2019-2020年蘇科版小學信息技術《第15課 傳感器》教案(選修).doc
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2019-2020年蘇科版小學信息技術《第15課 傳感器》教案(選修) [教學目的與要求] 1.學習學生機器人的“主要器官”。 2.能夠了解傳感器的主要功能。 3.平等交流,掌握各“器官”的作用。 4.能夠建立正確的機器人整體概念。 5.學會正確對待傳感器的工作方式。 6.激發(fā)對學生機器人這一信息媒體的學習熱情。 7.嘗試用人的“器官”概念理解機器人的“器官”概念。 8.為傳感器的學習建立合適的實踐渠道。 [課時安排] 建議安排2 課時。 [教學重點與難點] 1.重點:學習學生機器人的“主要器官”。 2.難點:理解傳感器的功能。 [教材分析與教法建議] 1.教材的地位與作用 本課是機器人部分內(nèi)容中,傳感器部分的重點章節(jié),起到承上啟下的作用。傳感器的學習在小學信息技術階段有著重要的意義,是學生理解學生機器人原理、設計學生機器人運動的重要環(huán)節(jié),對促發(fā)學生的整體概念形成有著舉足輕重的作用。 本課教學的重點內(nèi)容在于讓學生了解傳感器的原理和功能,促進學生的知識遷移。本課是前面知識的總結和提高,也是今后學習的基礎。 2.教學方法指導 (1)本課是練習學生創(chuàng)新能力的實踐課,要求學生盡可能多地使用本單元學習的技術。 (2)教師應該事先準備好學生制作機器人所需的素材、傳感器實物等。 (3)本節(jié)課的關鍵是“評價與共享”,這既是指技術上的評價,也是指資源上的共享。全班交流,小組內(nèi)研究。 (4)教師應合理安排好時間,交流部分是本節(jié)課的難點,既要運用準確的語言介紹作品,又要給予充分的時間讓學生接觸實物。 [參考資料] 傳感器是機器人和現(xiàn)實世界之間的紐帶。一般根據(jù)傳感器的工作特征,可以分為:光學傳感器(顧名思義就是對光產(chǎn)生反應的傳感器,比如紅外傳感器)、聲傳感器(比如microphone)、力傳感器(比如壓敏傳感器)、位置傳感器(比如陀螺儀)。 光傳感器: 光傳感器的范圍很廣,有最簡單的光敏電阻,就是光強度的大小改變電阻的阻值從而實現(xiàn)對光強度的感知,也有目前最復雜的攝像頭Camera。然而在我們機器人中,用得最多的是Infra-red 紅外傳感器,其中的紅外接近傳感器是機器人在運動過程中必不可少的傳感器,通過它,目前我們可以獲得機器人的在移動過程中與前面障礙物之間的距離,當然這距離非常短。不過,對于我們的機器人來說,這也是目前唯一的可承受的選擇。 還有一種目前比較有用的紅外傳感器是叫紅外探測器,它不同于上面的紅外接近傳感器,它沒有紅外發(fā)射器,只有一個紅外接受單元,由被測物體發(fā)出紅外信號。一般用來做熱感應用,比如人走近或者動物走進這樣的傳感器時,它就會產(chǎn)生信號。在生產(chǎn)安全領域用的比較多。對于我們嗎,最多就是有人走進的時候能夠作為一種感知手段來讓機器人獲得:“哇,有個發(fā)紅外線的家伙沖我走過來了”這樣的信息。 還有一種目前我們也能承受的是攝像頭,與之相配套的,能應用于機器人的識別軟件和硬件還相對比較少和昂貴,目前成熟的市場產(chǎn)品有美國卡耐基-梅隆大學開發(fā)的CMU-Camera套裝,但是價格較為昂貴。但是如果我們不用他們的套裝,自己開發(fā)的話,其它硬件投入相對少了,但是你要對計算機編程相當精通,而且難度相對很大。 力傳感器: 力傳感器是用來檢測碰撞或者接觸信號的,比如機械手的應用,當你放一個東西到機械手的時候,機械手自動抓住它,它就需要力傳感器檢測東西抓得緊不緊。典型的力傳感器是微動開關和壓敏傳感器。微動開關其實就是一個小開關,通過調節(jié)開關上的杠桿長短,能夠調節(jié)觸動開關的力的大小。用來做碰撞檢測這是最好不過了。但是這種傳感器必須事先確定好力的閥值,也就是說只能實現(xiàn)硬件控制。而壓敏傳感器是能根據(jù)受力大小,自動調節(jié)輸出電壓或者電流,從而可以實現(xiàn)軟件控制。 聲覺傳感器: 目前最多的也就是麥克風了。主要的問題是如何處理聲音信號。當前沒有一個比較好的聲音解決方案。超聲波傳感器和紅外接近傳感器很像,也屬于距離探測傳感器,但是它能提供比紅外傳感器更遠的探測范圍,而且還能提供一個范圍的探測而不是一條線的探測。也是目前用的最多的距離傳感器之一了。 位置和姿態(tài)傳感器: 機器人在移動或者動作的時候必須時時刻刻知道自己的姿態(tài)動作,否則就會產(chǎn)生控制中的一個開環(huán)問題,沒有反饋。位置傳感器和姿態(tài)傳感器就是這個用的。常用的有光電編碼器,由于機器人的執(zhí)行機構一般是電機驅動,通過計算電機轉的圈數(shù),可以得出電機帶動部件的大致位置,編碼器就是這樣一種傳感器,它一般和電機軸或者轉動部件直接連接,電機或者轉動部件轉了多少圈或者角度能夠通過編碼器讀出,控制軟件再根據(jù)讀出數(shù)據(jù)進行位置估計。還有一種是陀螺儀,這是利用陀螺原理制作的傳感器,主要可以測得移動機器人的移動加速度,轉過的角度等信息。 [參考教案] 1.引入 師:同學們,你們喜歡《機器貓》嗎?你最喜歡其中的哪個人物或一段故事情呢? 生:回答老師提問。 師:機器貓就是一種虛擬的機器人,它非常能干,可以幫助小主人公完成很多心愿。這些就是靠它靈巧的雙手完成的。今天,就讓我們來繼續(xù)學習學生機器人的小器官是怎么樣變出“大神奇”的。 (板書課題) 設計意圖:以“有知”喚醒“無序”,從實物入手,幫助學生克服學習新知識的恐懼心理。 2.新授一:學習機器人的“主要器官”(第一課時) 師: 機器貓非常靈活,它是小主人公的好朋友,請你觀察下它,看看它是怎么樣讓小主人 知道它的喜怒哀樂的呢? (播放機器貓的視頻片斷) (學生討論) 師:請回答下面一組問題: (1) 機器人的“表情”部件有哪些? (2) 機器人的“感覺”部件有哪些? (3) 在機器貓的身上找一找,它們都藏在哪里了呢? (學生回答問題,接合課本內(nèi)容,并討論) (觀察多組學生機器人的照片,介紹機器人的主要器官組成,有條件的情況下,可讓學生動手觸摸學生機器人) 設計意圖:用學生較為熟悉的實物作為切入口,幫助學生完成知識的遷移;在真實的環(huán)境中完成學習的環(huán)節(jié)。 3.新授二:了解傳感器的主要功能(第二課時) 師:機器貓可以完成很多復雜的工作,神奇極了,在現(xiàn)實的學生機器人身上,也能有這樣的神奇。不過,它們運動的時候,可不是像我們?nèi)祟愐粯?,用手腳來運動,而是通過一個特別重要的器官來實現(xiàn)的,它就是――傳感器!讓我們一起來看看這個神奇的器官! (學生看書,閱讀相關的章節(jié)) (教師輔導巡視) 知識小問答: (1) 傳感器相當于人類的什么器官呢? (2) 傳感器分為哪幾種類型呢? (3) 每種類型的工作動力是什么呢? (4) 為什么機器人一定要有傳感器呢? (學生分小組討論) 師:結合實物進行詳細的講解。 (學生觀察) 注意:此處學生適應有一定難度,教師可接合課件中的圖片進行詳細的講解,幫助學生適應過程。根據(jù)不同的生源特點,教師要采用不同的進度和頻率,保證學生的學習效果。 設計意圖:在理解、完成上個任務的基礎上,再次提升任務的難度,讓學生在此中領略知識的快感;將復雜的知識細化,幫助學生梳理已有的知識體系;用客觀形象來加深學生的理解;讓學生有機會和老師進行接觸,避免過于單調的學習交流。 4.總結與評價 師:今天我們學習了學生機器人的重要的器官傳感器,在后面的學習中,我們要常常接觸到它們,今天的機器人之所以能這么靈活,也和它有著密切的關系。除了教材中介紹的知識以外,傳感器還有很多種類,請回家查找資料。 設計意圖:幫助學生拓展知識面。 附送: 2019-2020年蘇科版小學信息技術《第20課 搭建機器人》教案(選修) [教學目的與要求] 1.通過自主探究學習、合作學習的方式,讓學生學會觀察、交流體會。 2.逐步培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力、探索精神,培養(yǎng)學生的動手能力。 3.讓學生在解決問題的過程中體會成功的快樂。 4.利用所學的機器人知識解決現(xiàn)實生活中的應用問題。 [課時安排] 建議安排2課時。 [教學重點與難點] 搭建機器人結構,編寫機器人程序。 [教材分析與教法建議] 1.教材的地位與作用 本課是學生在掌握前面知識的基礎上,先設計能解決問題的機器人,然后自由搭建機器人,最后編寫程序并調試。 學生以合作小組為單位進行劃分,先讓學生討論每個小組要用機器人解決的問題,要引導學生充分討論,要具有可行性,要與前面學習的知識相結合。在充分設計的基礎上進行搭建機器人,最后再編寫、調試、修改程序。 展示出每個小組搭建的機器人,最后評出最棒的機器人。 2、教學方法指導 本課建議用任務驅動法組織教學,讓學生在合作的環(huán)境中學習。- 配套講稿:
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- 關 鍵 詞:
- 第15課 傳感器 2019-2020年蘇科版小學信息技術第15課 傳感器教案選修 2019 2020 年蘇科版 小學 信息技術 15 傳感器 教案 選修
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