全国中小学信息技术课程教学大赛获奖案例 机器人在线仿真平台-循迹踢球

iRobotQ 3D机器人在线仿真平台——循迹踢球

一、教材分析

iRobotQ 3D是全球首款基于网络的机器人教育和创新设计平台。前期，介绍了萝卜圈仿真平台的界面、四轮小车基础机器人搭建的方法以及前进、后退、转弯等程序的简易编写。本节课在图形化线性编程的基础上开始学习循环、if条件判断结构——循迹踢球。通过掌握循环模块，理解分支结构，了解如何决策，开始尝试循环和判断，在体会不同模块的同时为以后的学习做铺垫。

二、学生分析

（一）认知水平：

本班为初一年级学生，善于创新性的事物，欠缺逻辑思维能力和分析能力。 （二）知识技能水平：

前期，学生了解了图形化编程，认识了多驱动直流电机图标和延时图标，尝试了四轮小车基础机器人的搭建，上节课下课前，学生自主学习了if判断结构模块。本节课，通过测试，发现学生自主学习中的问题，通过交流合作、教师引导，解决问题，系统化的理解循环模块和条件判断模块，为后面的图形化编程打下基础。

三、教学目标

（一）知识与技能

1.巩固掌握循环模块和if 条件判断模块的使用； 2.学习if条件判断的嵌套使用； 3.掌握机器人循迹前行的编程模式。 （二）过程与方法

通过在线仿真，发现图形化编程的错误，在教师引导下，系统化的掌握编程的方法。 （三）情感态度与价值观

通过循环模块和if条件判断模块的编写，提高学生思维逻辑能力和分析能力。

四、教学重点

if条件判断的嵌套使用；掌握机器人循迹前行的编程模式。

五、教学难点

掌握机器人循迹前行的编程模式。

六、教学准备

1．四轮小车基础机器人。 2．眼罩一个。

七、教学过程

（一）情景创设，激发兴趣

师：同学们，大家平时都喜欢踢足球吗？今天我们来比比看谁先踢到足球。设计我们的机器人沿着弯曲的黑线，从起始点一直行进到终点碰到足球为止，为了能让机器人检测到黑线的范围，黑线两边是白色区域（任务描述如图1-1），那么我们该如何来设计我们的机器人和程序呢？

终点 起点

图1-1任务场景图

（二）师生合作，探究学习----总结出机器人循迹的方案

师：让机器人沿黑线行进，首先机器人必须能够辨别黑线，那么机器人怎么来辨别黑线？大家可以考虑场景中黑线和白色区域的特点。

生：自由回答。

师：场景任务中黑线两边有白色区域，识别黑线当然是用灰度传感器，只用一个灰度传

感器来辨别黑线行不行？

生：自由回答。

师：如果只用一个灰度传感器，当机器人偏离黑线后，无法判断是左偏还是右偏，所以应该要用一左一右二个灰度传感器。

教师呈现机器人实例如图1-2，学生模仿给机器人左右安装灰度传感器。

左灰度传感器 端口:31 右灰度传感器 端口:32

图1-2机器人实例

注意事项：有必要向学生解释为什么左右两个灰度传感器之间宽度要稍大于黑线的宽度，而且还要装在车头的前方，这一切都是为了机器人提前预知黑线的变化，决策做出相应的运动。 师：现在我们已经给机器人装上了“眼睛”一左一右两个灰度传感器，但这仅仅让机器人能识别黑色和白色区域，那么大家再深入来考虑一下如何通过识别黑色和白色，让机器人沿着黑线前进。

生：自由回答。

教师观察学生的反应，如果大多数同学不能理解正确方案的话可以做个实验来模拟一下。

实验规则：我们在地面画一条弯曲的黑线，请一名同学戴上眼罩作为机器人，从黑线的起点出发，走向终点，再请二名学生分别作为机器人的左右灰度传感器，当戴眼罩的同学要走到黑线的左边，偏离黑线时，左边的同学负责提醒走路同学太左了，应该要偏右走；当此同学要走到黑线的右边，偏离黑线时，右边的同学负责提醒太右边，应该偏左走路；当此同学走在黑线上，没有偏离时，则不用提醒，此同学可以放心向前直行。这样戴眼罩的同学在左右同学的提醒下不断修正自身的行进方向，完成行进的任务。

师：同学们，通过上面的实验，大家再探究一下机器人沿着黑线前进方案，来完成下表的填写（情况不分先后）： 第 一 种 情 况 第 二 种 情 况 第 三 种 情 况 左灰度传感器 右灰度传感器 机器人的位置 检测到了黑线 没有检测到 偏右 如何运动 偏左前进 图 例 没有检测到 检测到了黑线 偏左 偏右前进 没有检测到 没有检测到 中间 前进 （三）师生合作，分析讨论——机器人循迹方案进行编程

师：我们已经归纳出了机器人沿黑线行进的方案，现在我们就要将该方案转变为机器人的思想——程序。首先把表格中的部分自然语句用机器人程序语句来表示。

师生共同分析填写行进方案表：

第 一 种 情 况 程序 第 二 种 情 况 程序 第 三 种 情 况 程序 左灰度传感器 右灰度传感器 机器人的位置 检测到了黑线 没有检测到 偏右 如何运动 偏左前进 图 例 左灰度=0 没有检测到 右灰度=198 检测到了黑线 偏左 左电机10 右电机-10 偏右前进 左灰度=198 没有检测到 右灰度=0 没有检测到 中间 左电机-10 右电机10 前进 左灰度=198 右灰度=198 左电机10 右电机10 从表格中分析，机器人根据左右灰度传感器三个不同情况有三个不同的运动方案，是一个三选一的决策问题，我们曾经用if 条件判断模块来实现二选一的决策问题。所以我们今天要学习if条件判断的嵌套使用实现三选一的决策问题。

教师介绍if条件判断的嵌套及使用方法，if条件判断的嵌套就是一个if条件判断作为另一个if条件判断的出口模块，具体操作就是在if条件判断的出口再添加一个if条件判断模块。

注意事项：if条件判断的嵌套使用并不是太难，关键要让学生学会决策条件分析，比如如果左灰度=0情况不成立时，还要分哪两种可能情况，这两种情况的决策条件又是什么。