务要求 1学生机器估规定的时间内，从起点出发，沿着一条封闭的轨迹环线行走，最后再回到起点。
24、2学生机器人出发前，其身体不得超过起始线。3 机器人必须沿着轨迹线行走，一旦机器人身体完全脱离轨迹线即为任务失败。4当裁判宣布机器人脱离轨迹线或机器人不能通过终点线时，操作员必须立刻停顿机器人。2、编写程序 1翻开“学生机器人平台“窗口，新建一个程序。2测量场地与轨迹线的感光值。3 自定义两个变量 Black,Max.变量 Black 表示场地与轨迹线感光值的中间值，并设定其初始值；变量 MAX 表示机器人在线的左侧MAX0、右侧MAX1或线上MAX2，并设定初始值为“2。4添加一个“条件循环控件，使得学生机器人不停地重复“检测前进。5单击“系统设置菜单中的“传感器设置命令，设置通道 1、通道
25、 2 都是灰度传感器。在工作区添加两个“灰度传感器控件，代表控制学生机器人行走的两灰度传感器，设置属性为“灰度传感器1 通道、“灰度传感器2 通道。6机器人在轨迹线上。添加一个“单分支控制控件，翻开属性对话框，设置属性为“条件 1：灰度传感器1 通道的值BLACK及“条件 2：灰度传感器2 通道的值BLACK“。再添加一个直流电机控件在该“单分支控制控件中，设定“直流电机 1与“直流电机 2的运行方式为“0-正转，“设定速度为“15。第 20 页 7机器人向左偏。8机器人向右偏。9机器人完全左偏。10机器人完全右偏 11保存并编译程序 3、下载程序、高度机器人 将编写好的程序下载到机器人上，并
26、高度机器人。三、评比 每个小组将机器人放在指定的比赛场地上，看看谁在最短的时间内完成任务。四、全班进展讨论、交流 将自己的学生机器人及其他同学的机器人进展比拟，你能发现哪些优点与缺点？五、全课小结 六、作业 填写课本上的“成果篮。教学反思：第 2 课时 1、导入 上节课，我们一起讨论了机器人向左偏或向右偏的情况。但由于惯性的作用，会使机器人的传感器完全脱离轨迹线，一种情况是完全左偏，另一种情况是完全右偏。那么机器人该怎样调整呢？2.、新授 1完全左偏调整。同学们思考一下，当机器人的传感器完全脱离轨迹线时，它的值是什么情况？如何知道机器人完全左偏呢？学生答复。第 21 页 当机器人检测到两个传感
27、器的值大于 black，并且 max=0时，表示机器人完全左偏，这时可以让左边直流电机加快速度，右边直流电机倒转，调整机器人在轨迹线上行走。学生看书自学。学生操作。2完全右偏调整。当机器人完全偏向右边时怎样调整呢？大家还记得当机器人向右偏时，max 设置的值吗？对了，当机器人向右边偏时，max=1。那么当判断到两个传感器都在白色区域，并且 max=1 时，就表示机器人是完全右偏了。那么怎么调整机器人呢？比照完全左偏的情况，也许你会受到启发。学生看书自学。学生操作。下载及调试 将编好的程序保存，下载到机器人中，并在测试场地进展调试，如果机器人存在问题重新调试程序。4、回忆及总结 1这节课上你最感
28、兴趣的是什么？2这节课还有那些内容你没有理解？教学反思 第 8 课 机器人机械手 教学目的：1.认识伺服电机，了解伺服电机的组成构造。2.了解伺服电机的工作原理。3.学会编写控制伺服电机的程序。4.以学生自主探究、合作学习为主，逐步培养学生的创造性思维能力、探索精神。第 22 页 5.让学生在解决问题的过程中体会成功的快乐。6.利用所学的机器人知识解决现实生活中的应用问题。教具准备：1、多媒体机房。2、极域教学系统。3、相关图片、课件。教学重点及难点：1.重点：学会编写控制伺服电机的程序。2.难点：计数循环控件的设置，学会编写控制伺服电机的程序。教学过程：一、导入新课 1、前面我们学习了如何使
29、学生机器人前进、后退、转弯，今天我们看看能不能使机器人跳舞给大家看。2、要实现机器人跳舞，要作用伺服电机。3、伺服电机是一种能根据指令到达特定位置的专用电机。伺服电机由一个直流电机、一个齿轮减速单元、一个轴位置传感器与一套控制电机运转的电路组成。二、教学新课 1、编写程序。1翻开“学生机器人平台窗口，单击“文件F菜单中的“新建N命令，新建一个程序。2添加“流程控制模块中的“计数循环控件，并连接“Main控件。右击“计数循环控件，选择“属性命令，在“固定次数的循环设定对话框中将“循环次数设定为“5次。3添加“伺服电机控件，翻开“伺服电机驱动控制对话框。选定“伺服电机 1，将“转动角度设为“180
30、；选定“伺服电机 2，将“转动角度设定为“100。第 23 页 4 添加“延时控件，翻开“延时属性设置对话框，将“延时时间设为“1000毫秒。5添加“电机控件，翻开“伺服电机驱动控制对话框。选定“伺服电机 1，将“转动角度设为“140；选定“伺服电机 2，将“转动角度设定为“130。6 添加“延时控件，翻开“延时属性设置对话框，将“延时时间设为“1000毫秒。7单击“保存按钮，保存文件。2、下载程序 1单击“编译按钮，进展程序编译。2 用下载线将计算机及机器人主板接口对接，翻开学生机器人的电源开关，将学生机器人置于复位状态。3单击“程序下载到主控芯片按钮，将程序下载到学生机器人主板芯片中。完成
31、后关闭电源，拔下下载线。3、启动机器人。1翻开电源开关 2当等待执行指示灯闪烁时，按下运行键，学生机器人开场动作。三、全课小结 1、现在让我们来欣赏我们的机器人跳舞给我们看吧！2、思考：如何使得学生机器人跳舞的动作幅度更大呢？四、作业 1、完成课本上的“实践园。编写一段程序，使得学生机器人边行走边跳舞。2、完成课本上的“成果篮。教学反思：第 10 课 机器人灭火 第 24 页 一、教学目标 1、知识目标：、了解机器人灭火任务。、知道简单 Pascal 的程序算法。、掌握通过机器人识别白线、机器人检测火焰等方法灭火的方法。2、能力目标：、简易灭火机器人的搭建。、火焰传感器的使用。、教会机器人寻找
32、火源完成简单灭火任务。3、情感目标：、培养学生的观察能力、动手能力、创造能力，养成良好的思维习惯。、通过对光学、计算机科学、机械原理以及美学等的综合运用，提高学生的综合运用。、通过竞赛机制，提高学生的竞争与合作意识，锻炼学生比赛时的灵活性。二、教学重点、难点 重点：灭火机器人的搭建。难点：、火焰传感器的使用；、通过 PASCAL 的程序算法为机器人编写程序；、下载程序到你的机器人内存中，进展实际轨迹场地调试。教学过程 1、引入：火灾是当今人类社会普遍关注的问题，它不仅威胁着人类的生命与财产平安，更影响到一个社会的稳定与开展。图12-1是我国研制的第一代灭火机器人。这类消防机器人适用于石油第 2
33、5 页 化工、油罐区、大型仓库等高温、强热辐射、易坍塌的危险场所，可防止人员伤亡。在这几课里，我们将利用教学机器人，模拟灭火过程。图 12-1 我国第一代灭火机器人 2、新课：灭火实验及场地简介 中小学机器人灭火实验是模拟现实家庭中机器人处理火警的过程，它要求制作一个由计算机程序控制的机器人，在一间模拟平面构造的房间里运动，找到一根代表房间里火灾点的正在燃烧的蜡烛并尽快将它扑灭。图 12-2 是机器人模拟灭火场地示意图(单位:cm)。图 12-2 机器人模拟灭火场地示意图 图中红色为火焰，蓝色为家具，黄色为搜救对象所在位置。3、简易灭火机器人的制作 为使问题简单化，我们假定一个简单任务：任务
34、1 机器人从房间门口启动，对准火焰方向，直线前进，进入火焰前的戒备线，停顿前进，扑灭火焰。这个任务非常简单，对机器人的要求是当“看见地面白线时，停顿运动，开起风扇扑灭火焰。为了让机器人能“看见火焰前的白色戒备线，我们需要给机器人安装一个地面灰度传感器。安装方法如图 12-3 所示，先将灰度传感器的调节器固定在主机箱上，再用一根铜柱将灰度传感器的探头固定在机器人小车的前方，使探头距地面约 1 厘米，以提高检测的准确度。灰度传感器可以用来检测物体外表的黑白程度，浅色物体灰度小，深色物体灰度大。对计算机来说灰度从 0 开场到 255，一共为分 256 个等级。机器人把灰度小于 125 的物体认作白色
35、浅色物体，灰度大于 125 的物体认作黑色深色物体。第 26 页 图 12-3 地面灰度传感器的安装 运行图 12-4 的程序可以显示被测物体的灰度：图 12-4 测物体的灰度 程序说明：程序中使用了赋值语句 i=analog(2)，功能将 2 号模拟传感器的返回值，赋给变量 i；print 是显示语句，显示语句可以显示字符串与变量的值，如 print analog(2)=显示字符串analog(2)=，而 print I 那么是显示变量 I 的值。注意要显示的字符串必须用引号引起来。请将图 12-4 所示的程序下载到机器人内存中，检测实际场地黑色区域与白线的灰度，并记录下来。在模拟机器人灭火
36、任务中，最平安、方便的灭火方式是给机器人安装一个电风扇，虽然在实际消防灭火中，这种方式不可取。如图 12-5 所示，我们把带动风扇转动的马达接在马达端口 2 上，一台简易的灭火机器人就安装安成了。图 12-5 简易灭火机器人 根据任务分析与机器人的搭建编写程序如下：图 12-6 简易机器人灭火程序 这里需注意的是程序中马达与灰度传感器的端口必须及机器人搭建一致。也就是说，假定你的灰度传感器安装在模拟端口 2 的，程序中的函数 analog(2)的端口号也必须是 2。这里的程序中假定戒备线白钱的灰度小于 125，在你的程序中，应以实际检测为准。事实上程序 12-6 永远没有完毕，只是因为灰度传感
37、器检测到白线后，关闭了所有马达，所以机器人停下来了。这样的程序构造叫“死循环，一般在编写程序时应尽量防止“死循环，之所以这样编写是因为在纳英特机器人操作系统的 PASCAL 子系统中，没有程序完毕语句。你能根据图 12-6 的程序画出机器人灭火的程序流程图吗？第 27 页 将图 12-6 所示的程序下载到你的机器人内存中，到实际场地试运行，观察机器人能否扑灭火焰。4、使用火焰传感器寻找火源灭火 程序 12-6 是机器人判断是否到达火源戒备线，从而决策是否停顿并开启风扇灭火。这样的算法有一个明显的问题就是如果机器人经过门口的白线，也会停下来，并翻开风扇。事实上，燃烧的物体会产生较强的红外线，根据
38、这一点，科学家用红外敏感型元件，做成了专门检测红外信号强度的传感器，这种传感器对火焰产生的红外线特别敏感，所以把它叫做火焰传感器。火焰传感器及灰度传感器一样也是模拟传感器，我们可以用函数analog(端口号)来读取火焰传感器的检测值。能寻找火源的机器人的搭建按照如图 12-7 所示的方法，把火焰传感器的探头安装在机器人的头顶，并将连接线接在机器人主机的模拟端口 3，它就变成了一个能寻找火源的机器人了。图 12-7 能寻找火源的机器人 5、探索活动：1、自制作一个简易灭火场地，并编写一个检测灰度与火焰值的程序，检测你的场地白线的灰度及火焰值；2、测试机器人，能否完成任务。教学反思：第 12 课
39、物联网就在身边初识物联网 教学目的：1、知识及技能(1)了解物联网的概念。(2)了解物联网应用的相关知识。2、过程及方法 通过实地观察、调查等途径，了解周边物联网技术的应用。第 28 页 3、情感态度及价值观(1)让学生养成遵守网络道德标准的良好习惯。(2)培养学生了解、学习使用物联网的兴趣与意识。教学重点及难点：1、重点：了解物联网的概念。2、难点：了解物联网应用的相关知识。教学准备：多媒体教学课件、因特网。教学过程：1、导入 1从古至今，人们传递信息的方式有哪些？这些传递信息方式都有哪些特点？(突出现代工具为人们传递信息带来的方便及快捷等优点)2刚刚我们了解了人及人之间的信息传递，那么，物
40、体及物体之间又是如何传递信息的呢？学生思考、讨论、交流。2、新授 教师：学习物联网。1介绍物联网概念 教师提出任务：生自读概念。物联网是新一代信息技术的重要组成局部。其英文名称是“The Internet of things。由此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：第一，物联网的核心与根底仍然是互联网，是在互联网根底上的延伸与扩展的网络；第二，其连接端延伸与扩展到了任何物品及物品之间，进展信息交换与通信。物联网通过智能感知、识别技术及普适计算、泛在网络的融合应用，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业开展的第三次浪潮。第 29 页 介绍物联网的三大特征。感知物体、信息传输、
41、智能应用。看图，提出问题：通过图画你看懂了什么 想想现实中物联网有怎样的应用？2 经历交流：把自己获得的物联网知识及大家分享。2了解物联网应用。自读课本 2-3 页，初步了解物联网在各方面的实际运用。播放相关的光盘内容。深入介绍，加深学生印象，使学生对物联网的应用有更加深入的了解。教师适当讲解物联网在智能家电、智能交通、智能物流、智能电网、智能环保、智能医疗、智能工业、智能农业、智能安防方面的应用。相关参考资料：智能家居：智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、平安防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施及家庭日程事务的管理系统，提升家居平
42、安性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。它融合了自动化控制系统、计算机网络系统与网络通讯技术于一体的网络化智能化的家居控制系统。智能家居将让用户有更方便的手段来管理家庭设备，比方，通过家触摸屏、无线遥控器、互联网或者语音识别控制家用设备，更可以执行场景操作，使多个设备形成联动；另一方面，智能家居内的各种设备相互间可以通讯，不需要用户指挥也能根据不同的状态互动运行，从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适及平安。智能交通：智能交通是未来交通系统的开展方向，它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在
43、大范第 30 页 围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。智能交通的开展跟物联网的开展是离不开的，只有物联网技术概念的不断开展，智能交通系统才能越来越完善。智能交通是交通的物联化表达。在该系统中，车辆靠自己的智能在道路上自由行驶，公路靠自身的智能将交通流量调整至最正确状态，借助于这个系统，管理人员对道路、车辆的行踪将掌握得一清二楚。智能农业：智能农业是指在相对可控的环境条件下，采用工业化生产，实现集约高效可持续开展的现代超前农业生产方式，就是农业先进设施及露地相配套、具有高度的技术标准与高效益的集约化规模经营的生产方式。它集科研、生产、加工、销售于一体，实现周年性、全天
44、候、反季节的企业化规模生产；它集成现代生物技术、农业工程、农用新材料等学科，以现代化农业设施为依托，科技含量高，产品附加值高，土地产出率高与劳动生产率高，是我国农业新技术革命的跨世纪工程。智能医疗：通过打造安康档案区域医疗信息平台，利用最先进的物联网技术，实现患者及医务人员、医疗机构、医疗设备之间的互动，逐步到达信息化。在不久的将来医疗行业将融入更多人工智慧、传感技术等高科技，使医疗效劳走向真正意义的智能化，推动医疗事业的繁荣开展。在中国新医改的大背景下，智能医疗正在走进寻常百姓的生活。3讨论：物联网技术在社会生产与生活中得到了广泛的应用，举例说明物联网技术给你的生活带来了怎样的体验与变化？3
45、、课堂小结 教师：这节课同学们学习了物联网技术，了解了物联网技术的概念以及其在实际生活中的应用。课后希望大家通过自己的观察、调查等相关的途径，更加客观清楚的认识物联网，了解物联网的技术应用，在生活实践中体验到物联网带给我们的方第 31 页 便与巨大作用。4、布置作业 完成实践园。通过实地观察、调查或网络搜索等途径，了解周边物联网技术的应用。教学反思：第 13 课智能楼道灯红外线传感器 教学目的：1、知识及技能：(1)认识红外线传感器及其作用；(2)了解红外线传感器的应用范围；2、过程及方法 通过实地观察、调查等途径，了解周边红外线传感器的应用；3、情感态度及价值观(1)让学生养成观察、调查的良
46、好习惯；(2)培养学生探索红外线传感器的兴趣与意识；教学重点及难点：1、重点：认识红外线传感器。2、难点：认识红外线传感器的应用。教学准备：多媒体教学课件、因特网。教学过程：1、导入 1大家是否还记得晚上回家，为什么刚走到你家门口，灯就自动亮了？2大家知道或者了解红外线么？3什么东西可以发出红外线呢，人体可以么？学生思考、讨论、交流。2、新授 教师：介绍红外线的知识与概念。1生介绍红外线知识。教师提出任务：生自读概念：任何物体都在发出红外线，红外线第 32 页 是一种肉眼 看不见的光线，正常人体能发出特定波长的红外线。红外线感应楼道灯又是如何工作的呢？课件动画演示 红外线探测范围 红外感应灯开
47、关 实验示意图 生自读课本了解相关原理与知识。经历交流：把自己的亲身经历及大家分享。2认识红外线传感器 自读课本，说说什么是红外线传感器。指名学生说出红外线传感器的优点与缺点。优点：无需直接接触、灵敏度高、反响快 缺点：探测范围有一定的距离与角度 红外线感应开关用于什么地方？适合在何处安装？课件演示介绍，加深学生印象，使学生对物联网的应用有更加深入的了解。4红外线传感器的应用 课件演示红外线传感器的应用，使学生了解其应用范围非常广泛。讨论：楼道灯自动点亮后，为什么需要延迟一段时间再自动熄灭？学生思考、讨论、交流。分组按要求完成探究屋的内容。填写表格，教师巡视指导、交流。3、课堂小结 教师：本节
48、课同学们学习了红外线传感器，认识红外线传感器以及其在实际 生活中的应用。课后希望大家通过自己的观察、调查等相关的途径，更加客观清 楚的认识红外线传感器，了解红外线传感器的技术应用，在生活实践中体验到红 外线传感器带给我们的方便与巨大作用。4、布置作业。课后完成实践园。通过实地观察、调查或网络搜索等途径，了解周边楼道开 关的控制方式，完成成果篮。教学反思：第 14 课 电子温度计温度传感器 第 33 页 教学目的：1知识及技能：认知温度传感器极其应用，了解湿度传感器。2过程及方法：通过观察实物与网络进展知识的学习。3情感态度及价值观：感受物联网在生活中的作用，激发了解物联网的兴趣。4行为及创新：
49、积极思考生活中的物联网，感受信息技术的作用。教学重难点：认知温度传感器极其应用，了解湿度传感器。教学过程：一、导入 同学们，在上节课的学习中，我们了解了红外线传感器，实际上我们生活中这样的传感器还有很多，你知道还有些什么的吗？大家说了很多，今天教师给大家带来了其中一样，大家看 看这是什么，你知道它使用的是什么传感器吗？出示课题：电子温度计温度传感器 二、温度传感器 这是在我们生活中常见的电子温度计，它使用的是温度传 感器，那么温度传感器是做什么的呢？大家一起看看书上的介 绍。能够探测物体温度及其变化并转换成电信号的电子器件叫 作温度传感器。大家思考一下，温度传感器的作用很明显与红外线一样是 用
50、来探测温度的，那么它能用在什么方面呢？小组讨论，并进展汇报 师：温度控制，还有探测环境，在一些环境中也可以搭配红外 做报警装置等等。它的用途也是相当广泛的。三、湿度传感器 在天气预报中，经常会出现温度与湿度的预报，这是因为 对种植业来说，湿度与温度同样重要。湿度指的是什么有同学知道吗？第 34 页 原来我们的空气，是有一定的水汽，水汽的多与少对环境 还是很有影响的，这也是很多铁制品，在放置一段时间后，会 生锈的原因，那么怎么样的湿度是适宜的呢，我们一起来看看 书上的介绍。学生观察书上的介绍，了解适宜的湿度数据。温度不控制，对生活的影响大家很容易感受到，那么湿度 如果不控制，对我们的生活是否有影