声控机器人

一、教材分析

本部分内容的学习是在学生已经认识机器人的基础上进行的。学生对于机器人已经有了一定的了解，在此基础上本节课将声音传感器引入课堂，通过声音传感器接受声音的域值来控制程序。  

二、学情分析

学生在学习这一课时，有着较为强烈的实践需要，学生可操控的范围较大，属于实践性的内容。因此，在本课的教学中，教师要安排适宜的课时比例，并能配备充足的实验器材，保证实验的有效性。

三、教学目标与要求

了解声音传感器的工作原理，掌握编写声控机器人的程序。可以在团队的氛围中，进行一次有意义的机器人活动。培养学生的逻辑思维能力、自主探索学习的能力和遇到问题想办法解决的能力。

四、教学重点与难点

1. 重点：理解和掌握声控机器人程序的编写。

2. 难点：搭建声控机器人的过程。

五、教学方法与手段

讲授法、任务驱动法、辅导矫正法。

六、课时安排

安排2课时。

七、教学准备

声音传感器及程序编写软件。

八、教学过程

第1课时

（一）生活引入，揭示课题

展示与微软机器人“小冰”的对话。

教师：聪明的机器人“小冰”已经能够和人类对话了，但它是一个虚拟的对象，那怎么让我们的机器人能听懂我们的话呢？大家有哪些主意？

（从学生生活出发，同时引出新问题。）

师生讨论。

教师：今天，老师就给大家介绍声音传感器来控制机器人的运动。（头脑风暴，激发集体智慧）

（二）初识声音传感器

学生看书自学，了解什么是声音传感器，教师再加以讲解。

1. 声音传感器：由一个小型驻极体麦克风和运算放大器构成的。它可以将捕获的微小电压变化放大100倍左右，放大后的电压能够被微控制器轻松地识别，并进行AD转换，输出模拟电压值。通过采集模拟量电压就可以读出声音的幅值，判断声音的大小。

2. 主要功能：检测周围环境是否有声音。

当外部有声音的时候，传感器会把接收到的声音转化为电信号，并传输给机器人。 

教师：如果以信息技术的方式来描述它工作的过程，就要用到我们之前学习过的流程图的知识，现在请大家看黑板。（PPT出示流程图）

看着这样的流程设计，我们的机器人好像能够听懂我们的指令，并根据指令运动了。那我们赶紧搭建一个机器人来试验一下吧。

搭建声控机器人：

先搭建一个灭火机器人，然后将声音传感器与数据线相连。(如图1所示)

图1 声音传感器与数据线连接图

最后将连接好的声音传感器连接到开源机器人的物联网扩展板的5号端口上。(如图2、图3所示)

图2 声音传感器与物联网板连接图

图3 声控机器人的完整工作图

PPT展示完成图。

【设计意图】搭建机器人，让学生可以在实际的环境中去编写程序和理解程序。

第2课时

（三）编写程序

教师：机器人搭好了，想要运作，仅仅有流程图是不够的，我们还需要转化成程序，那么我们今天学习声控机器人的程序图该如何编写。   

想一想：对照流程图，我们需要哪些模块？传感器的数值我们如何去读取？（设置变量）

教师示范演示设置声音变量，强调变量名称一般用字母来命名，不能使用中文和数字。

试一试：根据流程图尝试自己搭建通过声音传感器控制机器人前进的脚本。

展示学生的脚本程序，若遇问题，解决问题。

上传程序，进行声控机器人活动实验。

（四）拓展

想一想：除了控制机器人行走，声音传感器还可以做哪些活动？

小组合作设计程序，进行实验。（小组合作拓展）

（五）总结与回归

声音传感器加上编程还可以实现很多功能，让机器更智能。（视频展示）声音传感器控制的盲人避障设备，帮助盲人上街行走。（回归生活中的应用）