中小学教育资源及组卷应用平台 教学内容 第二单元 第1节 垃圾的收集 教学目标 信息意识：通过学习机械臂的设计与制作，培养学生自主动手解决问题、掌握核心技术的意识。计算思维：通过编程控制机械臂，培养学生验证自己的设计是否合理、有效，反思优化解决问题的方案的能力。 重点难点 本课重难点是机械臂的设计与制作，要理解舵机的特征。此外，要掌握编程控制机械臂的方法。 教学准备 （一）机械臂套件；（二）mind+程序正常运行。 教学过程与方法 主 备 复 备 单元概述教师：党的二十大报告指出“坚持绿水青山就是金山银山的理念”，垃圾分类是保护生态环境的一项具体举措。欢欢和小伙伴们响应号召，积极开展垃圾分类工作。本单元，我们将和欢欢一起学习利用马达与传感器搭建机器人，学习图形化模块编程，设计制作机器人实现垃圾的收集、分类及运输。（一）任务导入教师：千里之行始于足下，欢欢所处位置的附近有可回收物和不可回收物两种垃圾处理站，如图2-1-1所示。欢欢思考着三个问题：1.机器人如何实现垃圾的取放 2.机器人如何运动到垃圾存放点并完成垃圾分类 3.机器人如何将分类后的垃圾送到相应的垃圾处理站 教师：让学生分小组讨论着三个问题。学生：讨论教师给出的三个问题，尝试回答。设计意图：通过问题，引发学生思考。（二）课堂聚焦教师：要完成这三个任务，我们需要知道怎样实现机器人对垃圾的收集、识别及运输。首先要从收集垃圾开始。这次课，我们聚焦在垃圾的收集这一问题。（三）任务分解教师：垃圾收集要有装置，现实生活中已经有了可以收集垃圾的装置———机械臂。我们首先认识一下机械臂，接着我们认识机械臂中非常重要的动力部件———舵机，接着我们设计并制作机械臂，最后我们检验我们设计制作的机械臂。（四）子任务突破子任务一：认识机械臂教师：机械臂是一种能模仿人的手和手臂的某些动作，并按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动装置。教师：请大家思考以下问题。机器人的机械臂有什么特点呢 和人类的手比较有什么区别呢？学生：思考以上两个问题。教师：机械臂与人类的手最大的区别就在于灵活度与耐力度，机械臂的最大优势是可以重复地做相同动作且不会觉得累。给机器人装上机械臂，它就可以更好地协助垃圾分类工作。教师：机器人的机械臂这么厉害，一起来了解它有哪些类型吧。生活中常见的机械臂有人形机械臂、“夹”式机械臂、“铲”式机械臂等，如图2-1-2所示。学生：了解机械臂的特点，并清楚常见机械臂的类型。设计意图：让学生了解机械的特点及类型，为设计制作机械臂做准备。子任务二：认识舵机教师：我们需要使用舵机让机械臂灵活准确地运动。舵机就像是机器人的关节，它能让机器人的运动更灵活。舵机是一种位置(角度）伺服的驱动器，主要适用于需要角度不断变化并可以保持的控制系统，比如人形机器人的手臂和腿，如图2-1-3所示。教师：舵机有什么特点呢？教师：大多数舵机可以最大旋转180°，还有一些特殊用途的舵机能旋转360°。教师：请大家分享一下自己遇到的使用舵机的场景。学生：分享自己关于舵机使用场景的见闻。设计意图：舵机是机械臂设计的关键，了解舵机的特点，有助于学生设计机械臂。子任务三：设计并制作机械臂教师：你打算给垃圾分类机器人装上哪种机械臂呢？请填写表2-1-1，并分享自己的设计意图。学生：填写表表2-1-1，并分享自己的设计意图。教师：请大家看看欢欢设计制作的机械臂吧！学生：了解欢欢设计的机械臂。教师：自由度是自由运动空间的维数。机器人自由度是衡量机器人技术水平的一个重要参数，自由度越多，机器人可实现的动作越复杂，通用性就越好。学生：了解自由度的概念。设计意图：通过学生自己的比较设计合适机械臂。子任务四：编程控制机械 ... ...
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