第3章 03环卫机器人（教学设计）-初中信息技术九年级同步教学设计+视频+图片（苏科版2018）

环卫机器人 课题：环卫机器人（第3章 第3课时或第4课时） 一、学科核心素养 通过多样项目活动，设计并实现“环卫机器人”的工作方式，培养学生的计算思维、提升学生的信息表达力。 二、教材分析 本课为苏科版初中信息技术教材9年级第3章《机器人——环卫机器人》项目实施的核心内容，需要学生能够整体设计特定功能的机器人，更加智能地服务生活。本节课引导学生整体分析机器人捡垃圾动作过程，将其分为找垃圾、抓垃圾、放垃圾三个步骤，再设计并实现各个功能。本节课注重引导学生自主测量伺服电机不同角度，找到实现抓、松、抬、低的角度，培养学生动手实践的意识，掌握使用一般器件实现机器人功能的方法。 三、项目主题 认识机械手、设计并制作“环卫机器人”捡垃圾等项目活动。 四、学情分析 教学对象为9年级学生，他们已学习了VB程序设计，掌握了程序编写设计的基本技能，同时经历过了前面“探测机器人”“智能电扇”的学习，已经具备设计实现机器人整体功能的能力。9年级学生对一般器材并不陌生，并且在本章前两个活动中认识了舵机，掌握了机器人循线，故本节课大胆放手让学生自主测量伺服电机不同角度，以实现捡垃圾的功能。师生讨论共同画出整体流程图，学生自己实现代码设计。 五、项目目标和教学要求 认识伺服电机，掌握伺服电机设置角度的方法；学生自己动手测量、实践，掌握一般器件实现机器人特定功能的方法；能将伺服电机应用到机械手的设计中，实现捡垃圾功能；体验机器人功能实现的整体设计、各个击破的思路与方法；激发学生运用信息技术的热情，让机器人为美好生活提供更多服务。 六、教学重点与难点 １．重点 （1）利用伺服电机不同角度实现捡垃圾功能。 （2）机器人捡垃圾整体功能的设计流程与代码实现。 2．难点 利用伺服电机不同角度实现捡垃圾功能。 七、教学方法与手段 采用教师讲授、演示、学生实践相结合的方法。 八、课时安排 １课时。 九、项目准备 多媒体网络教室 、器材（主控板、舵机、超声波传感器、有源蜂鸣器、光线传感器、红外线避障、灰度传感器、LED灯、LCD液晶屏）、学习任务单、教学课件等。 十、活动过程 （一）项目导入：理解“环卫机器人” 环卫工人在工作中捡垃圾、处理垃圾时有哪些困难或者问题？ 学生讨论并回答： 1．人工捡垃圾效率低，且不卫生。 2． 3． 4．…… 引出课题：前面我们已经实现了“扫地机器人”与“循线机器人”，今天我们一起来学习“环卫机器人”，让机器人更好地服务于生活。 （核心素养下的设计意图）从生活出发，通过讨论引导学生分析人工捡垃圾的困难，激发学生学习“环卫机器人”的热情，并为接下来的学习做铺垫。 （二）项目设计：搭建“环卫机器人” 1．项目分析 结构分析：机械爪、储物筐、车架等结构。 功能分析：循线走、找垃圾、抓垃圾、放垃圾。 表1 待解决的问题 功 能 核心设备 机器人固定线路行走 机器人循线 循迹传感器 机器人探测垃圾 探测机器人 超声波传感器 机器人捡垃圾（抓取、放下） 机械手 舵机 2．结构搭建 机械手：包括机械爪和机械臂。 （1）舵机（伺服电机）介绍：将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，它能精准控制速度和位置。 控制角度：0~180度。 （2）需要器材：两个舵机，一个控制抓取、一个控制升降；车架与储物筐；梁、销等结构，可以自行创意。 任务一：完成机械手和球筐的组装搭建。 （1）将机械手的机械臂与机械爪连接，完成后固定机械手到底盘。 （2）搭建车架与储物筐。 图1 （核心素养下的设计意图）培养学生整体设计的思维，并能分解成不同的具体功能；认识伺服电机，掌握机械手与框架的搭建。 （三）项目实践：制作“环卫机器人” 1．项目分析 机器人捡垃圾的流程图。 图2 2. 项目调试 任务二：分步实现机器人捡垃圾的过程。 （1）捡垃圾：测量并确定机械手抓垃圾与放垃圾的角度。 表2 结构 功能 代码 爪 松 抓 臂 抬 低 （2）探测垃圾：超声波距离传感器组装、连接、测距。 图3 （3）整体调试：实现“环卫机器人”前进过程中捡垃圾，并思考、解决以下问题。 表3 常见问题 原因 解决办法 不能准确地停在垃圾前方 很难夹住垃圾 不能准确地将垃圾放到筐中 （核心素养下的设计意图）学生自己动手测量、实践，掌握一般器件实现机器人特定功能的方法，并体验机器人从整体设计到各个击破的一般方法。 （四）项目完善与创新：创意“环卫机器人” 1．项目完善 加入机器人循线的功能，流程图如下： 图4 2．项目拓展 创意你的“环卫机器人”，以下供参考： （1）让你的“环卫机器人”与众不同