第1课  认识机器人

一、教材分析

本课是“机器人基础”模块的起始课。本课在结构上承领整个机器人单元的教学内容，在内容安排上具有综合性的特点。本课教学内容以促进学生建立对机器人的初步印象为主，帮助没有接触过机器人的学生，形成一定的认知。教材突出机器人的定义、历史发展、分类、组成这四个方面，并借助实物、图片等工具为学生提供感性知识。

二、学情分析

在学生对机器人没有任何概念的情况下，教师要做个有心人，从教材出发，在领会教材精神的基础上发挥主观能动性，从适应学生认知的角度来组织教学材料。例如找寻一定的视频资料，播放给学生看，或者从网上收集相应的素材，让学生进行归纳总结，帮助学生梳理知识。条件有限的学校，可以结合配套光盘里提供的素材，由教师集中演示，给予学生更丰富的感性认识。在本课教学中，可以采取教师演示与学生自主尝试相结合的方法进行教学。在设备有限的情况下，可以组织学生分小组讨论，进行相应的学习活动，弥补资源的不足。

三、教学目标与要求

    1. 能够初步了解机器人的概念，可以找出生活中的机器人，并能够描绘出生活中机器人的作用。

2. 通过了解机器人的历史和分类，掌握机器人的发展方向。

3. 培养学生对于新科技的学习兴趣，促发求知欲。

四、教学重点与难点

1. 重点：机器人在生活中的运用实例。

2. 难点：机器人的工作原理。

五、教学方法与手段

演示教学法、探究学习法。

六、课时安排

安排1课时。

七、教学准备

多媒体网络教室、教学控制软件、教学课件。

八、教学过程

（一）展示与引入

教师：同学们，你们看过《变形金刚》吗？

（播放《变形金刚》片段。）

学生观看。

教师：这些能变形的金刚就是以生活中的机器人为原型的，别以为机器人离我们很遥远，其实就在我们中间哦！（出示银行的机器人客服图片）今天让我们一起走进机器人的世界。

（板书：认识机器人。）

【设计意图】用电影视频导入，从学生已有经验入手，帮助学生消除陌生感。鼓励学生从生活出发，激发求知欲。

（二）新授一：初识机器人

教师：一说到机器人，每个人头脑中可能都会出现一个机器人的形象，你觉得机器人应该是什么样的？可能有哪些特征？

学生：交流、讨论。

教师：机器人是一种具有高度灵活性的自动化机器，具备一些与人或者其他生活相似的能力，如感知能力、动作能力、规划能力等。

机器人有三个基本特征（PPT出示）：

大脑——自动控制的程序

身体——一定的结构形态

动作——有能力完成一定的动作

这里的两张图片，请同学们来判断一下他们是机器人吗？

（PPT出示绘图机器人、足球机器人的图片。）

学生观察图片，对照机器人的特征进行思考。

教师：机器人一定是人的外形吗？

学生思考回答。

教师：机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器，并不是只有人型的才算作机器人。联合国标准化组织给机器人的定义是：一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。

这是1999年索尼公司开发的“爱宝”机器狗，“爱宝”可以理解大约180个声音指令，完成取东西、拍照等动作，甚至在电量即将耗尽之时，它还会自己去找充电器。“爱宝”的面部配备发光屏幕，可以通过灯光组合来表达自己的情绪。更重要的是，工程师还能根据自己的需要对“爱宝”进行编程，让它完成像足球比赛这样的特殊工作。

2000年，本田公司启动的“阿西莫”机器人项目，致力于开发出服务于人类日常生活的“类人”机器人。这是“阿西莫”机器人服务员送茶的图片，那是“阿西莫”机器人正在进行体操表演。（PPT出示图片）

【设计意图】先明确机器人的特征，再用两张图片进行辨析，然后通过视频，了解各种外形的机器人。

（三）新授二：机器人的发展

教师：机器人的发展史，从时间角度，大致可以分成两个阶段：古代机器人和现代机器人。

几千年前人类就渴望制造一种像人一样的机器，以便将人类从繁重的劳动中解脱出来。西周时间，我国的能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人，这是我国最早记载的机器人。三国时期，诸葛亮成功制造出了“木年流马”，运送军粮。公元前2世纪古希腊人发明原始的机器人——自动机。（PPT出示图片）

现代机器人大致经历了三个成长阶段。第一代为简单个体机器人，第二代为群体劳动机器人，第三代为类似人类的智能机器人。

1959年，美国英格伯格和德沃尔制造出了世界第一台工业机器人（PPT出示），机器人的历史才真正开始。

20世纪70年代，第二代机器人开始了较大的发展，第二代机器人能通过对外界环境做出判断来改变其动作，并开始普及。

第三代机器人是智能机器人，它不仅具有感觉能力，而且还具有独立判断和行动的能力，并具有记忆、推理和决策的能力，因而能够完成更加复杂的动作。

教师：在你的身边也到处有机器人，你知道吗？

学生展开思考和讨论。

教师出示生活中的机器人。

【设计意图】通过几个重要的时间点，来深入了解机器人的发展轨迹，再找寻身边的机器人，让知识贴近学生生活。 

（四）新授三：机器人分类

教师：刚才同学们介绍了那么多的机器人，可是我有点糊涂了，它们都是一类吗？如果要对他们进行分类，你认为可以怎么分？你分类的依据是什么？

学生分小组讨论。

（教师播放相应的资料，引导学生探索。）

学生汇报。

机器人的分类方法很多，今天我们来按照使用范围的不同，给机器人来分类，可以分为：工业机器人、民用机器人、军用机器人和特种机器人。下面我们分别来了解一下这四类机器人。（PPT出示相关图片）

试一试：出示几张图片，让学生进行分类连线。

学生思考，回答。

教师：刚才我们看了这么多机器人，其实他们处理信息的过程与人类相似，都是“获取信息→处理与判断信息→执行动作”。

【设计意图】通过大量的实例，让学生对机器人的分类有一定的认识，激发学生学习知识，科技强国的强烈意识，再通过连线练习，掌握机器人的分类。

（五）新授四：机器人的组成

教师：机器人主要由哪些部分组成呢？对照机器人的定义及基本特征，机器人的基本组成包括控制系统、电力单元、传感器、驱动器、机身等。（PPT出示分解示意图）

下面以我们教学中用到的三角机器人为例，来简单介绍一下机器人的组成。同学们可以看教材第6页至第8页，快速浏览，了解它的组成。

教师：控制系统是机器人的大脑，是机器人的指挥中枢，主要由微控制器、存储器、输入/输出端口等组成。

电力单元是机器人的能量来源，为机器人提供动力。

传感器是机器人的感觉器官。机器人通过传感器检测环境、获取信息，再根据外界环境做出相应的反应。（PPT出示不同传感器的图片）

驱动器由电机、皮带、机械手等组成，让机器人在控制指令下完成相应动作。

机身是机器人的外形，一个完整的机器人需要将框架、传感器、主板、电机等装置组装并固定起来。

观察你身边的机器人有哪些组件？它们是如何发挥作用的？

学生交流讨论，汇报。

（六）巩固与思考

今天我们一起研究了机器人的很多内容，这些看似简单的机器人，凝聚了很多高科技，在后面的学习中，我们将深入研究。

为什么把这些东西叫作“机器人”，他们和人有什么相同点和不同点吗？这里有几幅同学们画的机器人幻想画(PPT出示)，你想象中的未来机器人是什么样子的？ 这两项任务请同学们课后思考一下，下节课我们共同交流。

【设计意图】再次归纳机器人的若干特点，引发学生的学习情绪，为后续学习打下基础。