中小学教育资源及组卷应用平台 第8.3课《控制系统与机器人》教学设计 课题 控制系统与机器人 单元 第八单元 学科 信息科技 年级 六年级 核心素养目标 信息意识：通过案例了解机器人在不同场景的功能特点，理解传感器收集环境数据的过程，认识智能设备如何提升社会效率。计算思维：学会将机器人控制拆解为“感知-判断-动作”模块化流程，用图形化编程实现基础逻辑控制，理解算法作用。数字化学习与创新：运用3D建模、开源硬件搭建可编程机器人模型，协作完成设计、调试与编程，体验数字化工具的创新应用。信息社会责任：讨论机器人安全避让人类等伦理问题，了解自主可控技术对国家发展的意义，形成科技强国的责任意识。 教学重点 掌握机器人“感知-判断-动作”控制流程，理解传感器、算法与执行部件的协同原理。 教学难点 将复杂动作分解为可编程的模块化指令，协调多部件实现精准控制。 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8.3课 控制系统与机器人机器人是一种能够半自主或全自主工作的智能机器，能通过编程实现自动控制，执行较为复杂的任务。机器人广泛应用于工业制造、医疗护理家庭服务、农业耕作、军事防御等领域，提高了生产效率，改善了生活质量助力社会发展。机器人离不开控制，使用开源硬件我们可以尝试制作简单的机器人，体验如何控制机器人。想一想：避障小车靠什么‘看’路？它有个超声波传感器当‘眼睛’，像蝙蝠发射声波探测距离，一碰到障碍物，主控板这个‘大脑’马上计算安全距离。思考：冬奥会的机器人怎么送餐不撞人？它身上装了像电子眼一样的红外传感器，一旦检测到前方有人，像躲闪游戏一样绕开，还用语音提醒‘小心避让’呢！凌晨的快递分拣中心，机器人扫描包裹条形码后精准投入对应格口，AGV小车驮着货箱沿二维码地图灵活转向，仿佛在执行一场无声的物流交响乐。扫地机器人遇到障碍物会立刻后退转向，它的超声波传感器像蝙蝠回声定位，主控板快速计算安全路线。播放视频《机器人控制系统有哪些？》。 课程新知导入完成思考题。观看教学视频。 帮助学生理解控制汽车的基本原理。通过问题导入引发学生思考。通过视频吸引学生的注意力。 讲授新课 新知讲解：一、机器人的种类各种各样的机器人根据不同的需要，人们设计制作了各种各样的机器人，既有生活中常见的扫地机器人，也有工业机器人、排爆机器人和人形机器人等。虽然这些机器人的外观和功能有很大差别，但它们具有一些类似的功能，如能根据指令完成某项工作，自主移动位置或完成某个动作等。信息链接作为一场“科技冬奥”，北京冬奥会随处可见各类机器人穿梭的身影，有炒菜机器人、送餐机器人、引导机器人、递送机器人、物流机器人等。它们不仅可以完成引导、送货、消毒、翻译等工作，还可以冲咖啡、泡茶做饭等，为来自世界各地的运动员提供全天候服务。二、机器人的构成与控制机械系统机械系统是机器人完成任务的执行机构，类似人的四肢；传感系统是机器人的感测系统，如同人的感官；控制系统是机器人的指挥中枢，相当于人的大脑；动力系统为机器人提供动力。控制可以由输入、计算和输出三个部分组成。类似地，机器人控制也可以分为感知、判断和动作三个部分。机器人的控制非常复杂。以扫地机器人为例，它不仅安装了各种传感器以躲避障碍，还可以根据智能算法规划行走路线，自动完成清扫工作。探究实践小组合作，设计一个可以前进，遇到障碍后会后退的简单避障小车机器人模型，在下面的方框内绘制结构图和控制流程图。三、体验控制人形机器人动作控制人形机器人相比小车机器人，人形机器人的构成和控制要更复杂。要让人形机器人能够模拟人的行走动作，首先要研究人是怎样行走的，再将动作分解为机器人可以完成的动作。探究 ... ...
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