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

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。