第1课 走进机器人世界 教学设计 2023-2024学年九年级下册信息技术
2023-11-01 13:27:52 学考宝 作者:佚名
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走进机器人世界
》教学目标
1.初步掌握简单机器人的搭建。
2.学会控制机器人的前进和后退。
3.体验搭建机器人、编程并仿真运行的过程。
》教学重难点分析
1.教学重点:初步掌握简单机器人的搭建,学会控制机器人的前进和后退。
2.教学难点:理解编程对机器人运动的控制过程。
学情分析
本节课授课对象是八年级的学生,可能很多同学都或多或少地接触过机器人,但对于到底什么是机器人,机器人到底从何而来等问题并不一定了解。同时,学生正处于好奇心强、探知欲强的年龄阶段,很多学生可能会对机器人非常感兴趣。
教学准备
1.教学环境
(1)软件环境:多媒体网络教学软件、Windows7操作系统、虚拟机器人软件。
(2)硬件环境:网络状态稳定的计算机教室。
2.教学资源
教学课件、“我的小车向前冲”任务、微视频。
教学过程
一、导入新课
什么是机器人?什么是虚拟机器人?虚拟机器人有什么神秘之处?它是如何进行搭建、编程、仿真的?让我们一起走进虚拟机器人世界,探索机器人的奥秘吧!今天我们一起学习《走进机器人世界》(板书课题)。
机器人(Robot)是一种由计算机控制,具有一定的人工智能,能代替人做某些工作的自动机械。虚拟机器人(BOTS),一般是指基于自然语言处理的智能会话系统,是融合了多元人工技术的智能机器人。
我们今天开始要学习的“IRobotQ 3D”虚拟机器人是一款虚拟仿真机器人平台,利用它可以进行机器人的各种学习。
二、走进仿真平台
(一)登录仿真平台
1.自主探究
如何登录仿真平台?请同学们根据以前所学知识自主探究。(教师提前告知学生登录账号、密码)
2.学生自主探究,教师巡视指导。
3.学生演示
(1)安装仿真平台。
(2)启动仿真平台,在登录页面输入用户名、密码,选择服务器,然后单击“Go!”按钮,登录虚拟机器人仿真平台。
(二)仿真环境探秘
1.登录平台后,打开“鲁教初中信息技术教材专区”,选择“无人驾驶新体验”任务。
2.单击右上角“未选择机器人”,选择相应的机器人。
3.单击右上角“未选择控制程序”,选择相应的控制程序。
4.选择房间并进入,开启仿真运行环境。
5.单击“开始”按钮开始仿真。
三、搭建机器人-我的小车向前冲
(一)进入操作界面
首先请大家登录平台,然后点击“搭建机器人”选项,进入机器人搭建操作界面。老师先来带着大家了解一下这个界面的基本功能划分。
模型面板:包含机器人所有模型,有控制器、驱动、安装块、传感器和其他5大类。
模型列表:列出各个模型分类中所有模型。
模板列表:用户创建的模板,模板可保存经常使用的模型组合。
菜单工具栏:有文件、功能和操作3个菜单,菜单下有相应的工具栏命令。
属性面板:在属性面板中设置直流电机、伺服电机、传感器的属性。
机器人信息:查看机器人零部件的数量,机器人的质量、尺寸等信息。
机器人编辑区:用于构建机器人的操作区,完成机器人零部件的安装等操作。
视角控制面板:调整查看编辑区的视角,完成视角旋转、缩放、移动等操作。
通过老师的介绍后,大家应该对这些功能区有所了解了。
需要注意以下几个问题:
1.机器人搭建首先需要选择好控制器,这是机器人的主体,没有控制器,其他的零件是无法起作用的。
2.控制器安装是有方向的,编辑区蓝色坐标轴的方向为机器人前方,学生容易出现错误。
3.在旋转3D视角时,切忌用鼠标左键进行拖动,这会改变机器人零件的实际位置,而应该使用视角控制按钮或者鼠标的右键和滚轮来进行视角切换。
4.轮子和电机安装在一起,电机再和控制器连接起来,而不是直接把轮子安装到控制器上。现在请同学们动动脑,动动手,从模型面板中选择自己喜欢的模型,放到机器人编辑区。注意视角的控制和安装点的点选,看谁能组装出属于自己的第一台机器人!
(二)活动探索
1.讨论机器人搭建,设想针对这样一个直行任务,我们需要搭建一个相应的机器人。那么大家觉得什么样的机器人比较适合这个场景,并且既简单又能快速完成任务呢?
学生小组讨论,汇报结果,形成共识,搭建一辆四轮汽车比较合适。
2.尝试搭建
根据讨论结果,学生尝试搭建一辆四轮汽车,选择合适的控制器、电机、轮子进行搭建。
学生可能会出现的问题:
(1)直接将轮子连接到控制器上的现象。要让他们明白轮子是靠电机进行驱动的,一定要把轮子和电机先进行连接,然后再安装到控制器上。
(2)在对电机进行命名的时候会出现混乱的现象,导致后期编程的不便。对学生进行规范,按照从左往右,从前往后的顺序对四个电机进行命名。教师在巡视指导过程中,发现问题,适时引导讲解。
3.学生自学微视频
通过微视频,解决搭建过程中出现的问题。
四、编写程序-我的小车向前冲
(一)学生活动探索
初步了解程序设计的基本方法后,我们来尝试编写一个最简单的机器人直行前进的程序。学生进行探索尝试。教师巡视。
这里会出现一个问题,就是程序编写界面中,学生在设置四个电机速度的时候会发现列表中没有电机可选择,由此引出端口设置。
(教你一招)
同学们在编写程序的时候发现电机列表中没有电机可选,也就无法进行速度的设置了,这是什么原因呢?(老师讲授机器人端口设置和程序编写的关系)。讲授完毕后,请学生返回到机器人搭建界面来完成四个电机的端口设置,进而完成机器人直行前进的程序编写。
(二)仿真调试
有了机器人和相应的程序,接下来我们就可以去前进任务场景中进行仿真了。请大家跟着老师一起进入到精彩的虚拟仿真世界吧!(教授场景仿真的方法)
(小试身手)
学生出现问题:明明设置了四个电机一样的速度前进,结果机器人一直在原地打转。
教师通过在机器人搭建界面中的实际演示,让学生明白左右两侧的电机是对称安装的,其旋转方向就会刚好相反。因此为了让机器人能够直行前进,应该把左侧电机进行反转设置。
问题解决后,学生继续操作,完成场景任务,并通过不断调试提高仿真成绩。
五、展示、小结
通过电子教室软件进行作品展示,学生点评,教师补充小结。