資源簡介

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粵教版信息技術九年級
第三單元《指揮你的智能機器人》四課時教學設計
課題 《指揮你的智能機器人》 單元 第三單元 學科 信息技術 年級 九年級
教材分析 《指揮你的智能機器人》是九年級信息技術課程第三單元第四課，首先明確教學目標。在新知導入環節，通過提問引出編程這一話題，促進學生思考并激發學生學習的興趣，然后圍繞讓智能機器人“學走路”、讓智能機器人“尋光明”、讓智能機器人“看世界”展開學習。激發學生的創新思維能力。提高學生的探索精神。
學習目標 1、學習編程設計的步驟，理解程序設計的邏輯。2、學習使用編程軟件。3、在學習中體會信息的不同形式。
重點 學習編程設計的步驟，理解程序設計的邏輯。學習使用編程軟件。
難點 在學習中體會信息的不同形式。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 案例導入陳佳和她的伙伴了解了與智能機器人溝通的工具后，都躍躍欲試，很想讓智能機器人乖乖地聽從指示。可是他們還不知道如何編寫程序讓機器人聽話。聽以前的同學講還需要學習計算機的編程，以及了解機器人各個模塊的功能后，才能讓機器人聽自己的話，于是陳佳他們繼續學習程序編寫，準備控制好機器人聽指揮。新知導入課前思考(1)怎樣讓智能機器人行走？(2)什么是光傳感器？怎樣設置智能機器人的感光模塊？(3)什么是順序結構程序、選擇結構程序與循環結構程序？板書課題:指揮你的智能機器人 思考并討論問題 本節課通過學習指揮你的智能機器人及機器人程序的編寫，培養學生信息時代下的基本知識意識，激發學生對人工智能的興趣，進而促進學生對人工智能領域的探索。導入新課。
講授新課 新知講解讓智能機器人“學走路”機器人走路主要依賴于其下肢的關節和傳感器。機器人的腿和腳由多個關節組成，這些關節可以模仿人類的行走動作。通過精密的電子傳感器，機器人可以感知地面的高低起伏，并相應地調整自己的步伐。同時，機器人還可以通過計算機程序來規劃行走路線和步伐，從而實現更加準確和高效的移動。但是，由于機器人的復雜性和難度，目前雙足直立機器人的實際應用還比較有限。思考交流應該怎樣設計，才能讓你的機器人走正四邊形？1.編程思路機器人走正四邊形就是讓機器人完成“前進——右轉彎 90°——前進——右轉彎 90°——前進——右轉彎 90°——前進——右轉彎 90°”，也就是說機器人完成四個“前進一轉彎”，每次走的距離一樣就，可以實現走正四邊形。這樣編寫的程序稱為順序結構程序。順序結構程序是指程序的執行流程是按照指令的排列次序依次執行，如圖所示。2.程序流程圖機器人工作程序如下，程序流程圖如圖所示。3.程序編寫進入“VJC仿真版”的流程圖編輯界面。(1)單擊左邊“執行器模塊庫”，從中選擇“直行”，并將“直行”模塊拖到流程圖生成區，與主程序相連，接著設置該模塊屬性，讓機器人完成直走,如圖所示。(2)單擊“執行器模塊庫”，從中選擇“轉向”，并將“轉向”模塊拖到流程圖生成區，與主程序相連，接著設置該模塊屬性，使機器人向右轉 90°如圖所示。(3)依上面方法重復導入“直行”模塊和“轉向”模塊 3 次，并設置相同的模塊參數，如圖所示。(4)最后在“程序模塊庫”中導入一個“結束模塊”，完成整個流程圖設計，如圖所示。這樣就完成了一個走正四邊形的機器人的程序編寫。4.程序調試程序編寫完畢后，還要對其進行調試并不斷修正，以最終達到要求。方法一：程序下載運行。如果手中有智能機器人實物，那么我們先要用數據線將智能機器人與計算機連好，再用鼠標單擊菜單欄中的“下載”按鈕，就可以將程序下載到智能機器人的“大腦”中了。程序下載完成后，拔下與機器人連接的數據線按下機器人身上的“運行”開關，機器人就開始運行“走正四邊形”的程序了。根據機器人實際行走的情況，再修改自己設計的程序，直至達到要求。方法二：程序仿真調試。如果手中沒有智能機器人實物，那我們就要通過 VJC 仿真軟件模擬智能機器人運行。再根據機器人實際的情況，修改自己的程序直到達到要求。探究實踐請根據機器人走正四邊形的思路，嘗試畫出讓機器人走正三角形的程序流程圖，并編寫程序在真軟件上運行調試。讓智能機器人“尋光明”以手電筒為光源，嘗試編寫一個程序讓機器人朝有光源的方向轉。1.編程思路以手電簡為光源，當光敏傳感器檢測到信息后，機器人判斷左、右方向光線強弱。若左邊光線強，智能機器人就向左轉；若右邊光線強，智能機器人就向右轉。由于智能機器人要判斷轉的方向，這時就需要進行分支結構程序設置。分支結構程序是指程序的執行流程根據當前程序的運行結果 (條件)，從兩個或多個程序段中選擇一個執行，如圖所示。2.流程圖機器人“尋光明”分支程序流程圖如圖所示。這里要注意的是，光線的亮度越強，傳感器測得的光敏值就越小。3.程序編寫進入“VJC仿真版”的流程圖編輯界面。(1)用鼠標單擊“傳感器模塊庫”，從中選擇兩個“亮度檢測”模塊。將左、右亮度檢測的值分別賦給變量一和變量二，如圖所示。(2)將“傳感器模塊庫”中“亮度檢測”模塊拖到流程圖生成區，與主程序相連。設置亮度檢測模塊的屬性框，如圖所示。(3)將“轉向”模塊拖到流程圖生成區，與主程序相連。設置相應參數，如圖所示。(4)最后在“程序模塊庫”中導人一個“結束模塊”，完成整個流程設計，如圖所示。4.程序下載與調試按照前面所學的程序下載方式，連接好數據線，單擊菜單欄中的“下載按鈕，等出現“下載成功!”字樣時，單擊“關閉”即可，這時程序已經下載到機器人中了。拔下數據連接線，按下機器人身上的“運行”開關，再在房間用手電筒模擬情景，看看你的機器人會不會轉向光亮的方向。讓智能機器人“看世界”設計一個程序讓你的機器人早晨提醒人起床。1.編程思路通常，機器人都裝有多個光敏傳感器用來檢測不同方位的光的亮度，為了比較準確地檢測到天亮，我們可以取多個光敏傳感器測得的光的平均值作為判斷天亮的比較值。如果經判斷，天已經亮了，那么就讓機器人發出聲音叫人起床;如果經判斷，天還沒有亮，則要繼續測量光強弱的值，然后再進行判斷，直到機器人判斷天亮了為止。因此，這個判斷過程必須重復進行多次。故需要進行循環設置。循環結構是指重復執行某個公共程序段若干次，直到滿足某個條件才結束操作的一種程序結構，如圖所示。2.流程圖3.程序編寫進入“VJC 仿真版”的流程圖編輯界面。(1)單擊“控制模塊庫”，將“永遠循環”模塊拖到流程圖生成區，與主程序相連，如圖1所示。(2)選擇“傳感器模塊庫”中“亮度檢測”模塊，將模塊拖到流程圖生成區，與主程序相連，并設置相應參數，如圖2所示。(3)選擇“執行器模塊庫”中的“發音”模塊，將模塊拖到流程圖生成區，并設置相應參數，如圖3所示。(4)從“程序模塊庫”中選擇“結束模塊”，將此模塊拖到流程圖生成區，與主程序相連，就完成了一個簡易叫人起床的智能機器人的流程圖設計，如圖4所示。4.程序下載與調試按照前面所學的程序下載方式，將程序下載到機器人中。拔下數據連接線，按下機器人身上的“運行”開關。在房間用燈光模擬一個夜晚到白天的過程，看看你的機器人會不會叫你起床。探究實踐如果智能機器人提醒你的時間太早或太晚，想想那是為什么，如何修改。再試試看!打開VJC軟件，找到機器人鬧鐘設置功能。在鬧鐘設置界面，找到你要修改的鬧鐘任務。修改鬧鐘任務的觸發時間，確保時間設置為你希望醒來的時間。確認修改并保存設置。這樣，你的智能機器人就會按照你設置的時間提醒你。請注意，具體的操作步驟可能會因不同的機器人軟件而有所不同，你可以參考軟件的使用說明來操作。請嘗試畫出街道路燈自動照明系統程序流程圖，并與同學們交流。拓展延伸智能機器人走正四邊形程序的優化要讓機器人走正四邊形，其實有多種程序設計方法，前面學習的機器人學走路的應用程序設計是一種順序結構程序。我們還有一個簡便的方法，就是使用循環結構，讓直走和轉彎重復 4 次，機器人就能夠走完一個正四邊形了。欣賞電影片段觀看機器人跳舞視頻作業布置：和同學一起嘗試畫出街道路燈自動照明系統程序流程圖。 了解機器人行走的原理思考討論并發言學習編程設計的步驟學習編寫機器人尋光明的程序按照編寫程序的流程依次操作獨立設計編寫一個機器人程序觀看視頻并交流談談心得體會 激發學習興趣培養活躍的思維提升想象能力和社交能力增加科技常識促進邏輯思維能力的培養結合實際，動手操作，普及科技知識，提升動手能力和培養快速定位并解決問題的能力結合實際培養實操能力促進學生獨立思考動手能力的提升，培養科技意識促進小組合作能力和表達能力，達到各小組相互溝通、共同學習的目的，更好的拓展學生的學習思路，提升社交能力。同時，增進對生活常識的了解，促進思考能力的提升促進個人對人工智能的認識，提升科技認知思維
課堂小結 本次課堂，同學們學習了程序編寫的步驟，通過編寫的程序來指揮機器人的行為。更好地體會信息的多元化。伴隨著IT行業的迅速發展，人工智能這一新興科技正在改變我們的世界、豐富著我們的生活，但這僅僅只是個開始，相信人工智能將在未來的各個領域發揮重要作用。 總結 總結
板書 指揮你的智能機器人1、讓智能機器人“學走路”2、讓智能機器人“尋光明”3、讓智能機器人“看世界”4、感受科技帶來的生活
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第十六課 指揮你的智能機器人
粵教版九年級
內容總覽
學習目標
01
案例導入
02
讓智能機器人“學走路”
03
讓智能機器人“尋光明”
04
讓智能機器人“看世界”
05
拓展延伸
06
目錄
07
08
課堂總結
課后作業
教學目標
1、學習編程設計的步驟，理解程序設計的邏輯。
2、學習使用編程軟件。
3、在學習中體會信息的不同形式。
案例導入
陳佳和她的伙伴了解了與智能機器人溝通的工具后，都躍躍欲試，很想讓智能機器人乖乖地聽從指示。可是他們還不知道如何編寫程序讓機器人聽話。聽以前的同學講還需要學習計算機的編程，以及了解機器人各個模塊的功能后，才能讓機器人聽自己的話，于是陳佳他們繼續學習程序編寫，準備控制好機器人聽指揮。
新知導入
(1)怎樣讓智能機器人行走？
(2)什么是光傳感器？怎樣設置智能機器人的感光模塊？
(3)什么是順序結構程序、選擇結構程序與循環結構程序？
課前思考
新知講解
一、讓智能機器人“學走路”
機器人走路主要依賴于其下肢的關節和傳感器。機器人的腿和腳由多個關節組成，這些關節可以模仿人類的行走動作。通過精密的電子傳感器，機器人可以感知地面的高低起伏，并相應地調整自己的步伐。
同時，機器人還可以通過計算機程序來規劃行走路線和步伐，從而實現更加準確和高效的移動。但是，由于機器人的復雜性和難度，目前雙足直立機器人的實際應用還比較有限。
新知講解
應該怎樣設計，才能讓你的機器人走正四邊形？
思考交流
新知講解
1.編程思路
機器人走正四邊形就是讓機器人完成“前進——右轉彎 90°——前進——右轉彎 90°——前進——右轉彎 90°——前進——右轉彎 90°”，也就是說機器人完成四個“前進一轉彎”，每次走的距離一樣就，可以實現走正四邊形。這樣編寫的程序稱為順序結構程序。順序結構程序是指程序的執行流程是按照指令的排列次序依次執行，如圖所示。
新知講解
開始
結束
處理2
處理1
處理n
順序結構程序流程圖
新知講解
2.程序流程圖
機器人工作程序如下，程序流程圖如圖所示。
新知講解
順序結構程序機器人走正四邊形的流程圖。
新知講解
3.程序編寫
進入“VJC仿真版”的流程圖編輯界面。
(1)單擊左邊“執行器模塊庫”，從中選擇“直行”，并將“直行”模塊拖到流程圖生成區，與主程序相連，接著設置該模塊屬性，讓機器人完成直走,如圖所示。
新知講解
單擊“執行器模塊庫”，將“直行”模塊拖到流程圖生成區，與主程序相連。
右鍵單擊“前進”模塊彈出模塊屬性對話框。設置“速度”為 100，“前進”為 100，“時間”為 1.500 秒
新知講解
(2)單擊“執行器模塊庫”，從中選擇“轉向”，并將“轉向”模塊拖到流程圖生成區，與主程序相連，接著設置該模塊屬性，使機器人向右轉 90°如圖所示。
新知講解
單擊“執行器模塊庫”，將“轉向”模塊拖到流程圖生成區，與主程序相連。
右鍵單擊“右轉”模塊，彈出模塊屬性對話框。設置“速度”為 100，“右轉為100”為“時間”為 0.250秒。
新知講解
(3)依上面方法重復導入“直行”模塊和“轉向”模塊 3 次，并設置相同的模塊參數，如圖所示。
新知講解
重復導入“直行”模塊和“轉向”模塊 3 次，并設置相同的模塊參數
新知講解
(4)最后在“程序模塊庫”中導入一個“結束模塊”，完成整個流程圖設計，如圖所示。這樣就完成了一個走正四邊形的機器人的程序編寫。
新知講解
選擇“程序模塊庫”，將“結束模塊”拖到流程圖生成區，與主程序相連。
新知講解
4.程序調試
程序編寫完畢后，還要對其進行調試并不斷修正，以最終達到要求。
方法一：程序下載運行。如果手中有智能機器人實物，那么我們先要用數據線將智能機器人與計算機連好，再用鼠標單擊菜單欄中的“下載”按鈕，就可以將程序下載到智能機器人的“大腦”中了。程序下載完成后，拔下與機器人連接的數據線按下機器人身上的“運行”開關，機器人就開始運行“走正四邊形”的程序了。根據機器人實際行走的情況，再修改自己設計的程序，直至達到要求。
新知講解
方法二：程序仿真調試。如果手中沒有智能機器人實物，那我們就要通過 VJC 仿真軟件模擬智能機器人運行。再根據機器人實際的情況，修改自己的程序直到達到要求。
探究實踐
請根據機器人走正四邊形的思路，嘗試畫出讓機器人走正三角形的程序流程圖，并編寫程序在真軟件上運行調試。
探究實踐
開始
向前走
右轉彎60°
向前走
右轉彎60°
向前走
結束
新知講解
二、讓智能機器人“尋光明”
新知講解
以手電筒為光源，嘗試編寫一個程序讓機器人朝有光源的方向轉。
小任務
新知講解
1.編程思路
以手電簡為光源，當光敏傳感器檢測到信息后，機器人判斷左、右方向光線強弱。若左邊光線強，智能機器人就向左轉；若右邊光線強，智能機器人就向右轉。由于智能機器人要判斷轉的方向，這時就需要進行分支結構程序設置。
分支結構程序是指程序的執行流程根據當前程序的運行結果 (條件)，從兩個或多個程序段中選擇一個執行，如圖所示。
新知講解
判定條件
處理A
處理B
是
否
a
b
新知講解
2.流程圖
機器人“尋光明”分支程序流程圖如圖所示。
這里要注意的是，光線的亮度越強，傳感器測得的光敏值就越小。
新知講解
機器人左轉
分別檢測左、右光敏值
機器人右轉
開始
結束
左光敏值 < 右光敏值
機器人“尋光明”分支程序流程圖
新知講解
3.程序編寫
進入“VJC仿真版”的流程圖編輯界面。
(1)用鼠標單擊“傳感器模塊庫”，從中選擇兩個“亮度檢測”模塊。將左、右亮度檢測的值分別賦給變量一和變量二，如圖所示。
新知講解
新知講解
(2)將“傳感器模塊庫”中“亮度檢測”模塊拖到流程圖生成區，與主程序相連。設置亮度檢測模塊的屬性框，如圖所示。
新知講解
選擇“程序模塊庫”，將“結束模塊”拖到流程圖生成區，與主程序相連。
右鍵單擊該模塊設置屬性框。在對話框中設置“檢測完成后，進行條件判斷”，再設置“亮度變量一”小于“亮度變量二”。
新知講解
(3)將“轉向”模塊拖到流程圖生成區，與主程序相連。設置相應參數，如圖所示。
新知講解
單擊“執行模塊庫”，將“轉白”模塊拖到流程圖生成區與主程序相連.
右鍵單擊“轉向”模塊，設置“速度和“時間”。
新知講解
(4)最后在“程序模塊庫”中導人一個“結束模塊”，完成整個流程設計，如圖所示。
新知講解
單擊“程序模塊庫”，將“結束模塊” 拖到流程圖生成區與主程序相連。
新知講解
4.程序下載與調試
按照前面所學的程序下載方式，連接好數據線，單擊菜單欄中的“下載按鈕，等出現“下載成功!”字樣時，單擊“關閉”即可，這時程序已經下載到機器人中了。拔下數據連接線，按下機器人身上的“運行”開關，再在房間用手電筒模擬情景，看看你的機器人會不會轉向光亮的方向，
新知講解
三、讓智能機器人“看世界”
新知講解
小任務
設計一個程序讓你的機器人早晨提醒人起床。
新知講解
1.編程思路
通常，機器人都裝有多個光敏傳感器用來檢測不同方位的光的亮度，為了比較準確地檢測到天亮，我們可以取多個光敏傳感器測得的光的平均值作為判斷天亮的比較值。如果經判斷，天已經亮了，那么就讓機器人發出聲音叫人起床;如果經判斷，天還沒有亮，則要繼續測量光強弱的值，然后再進行判斷，直到機器人判斷天亮了為止。因此，這個判斷過程必須重復進行多次。故需要進行循環設置。
循環結構是指重復執行某個公共程序段若干次，直到滿足某個條件才結束操作的一種程序結構，如圖所示。
新知講解
循環體
開始
循環控制條件
是
否
循環初始狀態
循環控制條件
否
循環體
是
循環結構程序流程圖
新知講解
循環體
開始
檢測光敏平均值< = 判斷標準值
2.流程圖
是
機器人放起床音樂
否
機器人叫人起床的流程圖
結束
新知講解
3.程序編寫進入“VJC 仿真版”的流程圖編輯界面。
(1)單擊“控制模塊庫”，將“永遠循環”模塊拖到流程圖生成區，與主程序相連，如圖1所示。
新知講解
圖1
單擊“控制模塊庫”將“永遠循環”模塊拖到流程圖生成區，與主程序相連
新知講解
3.程序編寫進入“VJC 仿真版”的流程圖編輯界面。
(2)選擇“傳感器模塊庫”中“亮度檢測”模塊，將模塊拖到流程圖生成區，與主程序相連，并設置相應參數，如圖2所示。
新知講解
圖2
（1）單擊“傳感器模塊庫”將“亮度檢測”模塊拖到流程圖生成區，與主程序相連
（2）右鍵單擊流程圖生成區中“亮度檢測模塊，并設置其屬性。設置方式為“平均”，選擇“檢測完成后，進行條件判斷”，并設置“亮度變量一”值小于 200
新知講解
3.程序編寫進入“VJC 仿真版”的流程圖編輯界面。
(3)選擇“執行器模塊庫”中的“發音”模塊，將模塊拖到流程圖生成區，并設置相應參數，如圖3所示。
新知講解
圖3
（1）單擊“執行器模塊庫”將“發音”模塊拖到流程圖生成區，與主程序相連
（2）右鍵單擊流程圖生成區中“發音”模塊,并設置其屬性。設置“時間”為 0.250，“音頻”設置為 523.200，四分之一音符
新知講解
3.程序編寫進入“VJC 仿真版”的流程圖編輯界面。
(4)從“程序模塊庫”中選擇“結束模塊”，將此模塊拖到流程圖生成區，與主程序相連，就完成了一個簡易叫人起床的智能機器人的流程圖設計，如圖4所示。
新知講解
圖4
單擊“程序模塊庫”，將“結束模塊”拖到流程圖生成區與主程序相連
新知講解
4.程序下載與調試按照前面所學的程序下載方式，將程序下載到機器人中。拔下數據連接線，按下機器人身上的“運行”開關。這時在房間用燈光模擬一個夜晚到白天的過程，看看你的機器人會不會叫你起床。
探究實踐
如果智能機器人提醒你的時間太早或太晚，想想那是為什么，如何修改。再試試看!
探究實踐
打開VJC軟件，找到機器人鬧鐘設置功能。在鬧鐘設置界面，找到你要修改的鬧鐘任務。修改鬧鐘任務的觸發時間，確保時間設置為你希望醒來的時間。確認修改并保存設置。這樣，你的智能機器人就會按照你設置的時間提醒你。請注意，具體的操作步驟可能會因不同的機器人軟件而有所不同，你可以參考軟件的使用說明來操作。
探究實踐
請嘗試畫出街道路燈自動照明系統程序流程圖，并與同學們交流。
探究實踐
拓展延伸
智能機器人走正四邊形程序的優化
要讓機器人走正四邊形，其實有多種程序設計方法，前面學習的機器人學走路的應用程序設計是一種順序結構程序。我們還有一個簡便的方法，就是使用循環結構，讓直走和轉彎重復 4 次，機器人就能夠走完一個正四邊形了。
拓展延伸
欣賞電影片段
拓展延伸
機器人跳舞
課堂總結
本次課堂，同學們學習了程序編寫的步驟，通過編寫的程序來指揮機器人的行為。更好地體會信息的多元化。伴隨著IT行業的迅速發展，人工智能這一新興科技正在改變我們的世界、豐富著我們的生活，但這僅僅只是個開始，相信人工智能將在未來的各個領域發揮重要作用。
板書設計
指揮你的智能機器人
1、讓智能機器人“學走路”
2、讓智能機器人“尋光明”
3、讓智能機器人“看世界”
4、感受科技帶來的生活
作業布置
和同學一起嘗試畫出街道路燈自動照明系統程序流程圖。
謝謝
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