1、综合实践活动-机器人跨栏赛攀枝花市第二十五中小学校 杨年银一、教学内容分析：六年级下册教材后半部分内容，为智能机器人部分，主要依托机器人活动，培养学生对智能机器人的兴趣，了解现代机器人的发展趋势，循序渐进了解和掌握智能机器人的传感器和驱动装置的作用。综合实践活动-机器人跨栏赛是通过机器人跨栏赛活动，训练学生对机器人传感器、驱动装置、传感器控制等部件有更深刻的认识，加深计算机程序对机器人控制的理解。同时，通过本节课活动，培养学生的动手能力、学会与他人合作，增强团队协作精神。二、学生情况分析：小学六年级的学生对计算机的基本操作比较熟悉，喜欢接受新鲜事物对新奇的知识能够保持比较长久的注意力，这些特征
2、为学习智能机器人奠定了良好的基础。学生通过前面课程的学习，了解了智能机器人的“大脑”传感器和驱动装置的作用，初步认识了各类传感器（如声音、光敏、红外、温度、触摸）的功能及其对人类功能的模拟，初步理解了机器人各部分的功能和工作原理，如通过传感器搜集信息、通过程序来判断处理信息、控制外部动作等，学会了如何分析问题，编写程序，让机器人完成需要的任务。三、教学目标：1、知识与技能：通过对机器人的搭建、编程、下载、调试等操作，了解传感器、驱动装置、控制系统等部件的作用，体会计算机程序对机器人的控制作用，从而加深对计算机程序的理解。同时，通过为机器人编写程序，提高学生的逻辑思维能力、分析问题和解决问题的能
3、力。2、过程方法：1）通过任务需求分析，设计解决问题方案； 2）搭建机器人，编写、调试程序控制机器人的行为； 3）小组合作，互相促进。 情感目标：1、培养自主学习能力、小组合作学习的能力； 2、培养综合应用能力； 3、培养动脑、动手探索求实的学习习惯。四、重点难点：教学重点：跨栏机器人任务解决方案（机器人的搭建和程序的编制）教学难点：程序设计思路和编程，有效组织参赛队的竞赛活动五、教学策略：自主学习、探究学习、小组协作、讨论法六、教学环境及资源准备：智慧天下机器人套件 10 套，参赛用碱性电池，任务分工表、机器人搭建与调试记录表、记分表，记分笔，机器人跨栏赛场地，计算机网络环境，投影，ppt
4、课件、秒表等。七、教学过程设计：第一课时教学环节 教师活动 学生活动 设计意图新 师：上节课同学们搭建了能识路的机器人，学会了如何画出机器人完成任务的流程图，根据流程图编写程序并下载到机倾听、思考、回忆上节课通过提出将进行一课导入3分钟器人进行调试等操作。这节课开始，我想请同学们综合应用前面所学的机器人知识和操作，进行一个班级机器人运动会怎么样？师：既然举行运动会，就需要同学们了解清楚运动会项目的任务和要求。 （课件展示运动会项目任务）师：我们将要进行的运动会项目是机器人跨栏赛，要求同学们设计制作一台机器人，沿着一条长 600cm 宽 300cm 的跑道运行，过程中要跨越 2 个跨栏，到达终点
5、线后进行综合评分，总成绩最高者获胜。同学们有信心赢得这个项目的比赛吗？师：由于这个比赛项目涉及到机器人的搭建、编程和调试，所以我们将用 2 个课时来进行，这节课同学们根据跨栏赛任务和要求，探究讨论完成竞赛的方案，包括机器人的搭建、程序的编写和机器人运行调试等，下节课就进行正式比赛。的知识和操作。回答观察、思考倾听、回答倾听场班级机器人运动会，激发学生的学习热情。明确学习操作任务。学生自主学习探索活动7分钟下面就请同学们以学习小组（4 人为一个学习小组）为单位进行探究和讨论项目流程和规则（展示课件） ，同时分发场地、规则、评分细则资料以及各种记录表。一、自主学习活动一：熟悉机器人跨栏赛场地1、机
6、器人跨栏赛跑道为一张长 600cm，宽 300cm 的白色喷绘图纸，跑道分为起点线、竞速区、跨栏区和终点线。2、跨栏区大小 30cm12cm2cm，一共 2 处跨栏区，跨栏区内安放的栏架颜色为黑色。起点线和终点线宽度均为 2cm，颜色为黑色。3、机器人跨栏赛为室内竞赛项目，环境为冷光源、低照度，无磁场干扰，但不排除有外部的其它各种干扰。二、自主学习活动二：初步学习竞赛规则1、机器人在起始区或交接区摆放的位置，其“身体”的任何一部分不得超过起始边线。2、机器人的任何一部分到达终点线即为全部任务结束。3、参赛机器人必须由参赛队员（4 人学习小组）合作搭建和调试。4、竞赛过程中参赛队员可以控制机器人
7、的启动，但机器人启动后，参赛队员不得再触碰机器人进行干预，只能是让机器人自动运行完成规定任务，否则视为犯规，本轮竞赛成绩为0。5、机器人可以采用声音启动和其它方式启动。观察、思考自主学习提问通过安排三个自主学习活动，既让学生了解了竞赛活动场地及规则、判、罚分办法，又培养了学生的自主学习能力。为下面的小组合作探究机器人的竞赛方案作铺垫。6、机器人在运行过程中，其竖直投影不能超越跑道边线3 秒以上，否则视为比赛终止。7、机器人顺利完成所有任务后，其“身体”的任何一部分冲过终点线，计时结束，比赛完成。8、机器人在裁判员发出开始指令后，超过 10 秒没有启动或机器人运行时间超过 3 分钟以及机器人主动
8、轮同时脱离出跑道边沿线等，都判定为比赛终止。9、竞赛采用大循环，每队选手有三轮比赛机会，一轮完成后再进行下一轮比赛，取其中最好一次成绩为比赛的最终成绩。10、机器人的种类和数量不做限制，可以对机器人进行个性化设计，机身上要有明显的本队标志，机器人的最大尺寸（包括可伸展）部分，长 30cm，宽 30cm，高不限。三、自主学习活动三：初步学习评分细则1、总成绩（F）= 启动得分（S ） 跨栏得分（K） 机器人完成任务的时间得分（180-T） 基本人物分（B ）S 启动得分：机器人采用声音启动得 20 分，其它启动分数为 0。K 跨栏得分：机器人每跨过一栏，加 20 分。T 机器人完成任务的时间得分
9、：时间精确到 0.01 秒，时间最多为 180 秒，若参赛队未完成任务、比赛过程中放弃比赛或比赛终止，该时间均以 180 秒计算。B 基本任务分：该分数为 200 分。基本分只有在机器人顺利完成对应任务后才能获得，否则分数为 0 分。2、一轮比赛中，几个特殊情况的评分。机器人启动后，选手触碰机器人干预机器人的行为的，本轮成绩为 0。在 3 分钟内未完成基本任务的，基本任务分为 0 分。完成了基本任务，但时间超过了 3 分钟，基本任务分得200 分，时间分为 0。小组合作师：通过同学们自主学习，了解了机器人跨栏赛的场地和比赛规则，以及竞赛判罚分的细则。下面就请同学们以学习小组（4 人）为一个参赛
10、队进行合作探究，根据竞赛规则制定完成竞赛任务的解决方案，完成机器人的搭建、程序的编写和机器人运行调试。 （每个参赛队分配好了一套机器人散件）师：同学们合作时，请注意以下几点要求：（课件展示）1、首先，小组长牵头带领整个小组成员一起进行竞赛任务的分析，讨论并制定出适合本小组的合理竞赛解决方案。2、其次，小组成员协商好同学的分工和合作关系，比如可以让 2 个熟悉搭建的同学专门负责搭建机器人，另外 2 个同学负责程序设计思路、编写程序。 （之前已分发“记录表” ，要求学生做好任务分工记录）组 长（兼任） 搭 建 编 程 调 试倾听观察、思考小组结合教材上的参考方案，讨论本小组的方案、分工合作搭建机器
11、人和编写程序、调试、通过以4 人小组为一个参赛队整体参赛，充分发挥小组同学的聪明才智，既分工有合作，锻炼学生的小组合作与协作能力，大大缩短了从方案的制定到机器人的搭建与程探究学习活动25分钟备注：组员也可兼任几个任务。3、搭建和编写程序的同学要密切配合，注意马达、光电传感器的插线端口一定要和编写的程序一致，否则就会出错。为了小组密切配合完成整个任务，请认真填写“机器人搭建与调试记录表” （之前已分发到各小组）机器人搭建与调试记录表马 达 端口号左马达右马达光电传感器左中右光 值（测三次，取平均值）次 数 光 值 平均值12黑色光值312白色光值3调试情况记录4、下面给出一个完成任务的解决方案参
12、考（课件展示） ，也可参考教材 100-104 页的参考方案，但是希望各小组尽量发挥你们的聪明才智，做出的方案比这个更好，要有自己小组的特色，要有创新独特的设计。任务分析参考：机器人不能脱离赛道，行走尽量平稳。用最短的时间跑完整个赛道，同时要能正确识别“起跑线” 、“栏架”和“终点线” 。鉴于此，机器人在结构设计上既要考虑其运动的速度，要兼顾能在程序的控制下有效地防止机器人冲出跑到，还要考虑到怎样有效跨越栏架，程序要尽量精简。机器人结构设计参考改进机器人。填写“任务分工记录表”和“机器人搭建与调试记录表” 。序的编写，最后能很好地完成竞赛任务。程序设计思路程序流程图参考程序此方案为未设计用声控
13、方式启动，请同学们设计成可以实现声控启动。5、综合调试将程序下载到已搭建好的机器人到场地试运行，根据运行情况进行机器人的改进和综合调试。小组1、成果展示师：各小组轮流展示已经做好的跨栏赛机器人，老师和全班同学一起来评价（出示评价表并介绍评价标准） ，看哪个组完成得好，对完成得好的组进行肯定和表扬，同时对没有很好完成的参赛小组提出希望。参观、观察各小组设计制作的跨栏机器人，依通过对各小组机器人进行必要的展示活动展示总结5分钟作品评价表完成项目情况组 别 机器人搭建 程序编写机器人搭建是否有新意运行情况第一小组第二小组第三小组2、总结本课，安排下节课需提前准备的事项下节课我们将按参赛小组进行正式比赛，请同学们推选出6 个信得过的同学来做裁判，分别担任发令、边线巡视、跨栏、终点以及计时、记录等裁判工作。要求推选出的裁判同学为人正直，能公平公正处理事情。每个学习小组推荐一名，下节课上课前把推荐名单交给老师。据评价标准和老师一起评价。聆听并评价，以激励更多的小组大胆创新设计。
