資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第1課 認識機器人教學設計
課題 認識機器人 單元 第一單元 學科 信息技術 年級 六年級
教材分析 教材介紹了機器人的概念、機器人的發展、機器人的分類和機器人的組成。學習完本課，學生了解了機器人的概念和分類，了解機器人的發展歷史和趨勢，對機器人的基本組成也有了初步認識。可以對見到的機器人進行分類。教材給出了許多有代表的圖片，學生學習起來比較容易。教材知識結構清晰，學生需要完成的任務數量合適，符合小學生的認知特點。
學習目標 信息意識：能夠有意識地結合生活中遇到的機器人，理解機器人的概念；能夠分析不同機器人的特征，區分機器人的分類。計算思維：能夠理解不同的分類標準就會有不同的分類結果，在學習機器人種類時，從分類標準出發，學習不同的機器人種類。培養嚴謹的思維習慣。數字化學習與創新：能夠結合互聯網，了解學習自己感興趣的機器人的相關知識，并且將自己學習的知識分享給自己的同學。信息社會責任：在了解機器人發展的歷史和趨勢基礎上，樹立學習和使用機器人的正確價值觀念。
重點 機器人的分類，可以對其機器人進行類別辨析。
難點 機器人的概念，能對機器人和人的差異進行描述。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 教師：本冊第一個項目是“走近機器人的奇妙世界”，在本項目中，我們將圍繞“走近機器人”展開學習活動。通過機器人項目活動，知道機器人的基本組成，理解機器人的一般工作方式，了解機械傳動的工作原理。本項目共3課，包括8個項目活動。教師：通過課件展示3課包含的8個項目活動。教師：播放視頻——“機器人會取代人類嗎？” 學生：觀看課件中展示的3課包含的8個項目活動。學生：觀看機器人視頻。 通過以單元內容匯總呈現的方式，讓學生知道本單元學習的內容，明確學習范圍。激發學生學習機器人的興趣。
講授新課 一、機器人的概念教師：機器人（Robot）是一種具有高度靈活性的自動化機器，具備一些與人或者其他生物相似的能力，如感知能力、動作能力、規劃能力等，如圖1-1、圖1-2所示。教師：通過課件展示圖1-1繪圖機器人 圖1-2足球機器人。教師：一般來說，機器人是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。聯合國標準化組織采納了美國機器人協會給機器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來搬運材料、零件、工具的操作機；或是為了執行不同的任務而具有可改變和可編程動作的專門系統。”拓展學習教師：機器人有三大基本特征：大腦：自動控制的程序。身體：一定的結構形態。能力：完成一定動作的能力。教師：1920年，捷克斯洛伐克作家卡雷爾·卡佩克在他的科幻小說《羅薩姆的萬能機器人》中，根據Robota(捷克文）和Robotnik(波蘭文）創造出“機器人”這個詞。機器人即“自動控制裝置”或“自動機”的釋義。說一說你見過機器人嗎？請描述它的樣子。做一做教師：播放一組機器人工作的視頻。二、機器人的發展教師：機器人的發展經歷了多個時期，從時間角度，大致可以分為以下兩個階段。（1）古代機器人人類對機器人的幻想與追求已有幾千年的歷史。在我國西周時期，有人制造出了能歌善舞的機器伶人，這是我國最早記載的機器人；三國時期，諸葛亮成功制造出了“木牛流馬”，并用于運送軍糧，如圖1-3所示。公元前2世紀，亞歷山大時代的古希臘人發明了原始的機器人——自動機，如圖1-4所示。教師：通過課件展示圖1-3“木牛流馬”復原圖和圖1-4古希臘人發明的自動機。（2）現代機器人20世紀中期，隨著計算機和自動化技術的發展，機器人迅速普及，廣泛應用于多種場合，幫助人類做很多事情。現代機器人的發展時間雖然只有幾十年，但是更新速度非常迅速。現在，有些機器人不僅有像人類一樣的感官，而且還能夠獨立思考、獨立工作。拓展學習教師：機器人三原則第一條：機器人不得傷害人類，或看到人類受到傷害而袖手旁觀。第二條：機器人必須服從人類的命令，除非這條命令與第一條相矛盾。第三條：機器人必須保護自己，除非這種保護與以上兩條相矛盾。說一說近年來，機器人的開發涵蓋了許多領域，應用十分廣泛。在你的身邊找一找，哪些地方使用了機器人。參考：1.醫療行業2.軍事行業3.教育行業4.金屬行業5.化工行業6.食品行業7.橡膠塑料行業8.電氣電子行業9.汽車制造行業10.物流倉儲行業。三、機器人的分類教師：根據使用范圍，機器人分為工業機器人、民用機器人、軍用機器人和特種機器人等。（1）工業機器人工業機器人是一種面向工業生產的、能夠自主執行工作任務、多軸聯動的機器裝置。它們通常配有機械手或其他能夠執行搬運、焊接、刷漆、加工、組裝等任務的工具，如圖1-5所示。教師：通過課件展示圖1-5生產線上的機器人（2）民用機器人民用機器人以人類為服務對象，可以半自動或全自動地幫助人類，例如，維護、監控、搬運、娛樂、保潔、保安、救助等，如圖1-6、圖1-7所示。中小學信息技術課程中使用的“學生機器人”就是一種民用機器人。教師：通過課件展示圖1-6民用服務機器人，圖1-7民用機器狗。（3）軍用機器人軍用機器人是用于軍事活動的機器裝置，例如，機器人士兵、反坦克機器人、無人潛水器等，如圖1-8、圖1-9所示。教師：通過課件展示圖1-8 軍用陸地機器人，圖1-9軍用水中機器人。（4）特種機器人特種機器人是指用于非制造業的各種先進機器人，包括醫療機器人、水下機器人、飛行機器人、探測機器人、農業機器人、機器人警察等，如圖1-10、圖1-11、圖1-12、圖1-13所示。教師：展示圖1-10、圖1-11、圖1-12、圖1-13。教師：機器人很聰明，不僅擁有人的“器官”，還能用它們處理問題。機器人處理信息的過程與人類相似，即“獲取信息→處理與判斷信息→執行動作”。拓展學習：機器人的其他分類方式1.按控制方式可分為操作型機器人、程控型機器人、示教再現型機器人、數控型機器人、感覺控制型機器人、適應控制型機器人、學習控制型機器人、智能機器人。2.按運動形式可分為直角坐標型機器人、圓柱坐標型機器人、球(極）坐標型機器人、平面雙關節型機器人、關節型機器人。3.按作業空間可分為陸地室內移動機器人、陸地室外移動機器人、無人飛機機器人、空間機器人等。4.按功能和用途可分為醫療機器人、海洋機器人、助殘機器人、清潔機器人、管道檢測機器人等。5.按移動方式可分為輪式移動機器人、步行移動機器人、履帶式移動機器人、爬行機器人、蠕動式機器人、游動式機器人等。四、機器人的組成教師：機器人的基本組成包含控制系統、電力單元、傳感器、驅動器、機身等，如圖1-14所示。（1）控制系統教師：控制系統是機器人的大腦，是機器人的指揮中樞，主要由微控制器、存儲器、輸入/輸出端口等組成。在“學生機器人”中，控制系統安裝在主板上，如圖1-15所示。教師：通過課件展示圖1-15學生機器人的控制系統。（2）電力單元教師：電力單元是機器人的能量來源，為機器人提供動力。電力單元包括電源、調節電路以及電源的開關，如圖1-16所示。教師：通過課件展示圖1-16學生機器人的電力單元。（3）傳感器教師：傳感器是機器人的感覺器官。機器人通過傳感器檢測環境、獲取信息，再根據外界環境作出相應的反應。常用的傳感器有紅外傳感器（圖1-17)、灰度傳感器（圖1-18）和溫度傳感器（圖1-19）等。教師：通過課件展示圖1-17紅外傳感器，圖1-18灰度傳感器，圖1-19溫度傳感器。（4）驅動器教師：驅動器由電機（圖1-20、圖1-21）、皮帶、機械手等組成。驅動器可以讓機器人在控制器的命令下完成前進、后退等基本動作。教師：通過課件展示圖1-20直流電機，圖1-21伺服電機。（5）機身教師：機身(圖1-22)是機器人的外形，一個完整的機器人需要由主板、傳感器（圖1-23）、電機（圖1-24）、框架（圖1-25）等裝置組裝并固定起來。教師：通過課件展示機器人的機身。拓展學習教師：不同種類的機器人，所具有的驅動器往往不同，但它們的機械裝置通常占有很大的比重。教師：“學生機器人”可以通過以下器件輸出有關信息：①蜂鳴器：機器人發出聲音的裝置。②液晶屏：可以顯示字符等信息的裝置。說一說教師：觀察你身邊的機器人具有哪些組件？這些組件又是如何像人類的身體器官一樣發揮作用的？ 學生：結合教師課件展示的機器人圖片嘗試理解機器人的含義。學生：了解機器人的三大基本特征和“機器人”一詞的來源。學生：說說身邊的機器人。學生：觀看教師播放的機器人工作視頻。學生：結合圖片，學習古代機器人的特點。學生：結合圖片，學習現代機器人的特點。學生：學習機器人的三原則。學生：說一說生活中的機器人。學生：學習工業機器人的特點。學生：學習民用機器人的特點。學生：學習軍用機器人的特點。學生：學習特種機器人的特點。學生：學習不同分類標準下的機器人種類。學生：結合圖片，整體上學習機器人的基本組。學生：結合圖片學習機器人的控制系統。學生：結合圖片學習機器人的電力單元。學生：結合圖片學習機器人的傳感器。學生：結合圖片學習機器人的驅動器。學生：結合圖片學習機器人的機身。學生：了解驅動器因機器人種類不同。及了解“學生機器人”的輸出器件。學生：說一說身邊的機器人的組件及這些組件是如何像人類的身體器官一樣發揮作用的。 通過功能描述、圖片展示和定義從三個方面來幫助學生理解機器人的含義。通過學習機器人的三大基本特征和“機器人”一詞的來源，讓學生對機器人有更深刻的認識。通過描述身邊的機器人，進一步加深對機器人的理解。通過學習古代和現代機器人，了解不同時代機器人的特點。通過學習機器人三原則，初步認識機器人和人類之間的關系。通過尋找生活中的機器人，讓學生建立起機器人已經在人類生活中扮演起重要角色的觀念。通過圖片，讓學生了解工業機器人、民用機器人、軍用機器人和特種機器人的特點。通過學習不同分類標準，就會有不同的分類結果，讓學生養成嚴謹的思維習慣。通過學習機器人的組成，讓學生深入了解機器人，幫助學生形成機器人的正確概念，為后續課程學習奠定基礎。通過擴展內容，補充機器人的內容，幫助學生形成較為完整的機器人知識。通過說一說，將本課知識學以致用，促進學生對機器人的理解。
課堂練習 教師：請學生分析以下機器人的功能，并按其類型進行連線。參考答案： 學生：分析以下機器人的功能，并按其類型進行連線。 通過分析圖片中的機器人特征，對其進行分類，檢測學生對機器人類別的掌握情況。
課堂小結 教師：組織學生分小組總結本課學習內容，請每個小組代表說說自己小組總結的結果。教師作最后的補充。 在小組討論基礎上，推選代表總結本課學習內容。其他小組作補充總結。 學生自己總結學習內容是一種學習方法，每次課可以梳理出學習了哪些知識、技能方法和思維方式，在頭腦中形成本課程的學科結構。
板書 學生：從教師板書上歸納本課學習內容的重點。 通過板書，幫助學生形成本課學習內容思維導圖。
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認識機器人
黔教版六年級上冊
教學目標
1
3
2
4
能夠有意識地結合生活中遇到的機器人，理解機器人的概念；能夠分析不同機器人的特征，區分機器人的分類。
信息意識
能夠理解不同的分類標準就會有不同的分類結果，在學習機器人種類時，從分類標準出發，學習不同的機器人種類。培養嚴謹的思維習慣。
計算機思維
能夠結合互聯網，了解學習自己感興趣的機器人的相關知識，并且將自己學習的知識分享給自己的同學。
數字化學習與創新
在了解機器人發展的歷史和趨勢基礎上，樹立學習和使用機器人的正確價值觀念。
信息社會責任
新知導入
走近機器人的奇妙世界
知道機器人的基本組成
理解機器人的一般工作方式
了解機械傳動的工作原理
新知導入
新知導入
新知講解
一、機器人的概念
機器人（Robot）是一種具有高度靈活性的自動化機器，具備一些與人或者其他生物相似的能力，如感知能力、動作能力、規劃能力等，如圖所示。
新知講解
一、機器人的概念
一般來說，機器人是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。聯合國標準化組織采納了美國機器人協會給機器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來搬運材料、零件、工具的操作機；或是為了執行不同的任務而具有可改變和可編程動作的專門系統。”
新知講解
一、機器人的概念
機器人有三大基本特征：大腦：自動控制的程序。身體：一定的結構形態。
能力：完成一定動作的能力。
擴展學習
1920年，捷克斯洛伐克作家卡雷爾·卡佩克在他的科幻小說《羅薩姆的萬能機器人》中，根據Robota(捷克文）和Robotnik(波蘭文）創造出“機器人”這個詞。機器人即“自動控制裝置”或“自動機”的釋義。
新知講解
一、機器人的概念
說一說
你見過機器人嗎？請描述它的樣子。
新知講解
二、機器人的發展
人類對機器人的幻想與追求已有幾千年的歷史。在我國西周時期，有人制造出了能歌善舞的機器伶人，這是我國最早記載的機器人；三國時期，諸葛亮成功制造出了“木牛流馬”，并用于運送軍糧。公元前2世紀，亞歷山大時代的古希臘人發明了原始的機器人——自動機。
（1）古代機器人
新知講解
二、機器人的發展
20世紀中期，隨著計算機和自動化技術的發展，機器人迅速普及，廣泛應用于多種場合，幫助人類做很多事情。現代機器人的發展時間雖然只有幾十年，但是更新速度非常迅速。現在，有些機器人不僅有像人類一樣的感官，而且還能夠獨立思考、獨立工作。
（2）現代機器人
新知講解
二、機器人的發展
說一說
近年來，機器人的開發涵蓋了許多領域，應用十分廣泛。在你的身邊找一找，哪些地方使用了機器人。
新知講解
二、機器人的發展
機器人的應用領域
醫療行業
軍事行業
教育行業
食品行業
化工行業
金屬行業
橡膠塑料行業
電氣電子行業
汽車制造行業
物流倉儲行業
新知講解
三、機器人的分類
工業機器人是一種面向工業生產的、能夠自主執行工作任務、多軸聯動的機器裝置。它們通常配有機械手或其他能夠執行搬運、焊接、刷漆、加工、組裝等任務的工具，如圖所示。
（1）工業機器人
新知講解
三、機器人的分類
民用機器人以人類為服務對象，可以半自動或全自動地幫助人類，例如，維護、監控、搬運、娛樂、保潔、保安、救助等，如圖1-6、圖1-7所示。中小學信息技術課程中使用的“學生機器人”就是一種民用機器人。如圖所示。
（2）民用機器人
新知講解
三、機器人的分類
軍用機器人是用于軍事活動的機器裝置，例如，機器人士兵、反坦克機器人、無人潛水器等，如圖所示。
（3）軍用機器人
新知講解
三、機器人的分類
特種機器人是指用于非制造業的各種先進機器人，包括醫療機器人、水下機器人、飛行機器人、探測機器人、農業機器人、機器人警察等，如圖所示。
（4）特種機器人
新知講解
三、機器人的分類
機器人很聰明，不僅擁有人的“器官”，還能用它們處理問題。機器人處理信息的過程與人類相似。
執行動作
獲取信息
處理與判斷信息
新知講解
三、機器人的分類
機器人的其他分類
按移動方式
可分為輪式移動機器人、步行移動機器人、履帶式移動機器人、爬行機器人、蠕動式機器人、游動式機器人等。
按功能和用途
可分為醫療機器人、海洋機器人、助殘機器人、清潔機器人、管道檢測機器人等。
按作業空間
可分為陸地室內移動機器人、陸地室外移動機器人、無人飛機機器人、空間機器人等。
按運動形式
可分為直角坐標型機器人、圓柱坐標型機器人、球(極）坐標型機器人、平面雙關節型機器人、關節型機器人。
按控制方式
可分為操作型機器人、程控型機器人、示教再現型機器人、數控型機器人、感覺控制型機器人、適應控制型機器人、學習控制型機器人、智能機器人。
新知講解
四、機器人的組成
機器人的基本組成包含控制系統、電力單元、傳感器、驅動器、機身等。
新知講解
四、機器人的組成
控制系統是機器人的大腦，是機器人的指揮中樞，主要由微控制器、存儲器、輸入/輸出端口等組成。在“學生機器人”中，控制系統安裝在主板上，如圖所示。
（1）控制系統
新知講解
四、機器人的組成
電力單元是機器人的能量來源，為機器人提供動力。電力單元包括電源、調節電路以及電源的開關，如圖所示。
（2）電力單元
新知講解
四、機器人的組成
傳感器是機器人的感覺器官。機器人通過傳感器檢測環境、獲取信息，再根據外界環境作出相應的反應。常用的傳感器有紅外傳感器、灰度傳感器和溫度傳感器等。
（3）傳感器
新知講解
四、機器人的組成
驅動器由電機、皮帶、機械手等組成。驅動器可以讓機器人在控制器的命令下完成前進、后退等基本動作。如圖所示。
（4）驅動器
新知講解
四、機器人的組成
機身是機器人的外形，一個完整的機器人需要由主板、傳感器、電機、框架等裝置組裝并固定起來。
（5）機身
新知講解
四、機器人的組成
不同種類的機器人，所具有的驅動器往往不同，但它們的機械裝置通常占有很大的比重。
擴展學習
“學生機器人”可以通過以下器件輸出有關信息：
①蜂鳴器：機器人發出聲音的裝置。
②液晶屏：可以顯示字符等信息的裝置。
課堂練習
分析以下機器人的功能，并按其類型進行連線。
課堂練習
分析以下機器人的功能，并按其類型進行連線。（參考答案）
課堂總結
知道了什么是機器人，并且機器人已經走進了我們的日常生活。
01
了解了機器人的發展歷程，未來的機器人會更智能，會更廣泛的應用到我們生活中。
02
知道了機器人的分類。
03
對機器人的組成有了初步的認識。
04
板書設計
作業布置
觀察你身邊的機器人具有哪些組件？
這些組件又是如何像人類的身體器官一樣發揮作用的？
謝謝
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