《智能机器人的工作过程—智能机器人的控制与人机交互》（教学设计）-2025-2026学年六年级下册信息技术清华版（贵州）

《智能机器人的工作过程—智能机器人的控制与人机交互》教案-2025-2026学年清华版（贵州）（新教材）小学信息技术六年级下册 一、教学背景 本课是第三单元第二课，承接上节课“智能机器人的应用”，从“外部应用”深入到“内部原理”，聚焦智能机器人的工作过程、控制方式与人机交互。学生已掌握机器人分类与应用，对“机器人如何接收指令、如何工作、如何与人互动”充满好奇，本课通过具象化讲解、流程拆解、案例分析，帮助学生理解机器人“感知—决策—执行—交互”的完整逻辑，为后续编程控制、项目实现奠定原理基础，贴合六年级学生从“认知表象”到“理解本质”的认知进阶。 二、教材分析 教材以“感知—决策—执行”为核心工作流程，类比人类“眼耳看听—大脑思考—手脚行动”，将抽象原理具象化。先讲解机器人三大核心组成（传感器、控制器、执行器），再梳理完整工作过程，接着介绍遥控控制、自动控制、程序控制三种控制方式，最后讲解语音、触控、图像、指令四类人机交互方式。教材结合教育机器人、服务机器人案例，注重“原理+实践”联结，渗透计算思维、信息意识与数字化创新素养，逻辑清晰、层层递进，符合六年级学生具象思维为主的特点，突出“过程与控制”的核心知识。 三、核心素养教学目标 1. 信息意识：理解智能机器人“感知—决策—执行”的完整工作过程，知晓传感器、控制器、执行器的功能，感知机器人信息流动与控制逻辑。 2. 计算思维：能拆解机器人工作流程，区分三种控制方式的差异，梳理“输入—处理—输出”的控制逻辑，初步形成“过程与控制”的系统思维。 3. 数字化学习与创新：能结合教育机器人案例，模拟机器人工作流程，体验人机交互方式，初步形成理解智能系统、探究技术原理的能力。 4. 信息社会责任：了解机器人控制与交互的安全规范，树立安全使用智能机器人的意识，体会技术原理对应用的支撑作用。 四、教学重难点 1. 教学重点：掌握智能机器人“感知—决策—执行”的工作过程，理解传感器、控制器、执行器的功能，区分三种控制方式。 1. 教学难点：理解“感知—决策—执行”的内在逻辑关联，掌握人机交互的方式与原理，建立完整的机器人工作系统认知。 五、教学过程 （1） 复习导入：联结旧知，引出新知 师：上节课我们认识了六大类智能机器人，谁来说说服务机器人有哪些应用？ 生：扫地、导览、测温、送药等。 师：那大家想过吗？扫地机器人怎么知道哪里有灰尘？导览机器人怎么听懂我们的问题？它们是怎么按照指令工作的？ 生：不知道，它们有“眼睛”和“大脑”吗？ 师：今天我们就学习《智能机器人的工作过程——智能机器人的控制与人机交互》，揭开机器人的“工作密码”。 设计意图：复习上节课核心知识，通过问题引发认知冲突，激发探究原理的兴趣，自然衔接新课，明确学习主题。 （2） 探究新知一：机器人的三大核心组成 师：智能机器人能工作，离不开三个“法宝”，看教材讲解——传感器、控制器、执行器。 1. 传感器——机器人的“眼耳皮肤”（感知器官） 师：教材定义：传感器是机器人的感知器官，负责收集外界信息，就像我们的眼睛、耳朵、皮肤。 教材案例： 1. 红外传感器：感知障碍物、距离（扫地机器人避障） 1. 声音传感器：接收声音指令（语音机器人） 1. 温度传感器：感知温度（测温机器人） 1. 视觉传感器（摄像头）：识别物体、人脸（导览机器人） 师：传感器的作用：感知环境、收集数据、传递信息，没有传感器，机器人就是“瞎子聋子”。 2. 控制器——机器人的“大脑”（核心中枢） 师：第二个法宝——控制器，是机器人的“大脑”，负责处理信息、分析指令、做出决策。 教材讲解：控制器接收传感器传来的信息，按照预设程序或指令分析判断，决定机器人做什么、怎么做。 师：就像我们听到声音后，大脑思考怎么回应，控制器就是机器人的“大脑中枢”。 3. 执行器——机器人的“手脚”（行动器官） 师：第三个法宝——执行器，是机器人的“手脚”，负责执行控制器的指令，完成具体动作。 教材案例： 1. 电机：让机器人移动、转动（机械臂、轮式机器人） 1. 机械爪：抓取物体（工业机器人） 1. 扬声器：发出声音（语音机器人） 1. 显示屏：显示信息（导览机器人） 师：执行器的作用：落实决策、完成动作、输出结果。 师生互动总结： 师：三大组成分别对应什么功能？用一句话概括。 生：传感器（感知）、控制器（决策）、执行器（执行）。 师：完成教材“三大组成功能表”填写。 设计意图：用“器官类比”讲解核心组成，紧扣教材案例，通过师问生答、表格梳理，让学生理解各部分功能，化抽象为具象，落实信息意识。 （3） 探究新知二：智能机器人的完整工作过程（教材核心） 师：三大组成配合，形成机器人完整工作过程，教材总结为：感知信息→决策分析→执行动作。 1. 流程分步讲解（教材拆解） 1. 感知阶段（传感器）：机器人通过传感器收集外界信息（如声音、图像、温度、障碍物）。 2. 决策阶段（控制器）：信息传给控制器，大脑分析、判断、生成指令。 3. 执行阶段（执行器）：执行器接收指令，完成动作（移动、说话、抓取、显示）。 2. 教材案例深度分析（扫地机器人） 师：以教材案例“扫地机器人避障”为例，完整流程： 1. 感知：红外传感器感知前方有障碍物（收集信息） 1. 决策：控制器分析“有障碍，不能前进”（生成指令） 1. 执行：电机控制机器人转向、绕行（完成动作） 师：再比如“语音导览机器人”： 1. 感知：声音传感器接收“讲解黄果树瀑布”的语音指令 1. 决策：控制器识别指令、检索讲解内容 1. 执行：扬声器播放讲解语音、显示屏显示图片 3. 师生互动模拟 师：我们模拟“机器人接水”流程： 生1（传感器）：感知“水杯空了”的信息 生2（控制器）：分析“需要接水”，发出“移动到饮水机、打开开关”的指令 生3（执行器）：控制机器人移动、接水 师：三个环节顺序不能乱、缺一不可，形成闭环工作系统。 设计意图：分步拆解工作流程，结合教材案例、模拟活动，让学生理解内在逻辑，突破教学难点，培养计算思维与系统观念。 （4） 探究新知三：智能机器人的控制方式 师：机器人的工作需要“控制”，教材介绍三种控制方式：遥控控制、自动控制、程序控制。 1. 遥控控制（手动控制） 教材定义：通过遥控器、手机APP手动发送指令，控制机器人动作。 案例：遥控玩具机器人、遥控无人机、遥控小车。 特点：人直接控制、实时操作、适合简单临时任务。 2. 自动控制（自主控制） 教材定义：机器人预设程序、自动感知、自主决策、自动执行，不需要人实时控制。 案例：扫地机器人自动清扫、测温机器人自动巡检、工业机械臂自动作业。 特点：自主运行、无需干预、适合重复性任务。 3. 程序控制（编程控制） 教材定义：提前编写程序，下载到机器人控制器，机器人按程序指令工作。 案例：教育编程机器人、舞台表演机器人、工业流水线机器人。 特点：精准可控、可重复、可修改程序、适合复杂任务（我们后续学习的核心）。 4. 对比区分（教材表格） 师生共同完成教材对比表： 控制方式 控制主体 特点 典型案例 遥控控制 人手动 实时操作、灵活 遥控玩具机器人 自动控制 机器人自主 无需干预、自动 扫地机器人 程序控制 预设程序 精准、可修改 教育编程机器人 设计意图：分方式讲解，结合案例、对比表格，帮助学生区分差异，理解不同控制方式的适用场景，落实计算思维培养。 （5） 探究新知四：智能机器人的人机交互（教材拓展） 师：机器人和人类交流的方式叫人机交互，教材讲解四种常见方式。 1. 语音交互 教材案例：对导览机器人说话，机器人语音回应；语音控制机器人动作。 方式：人说话→机器人听→机器人回应。 2. 触控交互 教材案例：点击机器人屏幕、按钮，选择指令（如教育机器人功能选择）。 方式：手指触摸、点击操作。 3. 图像/视觉交互 教材案例：摄像头识别手势、人脸、物体，机器人做出反应。 方式：视觉识别、手势控制。 4. 指令/程序交互 教材案例：编写程序指令，控制机器人完成复杂动作。 方式：编程输入指令、机器人执行。 师：人机交互是人与机器人沟通的桥梁，让我们能控制机器人、获取反馈。 设计意图：讲解交互方式，联结上节课AI伙伴交互知识，帮助学生迁移理解，强化“技术交互”的认知，落实数字化学习素养。 （6） 互动体验：模拟机器人工作与交互 师：分组体验，模拟“教育机器人听指令讲故事”： 1. 分组：每组4人，分别扮演传感器、控制器、执行器、操作者 2. 任务：操作者说“讲一个贵州民间故事” 3. 流程： 1. 传感器（声音）：接收语音指令 1. 控制器：识别指令、选择故事内容 1. 执行器（扬声器）：讲述故事 1. 交互：操作者触控选择“暂停/继续” 4. 轮换角色，体验不同环节与交互方式 体验后，小组分享：哪个环节最重要？缺少交互会怎样？ 生1：控制器最重要，是“大脑”。 生2：没有传感器，收不到指令；没有执行器，做不了动作。 生3：人机交互让我们能和机器人沟通，控制它的行为。 设计意图：设计角色扮演体验，让学生在实践中深化流程、控制、交互的认知，突破难点，活跃课堂氛围，落实数字化实践能力。 （7） 巩固练习：教材习题解答 1. 教材填空题： 智能机器人的工作过程是（感知信息）→（决策分析）→（执行动作），三大核心组成是（传感器）、（控制器）、（执行器）。 2. 教材选择题： 机器人的“大脑”是指（B. 控制器） A. 传感器 B. 控制器 C. 执行器 3. 教材简答题：简述遥控控制与程序控制的区别。 学生独立完成，指名汇报，集体订正，教师强调流程顺序、控制方式差异与交互核心。 设计意图：紧扣教材习题，通过练习巩固核心知识点，检验学生对原理、流程、控制、交互的掌握情况，强化知识应用。 六、课堂小结 师：今天我们揭开了智能机器人的工作秘密，谁能完整说说它的工作过程与控制方式？ 生：智能机器人通过传感器感知信息，控制器决策分析，执行器完成动作；有遥控、自动、程序三种控制方式，还有语音、触控等四种人机交互方式，三个环节紧密配合，才能正常工作。 师：总结得非常准确！传感器是“眼耳”、控制器是“大脑”、执行器是“手脚”，控制方式决定机器人的工作模式，人机交互让我们与机器人沟通。理解了这些原理，下节课我们将学习智能机器人的项目设计与编程实践，亲手控制机器人完成任务。希望大家课后结合生活中的机器人，梳理它们的工作流程与交互方式，做一个善于探究科技原理的小达人。 2 学科网（北京）股份有限公司 $