《第二节 巡线机器人程序设计与实践》名师教案.docxVIP

学而优教有方

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第二节巡线机器人程序设计与实践

一、教材分析

（一）内容分析

本节是在机器人硬件搭建完成，并测试了传感器和电机的正常的基础上，学习机器人的巡线程序设计。巡线程序设计可以使用普通算法来完成，但是设计程序效率低下。本节学习利用巡线模块库中的程序模块实现快速程序设计。可以将巡线模块库中的程序模块理解为含有特定功能的程序集合，而不是前几章学习的单一功能的程序模块。在内容学习上，要一个一个模块地学习与掌握，在学习中注意区分各个模块的异同。

（二）教学目标

（1）通过巡线程序设计实践，掌握机器人巡线小车的程序设计方法，学会根据标准的C语言代码程序的参数设置流程图程序中的参数。

（2）通过巡线机器人程序设计实践，理解智能小车巡线原理。

（3）通过程序设计实践，了解标准C语言代码程序及参数的含义。

（三）教学重点和难点

1.教学重点

（1）巡线模块库各模块的功能与用法。

（2）能完成课堂实践活动的巡线任务编程。

2.教学难点

巡线模块库各程序模块的用法。

二、学情分析

本节是在前几章学习了VJC1.5仿真版软件的基础上，学习巡线模块库中的各程序模块。从学生的认知水平来说不存在任何障碍，但是新的巡线模块库与VJC1.5仿真版软件中的程序模块还是有较大区别的，因为每一个巡线模块库中的模块都包含了许许多多以前的程序模块，通过参数的设置，当本模块的任务完成后，跳出本模块。设计课堂实践活动的巡线任务，用巡线模块库中的程序模块进行编程，程序结构仅仅是一个顺序结构。

三、教学建议

（一）课前准备

设备：按分组情况准备好鲸鱼机器人积木套装配件。

学生：预习本节，了解鲸鱼机器人编程软件。

教师：准备好鲸鱼机器人编程软件安装包AIModuleSetup.exe，奥运会开幕式比赛场地；自己录制或网上下载机器人巡线视频（包括比赛视频），导入新课时使用。

（二）过程设计

1.创设情境，导入新课

教学中要提醒学生注意观察视频中机器人是如何巡线的。先提出问题，带着问题去观看视频，之后可以用机器人巡线视频创设情境，导入新课。之后，可顺便导出国内外机器人轨迹比赛及机器人奥运会比赛项目。

2.机器人巡线模块库

AIModule编程软件中的巡线模块库是学生学习的崭新内容，运用巡线模块库可高效地实现机器人巡线的程序设计。刚开始学习这一特殊的模块库时，学生可能会有些不适应。在教学中，要逐个学习“初始化”“黑白检测”“巡线路口”“巡线计时”“转弯”“启动电机”“巡线”“按钮启动”模块的功能与用法。要掌握在什么时候用哪个模块。除了一般巡线外，巡线模块库中的模块的一项核心技术是巡线路口的识别，不同的路口类型，用不同的巡线模块。

3.巡线机器人程序设计与场地试验

在教学时，教师可先分析机器人完成巡线任务的路径轨迹，再让学生讨论、探索完成每段路径任务可用的巡线模块，也就是用哪个模块设计程序完成本段路径任务更科学。机器人巡线程序的设计要从起始点出发，分段设计并调试程序，近处的巡线任务完成，再向远处设计程序模块。由近到远逐步完成，是设计和调试程序的一个重要策略。

四、实践活动指导

本“实践活动”是学生在学习并掌握了机器人巡线模块后，运用巡线模块来设计具体程序的过程。首先，要将整个巡线的全线路分成若干段，然后一段一段分小步子完成程序设计，完成一段后向下一段进行推进。对于划分出的每一段巡线任务进行分析，按线型选择恰当的巡线模块、设置相关的参数，设计程序后在场地中进行测试。如果不成功，讨论、探索、分析失败的原因，巡线模块选择的是否恰当？参数设置的是否正确？重新设计程序、设置参数后再进行测试。等这一路段任务能正常完成后，再开始考虑设计下一路段的程序。设计程序和调试程序要逐段进行，不要在前面的路段没走成功时，就设计后面路段的程序。

五、教师知识延伸

1.机器人巡线竞赛

目前，在国内外开展的青少年巡线机器人竞赛，通常分小学组、初中组、高中组和大学组。主办单位通常有科学技术协会、电化教育馆和一些学术团体。按组办单位级别及规模，通常有地市比赛、全省比赛、全国比赛及国际比赛。在这些比赛中，机器人巡线竞赛是其中一种类别的比赛。

2.ENJOYAI人工智能竞赛

ENJOYAI人工智能与机器人竞赛是全球第一个面向5－17岁青少年的人工智能普及活动，ENJOYAI以让全球青少年拥有适应、改变和创造未来世界的人工智能素养为使命，目标是成为全球青少年最热爱的人工智能活动、成为全球最权威的青少年人工智能活动、成为全球青少年的科技嘉年华。ENJOYAI比赛中，就有机器人巡线比赛，其名称叫机器人巡线赛或机器人轨迹赛（根据举办单位的不同，名称也不同），每年还可能变换一个主题。自2019年3月ENJOYAI落