《搬運機器人》教學設計

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1、課題:智能搬運 #### 項目分析 搬運機器人是近代自動控制領域出現(xiàn)的一項高新技術,涉及到了力學,機械學,電器液壓氣壓技術,自動控制技術,傳感器技術,單片機技術和計算機技術等學科領域,已成為現(xiàn)代機械制造生產(chǎn)體系中的一項重要組成部分。它的優(yōu)點是可以通過編程完成各種預期的任務,在自身結(jié)構(gòu)和性能上有了人和機器的各自優(yōu)勢,尤其體現(xiàn)出了人工智能和機器人的適應性。 課程設置這一項目,其一是讓學生了解當代機器人在工業(yè)中的應用與發(fā)展,理解搬運機器人的一般工作原理;其二是通過自己設計編程制作搬運機器人,理解傳感器的工作原理,掌握程序的設計思想,并且使機器人能完成簡單的項目任務。 學情分析 學生此前已

2、經(jīng)初步掌握了機器人的搭建技巧,能夠根據(jù)任 務設計制作簡單的機器人結(jié)構(gòu),同時對 機器人編程軟件NXT2.1 Programming也有了一定的認識,能 夠完成簡單的程序設計。在 此基礎上設計節(jié)M乍搬運機器人,在設計上更能體現(xiàn)學生的創(chuàng)新思維,以及編制程序的邏輯思維能力,同時由于課程結(jié)果評價的可視化及挑戰(zhàn)性.小姐誦討分丁與協(xié)作.在興加以及好奇心 三維目標 知識與技能 掌握機器人項目實現(xiàn)的一般方法和技巧;掌握程序的優(yōu)化方法。 過程與方法 能夠通過小組合作搭建具有一定功能的機器人結(jié)構(gòu);會對機器人結(jié)構(gòu)進行創(chuàng)新'優(yōu)化設計。 情感態(tài)度價值觀 增強對結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)等技術思想的理解;激發(fā)對

3、機器人的興趣,加深對技術的理性思考。 重難點 重占八、、 掌握項目中的程序編寫技巧和優(yōu)化方法。 難點 多條件判斷的實現(xiàn)。 三、教法學法 教法 創(chuàng)設情境法:通過圖片、視頻等形式,實現(xiàn)將抽象任務形象化,通過角色扮演讓學生身歷其境的理解任務的要求與目標。任務驅(qū)動法:通過具體明確的任務驅(qū)動學生討論、交流,培養(yǎng)學生的分析能力、判斷能力、解決問題的能力以及自主學習、合作探究的意識。 學法 合作學習法:注重培養(yǎng)學生的協(xié)作精神,讓學生在討論中學習。探究學習法:設置探究問題,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和自主學習能力。 (5分鐘) 活動內(nèi)容 學生活動 教師活動 觀看視頻,了解機

4、器人 兀 成任務的執(zhí)行過程,分析 比賽規(guī)則要求。 比賽規(guī)則: 1、小組合作完成比 賽項目,依次將 A\B\C\ D、E四個位置上的不同 顏色的貨物,搬運到對 應 顏色靶心。 c4n口aI上 討論:機器人執(zhí)行什么任務,比賽的規(guī)則。 分組回答、補充。 提出任務:觀看視頻,了解智能搬運項目的比賽流程和規(guī)則。 分析:智能搬運的比賽規(guī)則 3、全程自動完成,不得人為干預;成功搬運一個貨物至對應靶心得20分,未至靶心,按十環(huán)' 兩分為單位遞減算分,滿分100分。 4、比賽中途機器人運行偏差較大時可放棄當場比賽,每組三次機會,取最高分作為該組最終成績。 設

5、計意圖:通過任務驅(qū)動,激發(fā)學生的學習興趣,通過幫助他人完成任務的 不,#己I公布與月E兇壬口肉僅1次太;壯入;里壬早呆1號、1 (15分鐘) 活動內(nèi)容 學生活動 教師活動 1'小組根據(jù)機器人執(zhí)行任務的過程,討論分析機器人應具備的功能。 功能:循跡 定位 復位判斷 2、機器人應具備哪些功能結(jié)構(gòu)? 討論分析:歸納列舉主要 功能 明確各功能在項目中的 應用。 根據(jù)功能,討論機器人所 需的硬件結(jié)構(gòu)、功能結(jié) 根據(jù)任務執(zhí)行過程逐一分析 引導學生明確各功能的具體用途。 組織學生討論完成項目的機器人的結(jié)構(gòu)要求 小組構(gòu)。 討論: (1) 在原i? 有基i舉

6、礎小: 車的 基礎 上進 行結(jié) 構(gòu)改 建。:1 (2) J3 基本I£ 的循 跡功 能結(jié)]彳 構(gòu)。]f (3) j 定位、 抓取、 放置 所需 功能 設計意圖:以具體知識點為引導,在情景任務的驅(qū)動下,帶著目的去學習相 關的知識點,學習效果更加深入,透徹。同時簡單的操 作可以一下子激發(fā)學生的 求知欲望,使其渴望應用這一功能完成任務。 7 (三)利用NXT套件設計制作機器人。 (50分鐘) 8 活動內(nèi)容 學生活動 教師活動 組內(nèi)進行合理分工,完成機器人的結(jié)構(gòu)組裝以及程序的編寫、調(diào)試。 3個人一個小組,組內(nèi)分工

7、,分別負責搬運機器人的結(jié)構(gòu)組裝以及程序的編寫 小組內(nèi)個別指導。 對組裝和編程遇到問題的小組給予指導,提供多種解決方案供其參考?;蛘呓o予一定的啟示,啟發(fā)學生進行深入思考,自己討論出解決辦法。或者讓其到其他小組請教,小組之間互相幫助'互相學習,互相探討,各取所長。 設計意圖:學生通過動手實踐,將所學知識學以致用,學中做,做中學,小 組合作探究,實現(xiàn)知識內(nèi)化、升華的同時,在動手實踐能力、小組合作意識、倉IJ 20分鐘) 活動內(nèi)容 學生活動 教師活動 根據(jù)比賽規(guī)則小組逐一展示。 從機器人的結(jié)構(gòu)、功能、程序的設計等方面進行綜合評價,分析各組作品的優(yōu)缺點,找到改進方法。 小組間根

8、據(jù)評價表內(nèi)容,進行互評。 小組交流經(jīng)驗,與大家分享經(jīng)驗。 記錄比賽結(jié)果 組織學生進行經(jīng)驗的交流與分享。幫助沒有成功的小組分析他們失敗的原因所在。 總結(jié)回顧知識,為下節(jié)課做鋪墊。 設計意圖:通過課內(nèi)比賽的方式,培養(yǎng)學生的表現(xiàn)欲望以及競爭意識。小組 的經(jīng)驗交流既有成功的經(jīng)驗也有失敗的經(jīng)驗,重在反思,幫助學生 以更積極的態(tài) 度對待接下來的更大難度的挑戰(zhàn)。 七、教學反思 本節(jié)課是在學習完nxt系列配套教程的基礎上,開展的一堂綜合應用課, 旨在教授機器人項目開發(fā)的流程和方法。項目活動的設計主要體現(xiàn)出任務的競 技性和趣味性,考慮到學生的知識結(jié)構(gòu)、動手能力的差異,采用多組合作的學 習方法,有利于分層教學的開展。教學中創(chuàng)建相對寬松的項目任務環(huán)境,使成 果多元化,更有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。 10

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