資源簡介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺
設(shè)計滅火機(jī)器人的教案
一、教學(xué)目標(biāo)
1．知識與技能
（1）掌握火焰?zhèn)鞲衅鞯氖褂梅椒ā?br/>（2） 了解機(jī)器人滅火的工作原理。
（3） 掌握子程序的新建、修改、刪除及保存，了解“break”模塊的作用。
2．過程與方法
（1）通過對機(jī)器人滅火任務(wù)的需求分析與討論，明確滅火機(jī)器人應(yīng)該具備的功能與硬件組成，并重點掌握火焰?zhèn)鞲衅鞯墓δ堋⑻匦约笆褂梅椒ā?br/>（2）通過對機(jī)器人滅火任務(wù)的分解，掌握子程序的概念，并在此基礎(chǔ)上了解“自上而下、逐步細(xì)化”的程序設(shè)計原則。
3．情感態(tài)度與價值觀
（1）培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力，使學(xué)生養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣。
（2）培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作精神，讓學(xué)生體會學(xué)習(xí)和探究的樂趣。
二、教材分析
1．本節(jié)的作用和地位
本節(jié)是在循跡機(jī)器人和走迷宮機(jī)器人基礎(chǔ)上增加了火焰?zhèn)鞲衅鲬?yīng)用的一節(jié)
綜合應(yīng)用課，主要讓學(xué)生掌握火焰?zhèn)鞲衅魇褂梅椒āⅰ白陨隙隆⒅鸩郊?xì)化”的程序設(shè)計原則以及子程序的概念。
2．本節(jié)主要內(nèi)容介紹
本節(jié)主要任務(wù)是設(shè)計一個能在模擬火災(zāi)現(xiàn)場中滅火的機(jī)器人。首先，通過對任務(wù)的分析，明確滅火機(jī)器人應(yīng)該具備的功能及硬件組成，并重點介紹新硬件—火焰?zhèn)鞲衅鞯墓δ芴匦约笆褂梅椒ǎ浑S后，對滅火過程進(jìn)行分解，并引入子程序的概念，介紹子程序的新建、修改、刪除及保存方法，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行程序編寫，嘗試采用“自上而下、逐步細(xì)化”的設(shè)計原則；最終，在虛擬環(huán)境下完成滅火程序的仿真運行。
3．重點和難點分析
教學(xué)重點：
（1）火焰?zhèn)鞲衅鞯氖褂梅椒ā?br/>（2）滅火的工作原理及子程序的編寫。
教學(xué)難點：
（1）“自上而下、逐步細(xì)化”的編程原則。
（2）滅火程序的編寫及優(yōu)化。
三、教學(xué)建議
1．學(xué)情分析
在本節(jié)課之前，學(xué)生已經(jīng)掌握了順序、選擇、循環(huán)結(jié)構(gòu)，本節(jié)引入了“主程序”和“子程序”概念，雖然程序比較復(fù)雜，但除了“break”模塊，沒有新的語法；硬件方面，涉及到紅外避障傳感器、軌跡識別傳感器、火焰識別傳感器和風(fēng)扇等，其中只有火焰?zhèn)鞲衅魇切聦W(xué)硬件。新知識點并不多，主要是對以前所學(xué)知識加以綜合運用。
2．教學(xué)策略
在學(xué)習(xí)新知識點（火焰?zhèn)鞲衅骱妥映绦颍r，可以通過小組探究的方式完成，老師在此基礎(chǔ)上進(jìn)行細(xì)致講解；在綜合運用以前所學(xué)知識時，可以通過小組合作的方式完成，老師在此基礎(chǔ)上適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行組內(nèi)、組間討論，充分發(fā)揮團(tuán)隊的力量。
在程序的編寫、調(diào)試及仿真運行時，教師可以采取化整為零的方式進(jìn)行任務(wù)分解，以小組合作的方式來完成各子程序的編寫，鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊合作精神。為了使枯燥的編程充滿活力，還可以采取小組競賽的機(jī)制來激勵學(xué)生。
面對基礎(chǔ)不同的學(xué)生群體，在教學(xué)過程中力求做到分層教學(xué)。在要求全體學(xué)生都能達(dá)到課標(biāo)要求的前提下，對程度好的學(xué)生提出更高要求，教師可以給出拓展內(nèi)容：在能夠順利完成滅火的前提下，改進(jìn)算法，提高機(jī)器人滅火的效率。
四、教學(xué)評價
本節(jié)的評價著重于知識與技能的評價，可參考下表進(jìn)行評價。
評價內(nèi)容 學(xué)生自評 教師評價
能夠說出火焰?zhèn)鞲衅鞯墓δ芴匦?br/>能夠正確分析機(jī)器人滅火的工作流程
能夠新建、修改、刪除、保存子程序
能夠根據(jù)“自上而下、逐步細(xì)化”的程序設(shè)計原則，編寫出機(jī)器人滅火的程序
五、練習(xí)說明
1、教材第90頁“問題”的參考答案：
（1）機(jī)器人采用走迷宮的方法搜索房間，即“左手定則”或“右手定則”。
（2）通過永久循環(huán)，判斷軌跡識別傳感器的變量值是否非零，還是利用走
迷宮的方法返回起點。
（3）“自上而下、逐步細(xì)化”的設(shè)計思想。
2、教材第91頁“交流”的參考答案：
機(jī)器人搜尋火焰和返回起點的動作重復(fù)了，可以編寫一個“搜尋”子程序來精簡程序。
3、教材第93頁“交流”的參考答案：
“Break”模塊的作用是跳出循環(huán)，繼續(xù)執(zhí)行后面的程序。
六、教學(xué)活動
教學(xué)環(huán)節(jié) 教師活動 學(xué)生活動 設(shè)計意圖
一、創(chuàng)設(shè)情景、引入課題。 1、播放新聞片段：消防員在救火中犧牲。2、表述：消防員的工作是很偉大的，為保護(hù)公民的人身和財產(chǎn)安全而不顧時刻面臨危險。3、提問：有什么方法可以幫助消防員的工作，減低其工作的危險性？ 1、 觀看視頻，感悟情景。2、 聽取教師的情感分享。3、 思考并回答教師的提問。 1、以真實事例引起學(xué)生的情感共鳴，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會感恩。2、讓學(xué)生感悟機(jī)器人所發(fā)揮作用的社會價值，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。3、引入課題。
二、明確任務(wù)、學(xué)習(xí)硬件。 1、任務(wù)假設(shè)：假如一套四室一廳的房子起火，火源在其中某個房間里。任務(wù)要求：需要機(jī)器人進(jìn)入房間搜尋火源并滅火然后返回白色的起點。2、提問：該任務(wù)需要用到哪些硬件設(shè)備？問題補充：機(jī)器人怎樣知道某處有沒有火源呢？3、要求自學(xué)新硬件：火焰?zhèn)鞲衅鳎?）分發(fā)硬件實物，讓學(xué)生觀察其結(jié)構(gòu)。（2）認(rèn)識諾寶軟件中的火焰?zhèn)鞲衅髂K，掌握其變量和端口的設(shè)置。 1、學(xué)生聽取任務(wù)的條件和要求。2、學(xué)生思考回答。3、自主學(xué)習(xí)新硬件—火焰?zhèn)鞲衅鳌?1、明確任務(wù)。2、根據(jù)任務(wù)需求，讓學(xué)生了解所需的硬件設(shè)備及其使用方法。3、讓學(xué)生重點掌握火焰?zhèn)鞲衅鞯氖褂梅椒ā?br/>三、分解任務(wù)、精簡流程。 1、提出問題：（1）完成整個滅火任務(wù)可分為幾個步驟？（2）有沒有重復(fù)的步驟？（3）如何精簡重復(fù)的步驟？2、分析問題：根據(jù)小組討論及回答，對問題進(jìn)行分析講解。3、解決問題：要對流程進(jìn)行精簡，可以使用子程序。（1）使用子程序的作用：①簡化程序②重復(fù)利用程序（2）介紹并簡單演示子程序的使用方法。①新建子程序 ②重新編輯子程序③刪除子程序 ④保存子程序（3）提示：“break”模塊的作用4、下面，請同學(xué)們以小組為單位，根據(jù)“自上而下、逐步細(xì)化”的原則，利用剛才學(xué)到的子程序知識，完成滅火的流程設(shè)計。 1、思考問題、小組討論并回答問題。2、聽教師講解。3、觀察教師示范，學(xué)習(xí)子程序的編寫方法及“break”模塊的使用。4、以小組為單位，完成滅火任務(wù)的流程設(shè)計。 1、 讓學(xué)生通過思考，深度分析問題。2、對任務(wù)流程作出分析，并引出子程序概念。3、 讓學(xué)生了解子程序的作用，并學(xué)會子程序的編寫，掌握“break”模塊的作用及用法。4、讓學(xué)生掌握“自上而下、逐步細(xì)化”的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計思想。
四、小組協(xié)作、編寫程序。 1、分工：把滅火任務(wù)分解為“搜尋模塊”、“滅火模塊”等子任務(wù)，并讓小組長根據(jù)情況，進(jìn)行組內(nèi)任務(wù)分工。2、教師巡視，并對有疑問的小組和學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。3、小組競賽：各小組成員進(jìn)行分工合作，把剛剛做好的子程序相互共享，在此基礎(chǔ)上集成子程序，根據(jù)流程圖完成機(jī)器人滅火和安全返回的完整程序設(shè)計。4、巡視學(xué)生上機(jī)操作情況，既做教練，輔導(dǎo)學(xué)生編程，又做裁判，看哪個組最先完成，哪個組完成的質(zhì)量最好。 1、小組長根據(jù)組內(nèi)情況分配子任務(wù)到人。2、上機(jī)實踐，進(jìn)行子程序編寫。3、聽老師講解競賽機(jī)制，小組成員分工合作，進(jìn)行程序集成。4、與巡視老師進(jìn)行溝通，最終實現(xiàn)整個滅火任務(wù)的程序設(shè)計。 1、化整為零，讓每個學(xué)生領(lǐng)到自己的子任務(wù)。2、讓學(xué)生小組分工，完成子程序編寫。3、通過競賽機(jī)制，讓學(xué)生進(jìn)行分工合作，齊心協(xié)力完成子程序的集成。4、讓學(xué)生最終完成整個滅火程序的設(shè)計。
五、評價歸納、問題拓展。 1、先讓學(xué)生根據(jù)評價表自評、互評，然后選擇具有代表性小組的作品進(jìn)行仿真演示，并對各組作品進(jìn)行點評，對各知識點及重難點進(jìn)行歸納總結(jié)，從而達(dá)到知識的查漏補缺。2、拋磚引玉：（1）如何讓機(jī)器人以最快的速度找到火源、滅火并返回起點？（2）在順利完成滅火任務(wù)的前提下，能否對機(jī)器人硬件進(jìn)行精簡？ 1、參與到作品的自評、互評，認(rèn)真聽教師的點評。2、認(rèn)真思考教師拋出的問題，醞釀?wù)n后如何對程序和硬件進(jìn)行改進(jìn)。 1、讓學(xué)生在多元評價的基礎(chǔ)上對知識進(jìn)行查漏補缺。2、給學(xué)生拓展的空間，充分發(fā)揮其想象力和創(chuàng)造力。
來源參考：
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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