五年级下册科学学案-7机器人世界--让机器人动起来｜沪教版

《科学与技术》第十册 第八单元 机器人世界 第 3 课时 让机器人动起来 学情分析： 学生对于机器人的内容非常感兴趣，且少数学生在课余接触过相关课程，并有一定基础， 但绝大部分学生几乎没有机会接触。本课时是在第一、第二课时认识各种各样机器人、了解 机器人基本组成部分以及搭建简单人形机器人的基础上所开展的后续探究学习活动。学生已 经对机器人控制面板的操作有所了解，并能在控制面板上了解如何选择相应程序，但对程序 的编辑和编辑程序过程中的一些控制条件与数据的关系没有感性的认识，对于在电脑中如何 应用相关编程软件开展编程活动一无所知。因此，在学习活动中，他们首先要认识相应的编 程软件，然后进入软件编程界面，了解最简单的运动模块程序中的几个控制条件，并学会利 用不同的控制条件设定数值并使之运行。最后在运行中收集不同控制条件下运行后的实际数 据，通过数据的收集、整理进行分析，以期达成最后任务的完成。在整个探究学习过程中， 学生将建立基本的数学模型，并把这些通过组内数据收集、整理、分析活动所建立的简单数 学模型应用于实际任务中去，进而解决具体问题。 本课时的前期任务准备：列举各种生活中了解到的机器人，并说明它们的各种用途。知 道机器人是人类通过编制程序并输入其控制器，利用控制器控制马达、传感器等运动及感知 单元进行工作的智能机械装置。知道数据电缆、信号电缆的作用，学会 “机器人”的启动 与关闭，认识控制面板、程序界面的作用并学会选取程序。 一．教学目标 1．认识机器人编程软件，能打开相应软件了解“运动模块”程序中的相关控制条件。 2．学会利用“秒”、“角度”、“圈数”等控制条件设定数值、编辑程序，使机器人动起来。 3．通过程序的编辑过程，体验数据收集、整理并进行分析的重要性。 4．利用所采集的数据应用于机器人的实际运行，并完成具体任务，进而感悟科学地数据收 集和分析整理对数学建模的重要性。 二．教学重点 利用数据的收集、整理和分析，完成具体的运动任务。 三．教学难点 学会选择控制条件设定数值并与机器人运行距离建立联系。 四．教学具准备 笔记本电脑、乐高 EV3 智能学习机器人套件、Lego Mindstorm 编程软件、测试用尺。 五．教学活动 活动一：认识编程软件，让机器人动起来 活动目标： 1.认识机器人编程软件中的“运动模块”。 2.尝试运用编程软件让机器人动起来。 活动器材： 笔记本电脑、乐高 EV3 智能学习机器人套件、Lego Mindstorm 编程软件 活动描述： 延续上节课的内容，让搭建好的机器人动起来。通过已有学习机器人基础的学生的讲 解，让其余学生了解如何用运用编程软件中的“运动模块”让机器人动起来，并且知道如何 在不连接电缆的情况下让机器人动起来。 活动二：探究机器人马达的运动规律 活动目标： 1. 学会利用“秒”、“角度”、“圈数”等控制条件设定数值、编辑程序，使机器人动起来。 2. 通过程序的编辑过程，体验数据收集、整理并进行分析的重要性。 活动器材： 笔记本电脑、乐高 EV3 智能学习机器人套件、Lego Mindstorm 编程软件、测试用尺 活动描述： 在能让机器动起来的前提下，探究“运动模块”中的限制条件——“1 秒”、“1 圈”、 “360 度”能使机器人移动的距离是多少。并通过三次的实验，记录、处理数据，减小 误差。最后在与理论值对比后，分析数据可能存在的误差原因。 活动三：让机器人根据要求动起来 活动目标： 1. 利用所采集的数据应用于机器人的实际运行，并使机器人精确移动一段距离。 2. 感悟科学地数据收集和分析整理的重要性。 活动器材： 笔记本电脑、乐高 EV3 智能学习机器人套件、Lego Mindstorm 编程软件、测试用尺 活动描述： 根据之前的实际测量数据，计算机器人移动 100 厘米需要多少秒、多少圈、多少度， 形成自己机器人移动的理论数据。然后按照理论数据为机器人进行编程并实际进行测试。最 后根据机器人的实际情况进行程序调整，并分析误差原因。 六．教学过程 活动一：认识编程软件，让机器人动起来 学生活动 教师指导 备注  复习机器人的结构和作用。  认识编程“运动模块”界面。  复习导入：列举各种机器人。知 道机器人的作用。说出机器人的 构造。认识控制面板  提问：如何让机器人动起来？ 请有机器人学习基础的学生进行 讲解。主要集中在“运动模块” 中的“移动槽”模块的使用。从 “端口”、“功率”、“条件”这几 个参数着重介绍。同时尝试不连 接电缆使机器人动起来。 活动二：探究机器人马达的运动规律 学生活动 教师指导 备注  实验：探究机器人 1 秒、1 圈、360 度能移动多远。  讨论交流：分析误差的原因  指导学生每个控制条件测试 3 次 并算出平均值来减小误差。  通过所有数据的统计和整理，找 出规律。并且给出参照值，组织 针对学科素养 探索与创新中 的收集分析信 息。 针对学科素养 评价与选择中 学生讨论自己机器人实际值与参 照值有差别的原因。分析误差是 否能再次减小，并根据误差原因 调整机器人的运动状态。 的注重证据合 理判断 活动三：让机器人根据要求动起来 学生活动 教师指导 备注  计算：计算机器人运行 100 厘米需要多少圈？多少秒？ 多少度？  活动：让机器人运行 100 厘 米  根据之前的数据，计算出自己机 器人运行 100 厘米所需要的理论 数据作为编程中条件的参数。  根据自己计算的理论数据，实际 测试机器人的运行情况。根据实 际的运行情况分析误差原因并调 整机器人，完成既定任务。 针对学科素养 探索与创新中 的收集分析信 息。 七．板书设计 让机器人动起来 列举各种机器人 知道机器人的作用 编程 说出机器人的构造 动作模块 端口 功率 条件 搭建机器人 认识控制面板 了解机器人程序 学习单： 实验数据收集表 次数 1 圈 1 秒 360 度 1 距离 cm 距离 cm 距离 cm 2 距离 cm 距离 cm 距离 cm 3 距离 cm 距离 cm 距离 cm 平均 cm cm cm 计算理论数据： 机器人行进 100cm，需要（ ）圈。 机器人行进 100cm，需要（ ）秒。 机器人行进 100cm，需要（ ）度。 实践验证： 机器人行进 100cm，需要（ ）圈。 机器人行进 100cm，需要（ ）秒。 机器人行进 100cm，需要（ ）度。