8.2 探寻机器人（第二课时）（教案）2025-2026学年高教版中职信息技术基础模块（下册）

8.2 探寻机器人（第二课时）（教案） 课 题 8.2 探寻机器人（第二课时） 课型 新授课 主备人 集体备课时间 课时安排 教授人 授课班级 授课时间 教学目标 1. 知识与技能 · 了解机器人在工业、医疗、农业、特种、物流等领域的典型应用 · 能分析机器人应用场景中的三大组成部分及其协作关系 · 了解2026年中国机器人产业最新突破：工业机器人汽车焊装主线大规模应用、防爆四足特种机器人全球首创、跨渤海无人机物流航线通航、50多种农用机器人全链条覆盖等 · 能初步分析机器人应用场景中的技术原理 2. 过程与方法 · 通过“机器人应用展厅探访”核心情境任务驱动，在沉浸式场景中感知机器人应用的多样化和专业性 · 通过实际案例分析和小组探究，培养分类归纳、对比分析和技术原理辨识的能力 · 通过AI辅助构思机器人应用方案，体验人机协同的新型学习模式 · 通过小组合作探究，培养协作表达和信息整合能力 3. 情感态度与价值观 · 感受机器人对社会生产生活方式的深刻变革，激发对机器人领域的探索兴趣和职业向往 · 了解我国机器人在工业、特种、农业、物流等领域取得的重大突破，增强民族自豪感和科技自信 · 理解机器人应用拓展带来的产业变革与社会影响，初步建立科技伦理意识 教学重点 · 机器人在工业、医疗、农业、特种、物流等领域的典型应用案例 · 机器人应用场景中的三大组成部分及其协同工作机制 教学难点 · 理解机器人在不同行业应用中的技术原理与作业逻辑 · 分析机器人应用中“效率提升”与“人力替代”的关系 学习策略 情境教学法、任务驱动法、案例分析法、小组合作探究法、演示法 设计理念与创新点 1. 以“机器人行业应用展厅探访”为核心情境任务贯穿全课，学生在“参观展厅”的沉浸式场景中完成五个展区的感知任务 2. 采用“探—析—创—辨”四阶递进教学链：探应用→析技术→创方案→辨影响，让教学过程从感知到分析到创作到思辨层层递进 3. 通过“应用诊断专家”任务，帮助学生在具体场景中理解三大组成部分的协同运作机制 4. 通过“机器人应用连连看”快速配对活动，巩固应用领域与机器人类型的匹配认知 5. 融入2026年国产机器人产业最新突破，增强课堂的时代感和民族自豪感 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 情境唤醒 “上节课大家参观了机器人博物馆，了解了机器人的基本构造和三段进化历史。今天，我们收到了一封来自‘2035未来职场’的邀请函——邀请我们前往一所‘未来职场机器人应用展厅’，探访机器人已经在哪些行业替代人类完成了那些最危险、最重复或最需要高精度的任务。” 回顾8.2.1所学，对接下来的应用探访产生好奇 延续8.2.1情境，以“未来职场探访”激发学习兴趣 明确任务 分发任务书：“今天我们将作为‘机器人应用探访员’，探访五个行业展区——工业制造、医疗健康、智慧农业、特种作业、物流运输。完成三项任务：①看看机器人都在哪些行业‘找工作’了；②搞清这些行业机器人靠什么技术原理完成手头工作；③体验用AI工具帮我们构思机器人的下一个新应用。完成这三步，你就是合格的‘机器人应用探访员’！” 查看任务书，明确三项探访任务 以角色代入激发学习动力 工业机器人结构拆解 逐层拆解焊接工业机器人的核心组成——①机械机构：六轴关节式大负载机械臂。六轴机械臂的每个关节各由一个独立伺服电机驱动，通过6个轴同时联动旋转在三维空间中完成任意方向的焊枪姿态变换。②传感装置：焊缝跟踪视觉系统+力矩传感器。视觉系统扫描每一片钣金件的焊接接缝并将其与预设轨迹进行比对，力矩传感器实时感知焊枪施压深度以保证焊点熔深的一致性。③控制系统：焊装工艺参数控制+轨迹规划AI算法。控制系统同时负责调整每道焊点的焊接温度和焊缝长度、并根据视觉反馈自主修正焊枪下次触碰的路径坐标。正是传感装置持续将焊点质量的实时检测信号反馈给控制系统，控制系统再根据这些信号逐道微调下一次焊接动作的参数——整条焊装线正是靠三层结构间的高速信号闭环实现了数百个焊点在每一次精准触碰后对下一次触碰的动态优化 倾听讲解，结合8.2.1已掌握的“机械机构+传感装置+控制系统”三层结构 分析框架对当前工业机器人的具体功能进行逐项对应 医疗机器人应用讲解 讲解医疗机器人的典型应用及其三大组成部分的技术协同。当前医疗机器人最主要在泌尿外科、胃肠外科和妇产科三大专科中为外科医生提供手术辅助。日常最典型的应用之一是腹腔镜微创手术——过去需要由主刀医生自己在显示屏上找到患者病灶的微小三维位置后手动长距离反复操作，现在机器人可以替医生完成第一次去触达和定位这些病灶——微创手术机器人依靠多关节、多型号的微型手术臂，每次只切开几个毫米级的微型通道，将超小型3D立体视觉探头深入患者体腔，在显示屏上将图像放大至肉眼下的10倍显示在医生眼前——医生通过操纵台上的手柄和脚踏开关，通过算法过滤掉手部正常的微小生理抖动后，将每一次精准的切割、分离和缝合动作映射到微型机械臂的前端。而机器人视觉系统在此过程中完成了病变区域高亮标记、内置力反馈传感器避免牵拉力过大致伤、以及机械臂限位器防止术中动作超出安全工作区的多重技术协同 记录医疗机器人的核心技术原理——多关节微型机械臂、3D高倍视觉系统、生理抖动过滤算法 理解机器人在医疗产业的使用 任务一：机器人应用连连看——“连一连” 发放任务书上的“机器人应用连连看”配对卡,限时120秒将8个机器人应用场景与对应的行业领域和工作类型配对——(1) 吉利汽车焊装车间的点焊机器人→工业制造·焊接/装配；(2) 腹腔镜微创手术中的微型机械臂→医疗健康·精细操作/外科辅助 小组快速讨论配对,在任务书上连线并标注判断理由 将行业应用知识转化为即时辨析能力，检验各行业机器人差异化功能特征的掌握情况 任务二：机器人应用诊断——“诊一诊” 发放任务书上的“机器人应用诊断单”,两组场景任选其一完成作业诊断分析——农业采摘机器人如何确保不损伤果实:填写传感装置(视觉成熟度识别+果梗定位)→控制系统(成熟度判断算法+运动轨迹规划)→机械机构(柔性仿生机械臂+可更换夹爪+收集管道保护);工业焊接机器人如何在车身焊装线上保证几千个焊点的精度一致性:填写传感装置(焊缝跟踪视觉+力矩传感)→控制系统(焊接工艺参数控制+AI路径修正)→机械机构(六轴高精度机械臂+伺服电机) 小组讨论完成诊断单,逐项填写各机器人的三大组成部分在执行当前任务时的具体技术配置和功能角色并标注作业流程，完成后交换互审 将8.2.1所学的三大组成部分结构式分析方法与8.2.2的行业应用场景进行跨课时整合 任务三：AI辅助机器人应用方案设计——“创一创” 发放任务书上的“机器人应用方案设计卡”。各小组从三个备选问题场景中自选一个——场景A(校园食堂每天产生大量餐厨垃圾需要有人逐桶清运和清洗)、场景B(图书馆闭馆后每层数十张书架需要逐一归位散落图书并排查损坏)、场景C(台风暴雨后部分老旧教学楼外墙多处石砖松动，需要高空逐块检查并做标记)——为该场景设计一款具备行业应用可行性的机器人方案。方案须包含三大组成部分的具体配置(至少列出2种传感器选型及其选型理由、运动机构的类型与驱动力来源、控制系统的主要功能模块)以及该机器人最擅长的作业场景和使用限制。允许使用AI工具输入“帮我构思一款用于XX场景的机器人,请列出它在机械结构、传感器和控制系统三方面的主要配置和性能参数”获取一组参考方案作为创意起点,但各组必须在此基础上自行设计至少2项区别于AI方案原有功能的新增功能模块 各小组选定场景讨论设计方案,填入方案设计卡——机械机构(移动底盘+末端执行器类型)、传感装置(列出具体的传感器型号及其用途说明)、控制系统(AI算法类别/地面调度平台/自主避障能力)以及产品名称和定位Slogan。 使用AI辅助设计自动生成初始方案+人工独立增加新功能的组别在方案卡末栏标注“本方案使用国产AI工具辅助设计+X%由全组独立修改并增加N项定制功能模块” “AI辅助+人工修改”双轮驱动的应用方案设计——将AI辅助工具定位为“快速生成基础框架效率工具”而非替代人工独立决策，各组必须对AI生成的初稿进行功能增减和可执行性验证后方可定稿 成果展示 选取2个小组代表上台投屏展示——①“机器人应用连连看”配对结果及判断理由；②“机器人应用诊断单”的完整诊断分析(选展示2个案例)；③“AI辅助机器人应用方案设计”的最终方案和创意特色；④伦理讨论记录卡的核心建议 小组代表展示并讲解，其他小组认真倾听并在评价表中记录关键对比数据 锻炼表达与展示能力，促进组间经验交流和知识互补 多元评价 组织自评与互评，教师进行点评总结。重点评价——①连连看配对准确度及归类理由的充分性；②应用诊断单中三大组成部分功能分析的准确性；③设计方案的技术可行性和创意表现力以及AI辅助创作占比标注的完整性；④伦理讨论记录的可执行性和社会适配度 进行自我评价和小组互评，填写评价记录 构建多维评价体系，将技术分析能力、AI协作意识和伦理思考深度纳入评价维度 板书设计 板书设计：8.2.2 探访机器人应用 一、机器人行业应用全景图 · 工业制造：汽车焊接·电子装配——新松近百台机器人首破汽车焊装主线“禁区” · 医疗健康：微创手术·骨科关节置换——多关节微型腕足+手术机器人系统 · 智慧农业：采摘·巡检·植保——视觉识别+柔性仿生机械臂+AI成熟度判断 · 特种作业：巡检·消防·排爆——防爆四足获亚太最佳特种机器人奖 · 物流运输：无人配送·跨境空运——首条跨渤海无人机物流航线，340公里/2小时 二、行业应用分析三步法 ① 分行业（这台机器人属于哪个行业/场景？）→ ② 拆组成（三大组成各承担什么任务？）→ ③ 辨差异（传感器/执行机构/运动方式各有什么行业差异？） 三、机器人应用与中国力量 新松·汽车焊装主线全线部署｜寿光菜博会·50多种自主农用机器人 四、8.2节递进链 走近机器人（结构层·是什么）→ 探访机器人应用（应用层·怎么用） 教学反思 （课后填写） · 教学目标达成度分析 · 学生对信息技术发展历程的理解情况 · 小组讨论环节的参与度和效果 · 课程思政融入的自然度 · 改进措施与建议 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $