【核心素养目标】第3单元 第2课《避障机器人-感知障碍与行动规划》教案-【清华大学版2024】《信息科技》五上

中小学教育资源及组卷应用平台 第3.2课《避障机器人—感知障碍与行动规划》教学设计 课题 避障机器人—感知障碍与行动规划 单元 第三单元 学科 信息科技 年级 五年级 核心素养目标 信息意识：意识在机器人领域至关重要。它使我们能够敏锐地捕捉到机器人技术的最新动态和发展趋势。 计算思维：能将问题分解是将复杂的任务分解为一系列简单的子任务，以便机器人能够逐步完成。 数字化学习与创新：明白能够了解和掌握机器人技术的新途径，让我们可以随时随地学习机器人编程、设计和应用的知识。信息社会责任：在学习过程中，我们需要思考其对社会、环境和人类的影响。需要遵循伦理道德规范。 教学重点 机器人需具备敏锐的信息意识，时刻关注行业动态与技术发展趋势。 教学难点 机器人需要涉及多个学科领域的知识。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 第3.2课 《避障机器人—感知障碍与行动规划》板书课题。1.想要深入认识机器人，可以从开源机器人入手，了解相关的过程与控制原理，还可以自己尝试实现部分功能，比如我们常见的大部分机器人能够感知周围的障碍物，及时调整行进路径，避开障碍物，像这样的避障机器人应用了什么样的原理？制作这样的机器人原型需要什么样的工具和方法？这节课我们一起探索一下吧! 思考：同学们，假设让你们制作一个简易机器人，你们会如何设计？会使用什么技术来实现呢？如果让我制作一个简易机器人，我会从以下几个方面进行设计：外观设计：可以选择一个简洁的几何形状，如圆形、方形或人形，以便于制作和移动。功能设计：选择合适的移动功能设计、感知功能设计、控制功能、交互功能等。材料选择：机身材料轻便、电子元件质量可靠工具配件。如果制作一个简易机器人，可以考虑使用以下技术来实现：传感器技术：红外传感器用于检测障碍物和物体的距离、光敏传感器用于检测环境光线的强度。电机控制技术：直流电机是简易机器人中常用的动力源、舵机用于控制机器人的关节运动，如机器人的手臂或头部。微控制器技术：Arduino是一种广泛使用的开源微控制器平台、Python是一种简单易学的编程语言，具有丰富的库和工具。2.播放视频。 学习新知引入。完成思考问题。观看教学视频。 用开源机器人知识引入课堂。用提问的方式引入课题，增强课堂互动性。将学生的注意吸引到课堂。 讲授新课 新知讲解：板书课题。感知障碍物--做出行动规划当我们要实现机器人的某个功能时，可以从开源机器人着手，研究其功能背后实现的原理。机器人具有感知能力，并能根据感知到的信息做出行动规划。要实现机器人的某个功能，我们需要思考机器人需要感知哪些信息？感知到信息后，机器人要做什么样的行动规划？以避障机器人为例，避障机器人需要具有感知障碍物的能力，能够通过对障碍物的距离判断来规划行走路线。比如在机器人行进过程中，当前方有障碍物挡住前进的道路时，机器人可以转弯以避开障碍物，再继续前进，如图 3.2.1所示。因此，避障机器人的功能可以归结为自动行走、感知障碍物并显示与障碍物之间距离、躲避障碍物等基础功能。课堂活动大家想要实现一个具备怎样功能的机器人呢？请分析你想要设计的机器人的功能。学习助手功能：回答各种问题并能够快速准确地回答主人的问题，包括历史、科学、文化等方面的知识。可以通过连接互联网获取最新的信息。健康管理功能：健康检测及运动检测、健康提醒紧急救援等。家庭助手功能：扫地和拖地能够自动清洁地面，识别不同的地面材质并调整清洁方式，紧急救援在紧急情况下，能够拨打急救电话或联系家人。社交互动功能：陪伴主人参加社交活动，如聚会、旅行等。二、知识准备机器人的工作过程(见图 3.2.2)一般是通过感知系统(输入)获取外部信息，然后将这些信 ... ...