《搬運機器人》教學(xué)設(shè)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(lǐng)域出現(xiàn)的一項高新技術(shù)，涉及到了力學(xué)，機械學(xué)，電器液壓氣壓技術(shù)，自動控制技術(shù)，傳感器技術(shù)，單片機技術(shù)和計算機技術(shù)等學(xué)科領(lǐng)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(yù)期的任務(wù)，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(yīng)性。 課程設(shè)置這一項目，其一是讓學(xué)生了解當(dāng)代機器人在工業(yè)中的應(yīng)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(shè)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(shè)計思想，并且使機器人能完成簡單的項目任務(wù)。 學(xué)情分析 學(xué)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(wù)設(shè)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(shè)計。在 此基礎(chǔ)上設(shè)計節(jié)M乍搬運機器人，在設(shè)計上更能體現(xiàn)學(xué)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(shè)計。 情感態(tài)度價值觀 增強對結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)等技術(shù)思想的理解；激發(fā)對

3、機器人的興趣，加深對技術(shù)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(xué)法 教法 創(chuàng)設(shè)情境法：通過圖片、視頻等形式，實現(xiàn)將抽象任務(wù)形象化,通過角色扮演讓學(xué)生身歷其境的理解任務(wù)的要求與目標。任務(wù)驅(qū)動法：通過具體明確的任務(wù)驅(qū)動學(xué)生討論、交流，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、判斷能力、解決問題的能力以及自主學(xué)習(xí)、合作探究的意識。 學(xué)法 合作學(xué)習(xí)法：注重培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作精神，讓學(xué)生在討論中學(xué)習(xí)。探究學(xué)習(xí)法：設(shè)置探究問題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和自主學(xué)習(xí)能力。 （5分鐘） 活動內(nèi)容 學(xué)生活動 教師活動 觀看視頻，了解機

4、器人 兀 成任務(wù)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(yīng) 顏色靶心。 c4n口aI上 討論：機器人執(zhí)行什么任務(wù)，比賽的規(guī)則。 分組回答、補充。 提出任務(wù)：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(yù)；成功搬運一個貨物至對應(yīng)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(dāng)場比賽，每組三次機會，取最高分作為該組最終成績。 設(shè)

5、計意圖：通過任務(wù)驅(qū)動，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過幫助他人完成任務(wù)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(xué)生活動 教師活動 1'小組根據(jù)機器人執(zhí)行任務(wù)的過程，討論分析機器人應(yīng)具備的功能。 功能：循跡 定位 復(fù)位判斷 2、機器人應(yīng)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(yīng)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(wù)執(zhí)行過程逐一分析 引導(dǎo)學(xué)生明確各功能的具體用途。 組織學(xué)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(chǔ)?。? 車的 基礎(chǔ) 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(shè)計意圖：以具體知識點為引導(dǎo)，在情景任務(wù)的驅(qū)動下，帶著目的去學(xué)習(xí)相 關(guān)的知識點，學(xué)習(xí)效果更加深入，透徹。同時簡單的操 作可以一下子激發(fā)學(xué)生的 求知欲望，使其渴望應(yīng)用這一功能完成任務(wù)。 7 （三）利用NXT套件設(shè)計制作機器人。 （50分鐘） 8 活動內(nèi)容 學(xué)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(zé)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(dǎo)。 對組裝和編程遇到問題的小組給予指導(dǎo)，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(xué)生進行深入思考，自己討論出解決辦法?；蛘咦屍涞狡渌〗M請教，小組之間互相幫助'互相學(xué)習(xí)，互相探討，各取所長。 設(shè)計意圖：學(xué)生通過動手實踐，將所學(xué)知識學(xué)以致用，學(xué)中做，做中學(xué)，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(xué)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(shè)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(xué)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(shè)計意圖：通過課內(nèi)比賽的方式，培養(yǎng)學(xué)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(xué)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(xué)反思 本節(jié)課是在學(xué)習(xí)完nxt系列配套教程的基礎(chǔ)上，開展的一堂綜合應(yīng)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(shè)計主要體現(xiàn)出任務(wù)的競 技性和趣味性，考慮到學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)、動手能力的差異，采用多組合作的學(xué) 習(xí)方法，有利于分層教學(xué)的開展。教學(xué)中創(chuàng)建相對寬松的項目任務(wù)環(huán)境，使成 果多元化，更有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。 10