《搬運(yùn)機(jī)器人》教學(xué)設(shè)計(jì)

課題：智能搬運(yùn)#項(xiàng)目分析搬運(yùn)機(jī)器人是近代自動控制領(lǐng)域出現(xiàn)的一項(xiàng)高新技術(shù)，涉及到了力學(xué)，機(jī)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(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等學(xué)科領(lǐng)域，已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)體系中的一項(xiàng)重要組成部分。它的優(yōu)點(diǎn)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(jī)器的各自優(yōu)勢，尤其體現(xiàn)出了人工智能和機(jī)器人的適應(yīng)性。課程設(shè)置這一項(xiàng)目，其一是讓學(xué)生了解當(dāng)代機(jī)器人在工業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展，理解搬運(yùn)機(jī)器人的一般工作原理；其二是通過自己設(shè)計(jì)編程制作搬運(yùn)機(jī)器人，理解傳感器的工作原理，掌握程序的設(shè)計(jì)思想，并且使機(jī)器人能完成簡單的項(xiàng)目任務(wù)。學(xué)情分析學(xué)生此前已經(jīng)初步掌握了機(jī)器人的搭建技巧，能夠根據(jù)任務(wù)設(shè)計(jì)制作簡單的機(jī)器人結(jié)構(gòu)，同時對機(jī)器人編程軟件NXT2.1Programming也有了一定的認(rèn)識，能夠完成簡單的程序設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)節(jié)M乍搬運(yùn)機(jī)器人，在設(shè)計(jì)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(biāo)知識與技能掌握機(jī)器人項(xiàng)目實(shí)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(jī)器人結(jié)構(gòu)；會對機(jī)器人結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新'優(yōu)化設(shè)計(jì)。情感態(tài)度價值觀增強(qiáng)對結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)等技術(shù)思想的理解；激發(fā)對機(jī)器人的興趣，加深對技術(shù)的理性思考。重難點(diǎn)重占八、掌握項(xiàng)目中的程序編寫技巧和優(yōu)化方法。難點(diǎn)多條件判斷的實(shí)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(shí)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(biāo)。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(jī)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(xiàng)目，依次將ABCD、E四個位置上的不同顏色的貨物，搬運(yùn)到對應(yīng)顏色靶心。c4n口aI上討論：機(jī)器人執(zhí)行什么任務(wù)，比賽的規(guī)則。分組回答、補(bǔ)充。提出任務(wù)：觀看視頻，了解智能搬運(yùn)項(xiàng)目的比賽流程和規(guī)則。分析：智能搬運(yùn)的比賽規(guī)則3、全程自動完成，不得人為干預(yù)；成功搬運(yùn)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(jī)器人運(yùn)行偏差較大時可放棄當(dāng)場比賽，每組三次機(jī)會，取最高分作為該組最終成績。設(shè)計(jì)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(jī)器人執(zhí)行任務(wù)的過程，討論分析機(jī)器人應(yīng)具備的功能。功能：循跡定位復(fù)位判斷2、機(jī)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(xiàng)目中的應(yīng)用。根據(jù)功能，討論機(jī)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(xiàng)目的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)要求小組構(gòu)。討論：(1)在原i?有基i舉礎(chǔ)?。很嚨幕A(chǔ)上進(jìn)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(jì)意圖：以具體知識點(diǎn)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(diǎn)，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(jì)制作機(jī)器人。（50分鐘）8活動內(nèi)容學(xué)生活動教師活動組內(nèi)進(jìn)行合理分工，完成機(jī)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，分別負(fù)責(zé)搬運(yùn)機(jī)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(jìn)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(jì)意圖：學(xué)生通過動手實(shí)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(shí)現(xiàn)知識內(nèi)化、升華的同時，在動手實(shí)踐能力、小組合作意識、倉IJ20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(jī)器人的結(jié)構(gòu)、功能、程序的設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行綜合評價，分析各組作品的優(yōu)缺點(diǎn)，找到改進(jìn)方法。小組間根據(jù)評價表內(nèi)容，進(jìn)行互評。小組交流經(jīng)驗(yàn)，與大家分享經(jīng)驗(yàn)。記錄比賽結(jié)果組織學(xué)生進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)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?？偨Y(jié)回顧知識，為下節(jié)課做鋪墊。設(shè)計(jì)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(yàn)交流既有成功的經(jīng)驗(yàn)也有失敗的經(jīng)驗(yàn)，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(jī)器人項(xiàng)目開發(fā)的流程和方法。項(xiàng)目活動的設(shè)計(jì)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(xiàng)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