王雙

教學內容分析

根據(jù)八年級學生的接受能力和現(xiàn)有硬件條件，教學內容的組織整體上采用循序漸進、點面結合的方式。通過前兩部分的學習，學生可以對機器人足球技術方法有所體驗，通過后兩部分，可以使學生對機器人足球有更廣泛全面的了解。內容組織順序為：最簡模型模擬實踐-典型進攻策略分析-RoboCup中真實找球策略呈現(xiàn)-RoboCup技術領域及研究方法簡介。前兩個內容主要為程序性知識，后面兩個內容為陳述性知識。

學情分析

八年級學生抽象邏輯思維開始占優(yōu)勢地位，理解記憶為主要記憶方式，觀察能力增強，辯證思維、創(chuàng)造思維有了很大發(fā)展。學生在機器人搭建和編程方面已經有了一定的經驗，接觸了程序的3種結構，但由于總課時為8課時，還缺乏綜合應用的經驗。學生對機器人學習有濃厚的興趣和熱情，在此基礎上，機器人足球具有挑戰(zhàn)性的、比較復雜的內容更有利于激發(fā)學生的學習動機。

教學目標

知識與技能目標：學生了解機器人足球的意義、研究內容、八年級學生可以實現(xiàn)的研究途徑。

過程與方法目標：通過模擬實踐和策略分析建立對機器人足球技術方法點滴的感性認識，同時提高程序編寫及調試能力，學會面對復雜事物時通過提取最簡模型進行分析的思想方法。

情感態(tài)度與價值觀目標：感受科技魅力，激發(fā)探究、創(chuàng)造熱情，樹立挑戰(zhàn)尖端科技的理想。

教學重點

最簡模型模擬實踐、典型進攻策略分析。

教學難點

變量的使用、臨界光值的確定。

教學環(huán)境及資源準備

教學環(huán)境：電子教室、實物展臺、大屏幕投影。

教學資源： PPT課件（含視頻）。

機器人：中鳴教學套裝10套。

軟件：機器人快車教育版E2V，版本為EDU1.1。

教學過程

環(huán)節(jié)一：導入

（1）播放RobCup（2013人型組、中型組）視頻。

（2）教師與學生互動，交流、解答學生感興趣的問題，使學生明確研究RobCup的意義。

（3）引出本節(jié)內容：探究機器人足球。

設計意圖：建立經驗，明確意義，激發(fā)熱情，引出課題。

環(huán)節(jié)二：最簡模型模擬實踐

（1）通過討論、交流，引導學生明確任何復雜的事物都可以逐層分解為若干基本問題。對機器人足球的研究可以從最簡單的模型開始：一個機器人、最基本的一個動作——找球。

（2）找球動作可以用小車追光來模擬實現(xiàn)。視頻演示，明確動作。

（3）硬件搭建。①設備分析：學習套裝配有光電傳感器，關掉其發(fā)光的二極管，就可當作光敏傳感器使用。②搭建提示：好的搭建效果應具備結實、簡潔、易操作的特點；光電傳感器的位置要便于檢測。③學生搭建，教師巡視指導。

（4）流程圖。師生共同分析，生成流程圖。教師明確：初學編程，流程圖有助于梳理程序的思想和邏輯關系。

（5）編程難點解析。①光電傳感器每0.25秒產生一個最新檢測值，需要用到變量。變量設置：局部、整型、變量名（VAR1）（如圖1）。變量在內存中的存儲示例。變量訪問方式：變量名。②引導：分支結構表達式應為：變量名VAR1>？（通過光值檢測來確定）③光值檢測：分別檢測環(huán)境光值、手電筒光照射后光值，并記錄。通過引導明確：表達式中“？”受手電距離和環(huán)境光變化影響較大，應為兼顧靈敏和穩(wěn)定最佳值，需通過反復測試獲得。④可用while（1）實現(xiàn)一直循環(huán)（如圖2）。⑤易產生問題的地方：表達式不成立時未將馬達速度設為0，導致無論光強度如何，機器人都一直走下去。

設計意圖：通過機器人追光模擬足球機器人找球動作，使學生感受足球機器人找球的技術方法，讓學生感到機器人足球并非深不可測。同時學習涉及的技術知識，如光電傳感器可實現(xiàn)光敏傳感的效果、變量等；并在軟硬件實現(xiàn)的過程中培養(yǎng)學生的程序設計與調試能力，及研究復雜事物時，可以將分解、提取最簡典型模型進行研究的思維方式。

環(huán)節(jié)三：典型進攻策略分析

（1）最簡單的情況是1對1足球，學生嘗試畫進攻策略流程圖，教師提出需要注意的問題：烏龍球、機器人在哪半場。

（2）學生流程圖分析。

（3）教師提供參考流程圖（如圖3）。

設計意圖：通過最簡單的足球進攻策略流程圖設計，使學生感受足球機器人智能的形成過程。

環(huán)節(jié)四：RoboCup中真實找球策略呈現(xiàn)

上述教學內容均為對RoboCup中基本技術方法與思想的模擬體驗，此環(huán)節(jié)通過解讀關于RoboCup找球的學術論文，使學生了解真實足球技術。

設計意圖：使學生了解真實的RoboCup技術，了解我們上述的實踐研究僅僅是體驗了其中的一點點技術方法，在知識方面僅僅是滄海一粟，在機器人足球的研究方面還有很龐大的內容。

環(huán)節(jié)五：RoboCup中技術領域及研究方法簡介

（1）機器人足球賽涉及人工智能、機器人學、通訊、傳感、精密機械和仿生材料等諸多領域的前沿研究和技術集成，實際上是高技術的對抗賽。中期時間段技術目標：①通用的智能體系結構；②綜合反應式方法和建模/規(guī)劃式方法；③實時識別、規(guī)劃和推理；④在動態(tài)環(huán)境中推理和行動；⑤傳感器數(shù)據(jù)融合；⑥通用的多智能系統(tǒng)；⑦復雜任務中的行為學習；⑧策略獲?。虎嵬ㄓ玫恼J知模型。

（2）機器人技術成果轉化典型應用：搜索與救援、太空探險、辦公室機器人系統(tǒng)。

（3）研究方法：可以從青少年機器人足球賽入手。研究資料：機器人學書籍、人工智能書籍、網絡中關于RobCup的資料及網站，CNKI中相關研究論文（提供學生電子文檔，資料中還包括本節(jié)涉及的變量、程序3中結構的網址，以便學生課后繼續(xù)研究）。

（4）期望：希望學生能把今天的研究作為機器人足球領域研究的開端，懷著堅韌嚴謹?shù)目茖W精神，問鼎機器人足球的巔峰之戰(zhàn)。

教學反思

由于初中研究機器人的教師還不多，為了發(fā)揮引領作用，我設計并實施了這堂課。導入環(huán)節(jié)播放完機器人足球的視頻后，我本想學生會很興奮于機器人足球的神奇，并提出了大家有什么感想和疑問的問題，學生的回應卻是平靜地等待著我下面要進行的內容。為了打破尷尬的局面，我牽強地請了兩位學生，有一位弱弱地說了一聲：“還沒有我踢得好呢?！泵鎸W生樸實無華的真誠，我及時地肯定了他的發(fā)言，并補充說明了要想真正達到人類的水平，預計要到 2050年。課后，我還不時地想起這句話，學生之所以會這樣認為，是因為他并沒有思考過也沒有意識到機器人踢球完全是自動判斷并完成的動作，這樣的學生不占少數(shù)，有的甚至還認為是遙控器在控制。學生學習了多年的信息技術，竟然對智能領域一無所知，我想信息技術的教學指導綱要真的要快些改改了。同時，我也覺得作為教研員，應該堅持每周至少上一節(jié)課，這樣才能真正地了解學生，僅僅靠聽幾節(jié)優(yōu)秀課是遠遠不夠的。

點 評

機器人教學課在遼寧省還處于逐步推進階段，王老師這節(jié)課在機器人教學方面做了很好的嘗試。這節(jié)課的教學目標明確就是利用機器人找球任務來完成機器人硬件的搭建和軟件的教學。教師利用機器人足球賽引入本節(jié)教學內容，通過三個不同難度的任務展開教學，最終完成預設的教學目標。整個流程清晰，教學方法運用合理，是一節(jié)不錯的機器人教學課。endprint

教學內容分析

根據(jù)八年級學生的接受能力和現(xiàn)有硬件條件，教學內容的組織整體上采用循序漸進、點面結合的方式。通過前兩部分的學習，學生可以對機器人足球技術方法有所體驗，通過后兩部分，可以使學生對機器人足球有更廣泛全面的了解。內容組織順序為：最簡模型模擬實踐-典型進攻策略分析-RoboCup中真實找球策略呈現(xiàn)-RoboCup技術領域及研究方法簡介。前兩個內容主要為程序性知識，后面兩個內容為陳述性知識。

學情分析

八年級學生抽象邏輯思維開始占優(yōu)勢地位，理解記憶為主要記憶方式，觀察能力增強，辯證思維、創(chuàng)造思維有了很大發(fā)展。學生在機器人搭建和編程方面已經有了一定的經驗，接觸了程序的3種結構，但由于總課時為8課時，還缺乏綜合應用的經驗。學生對機器人學習有濃厚的興趣和熱情，在此基礎上，機器人足球具有挑戰(zhàn)性的、比較復雜的內容更有利于激發(fā)學生的學習動機。

教學目標

知識與技能目標：學生了解機器人足球的意義、研究內容、八年級學生可以實現(xiàn)的研究途徑。

過程與方法目標：通過模擬實踐和策略分析建立對機器人足球技術方法點滴的感性認識，同時提高程序編寫及調試能力，學會面對復雜事物時通過提取最簡模型進行分析的思想方法。

情感態(tài)度與價值觀目標：感受科技魅力，激發(fā)探究、創(chuàng)造熱情，樹立挑戰(zhàn)尖端科技的理想。

教學重點

最簡模型模擬實踐、典型進攻策略分析。

教學難點

變量的使用、臨界光值的確定。

教學環(huán)境及資源準備

教學環(huán)境：電子教室、實物展臺、大屏幕投影。

教學資源： PPT課件（含視頻）。

機器人：中鳴教學套裝10套。

軟件：機器人快車教育版E2V，版本為EDU1.1。

教學過程

環(huán)節(jié)一：導入

（1）播放RobCup（2013人型組、中型組）視頻。

（2）教師與學生互動，交流、解答學生感興趣的問題，使學生明確研究RobCup的意義。

（3）引出本節(jié)內容：探究機器人足球。

設計意圖：建立經驗，明確意義，激發(fā)熱情，引出課題。

環(huán)節(jié)二：最簡模型模擬實踐

（1）通過討論、交流，引導學生明確任何復雜的事物都可以逐層分解為若干基本問題。對機器人足球的研究可以從最簡單的模型開始：一個機器人、最基本的一個動作——找球。

（2）找球動作可以用小車追光來模擬實現(xiàn)。視頻演示，明確動作。

（3）硬件搭建。①設備分析：學習套裝配有光電傳感器，關掉其發(fā)光的二極管，就可當作光敏傳感器使用。②搭建提示：好的搭建效果應具備結實、簡潔、易操作的特點；光電傳感器的位置要便于檢測。③學生搭建，教師巡視指導。

（4）流程圖。師生共同分析，生成流程圖。教師明確：初學編程，流程圖有助于梳理程序的思想和邏輯關系。

（5）編程難點解析。①光電傳感器每0.25秒產生一個最新檢測值，需要用到變量。變量設置：局部、整型、變量名（VAR1）（如圖1）。變量在內存中的存儲示例。變量訪問方式：變量名。②引導：分支結構表達式應為：變量名VAR1>？（通過光值檢測來確定）③光值檢測：分別檢測環(huán)境光值、手電筒光照射后光值，并記錄。通過引導明確：表達式中“？”受手電距離和環(huán)境光變化影響較大，應為兼顧靈敏和穩(wěn)定最佳值，需通過反復測試獲得。④可用while（1）實現(xiàn)一直循環(huán)（如圖2）。⑤易產生問題的地方：表達式不成立時未將馬達速度設為0，導致無論光強度如何，機器人都一直走下去。

設計意圖：通過機器人追光模擬足球機器人找球動作，使學生感受足球機器人找球的技術方法，讓學生感到機器人足球并非深不可測。同時學習涉及的技術知識，如光電傳感器可實現(xiàn)光敏傳感的效果、變量等；并在軟硬件實現(xiàn)的過程中培養(yǎng)學生的程序設計與調試能力，及研究復雜事物時，可以將分解、提取最簡典型模型進行研究的思維方式。

環(huán)節(jié)三：典型進攻策略分析

（1）最簡單的情況是1對1足球，學生嘗試畫進攻策略流程圖，教師提出需要注意的問題：烏龍球、機器人在哪半場。

（2）學生流程圖分析。

（3）教師提供參考流程圖（如圖3）。

設計意圖：通過最簡單的足球進攻策略流程圖設計，使學生感受足球機器人智能的形成過程。

環(huán)節(jié)四：RoboCup中真實找球策略呈現(xiàn)

上述教學內容均為對RoboCup中基本技術方法與思想的模擬體驗，此環(huán)節(jié)通過解讀關于RoboCup找球的學術論文，使學生了解真實足球技術。

設計意圖：使學生了解真實的RoboCup技術，了解我們上述的實踐研究僅僅是體驗了其中的一點點技術方法，在知識方面僅僅是滄海一粟，在機器人足球的研究方面還有很龐大的內容。

環(huán)節(jié)五：RoboCup中技術領域及研究方法簡介

（1）機器人足球賽涉及人工智能、機器人學、通訊、傳感、精密機械和仿生材料等諸多領域的前沿研究和技術集成，實際上是高技術的對抗賽。中期時間段技術目標：①通用的智能體系結構；②綜合反應式方法和建模/規(guī)劃式方法；③實時識別、規(guī)劃和推理；④在動態(tài)環(huán)境中推理和行動；⑤傳感器數(shù)據(jù)融合；⑥通用的多智能系統(tǒng)；⑦復雜任務中的行為學習；⑧策略獲?。虎嵬ㄓ玫恼J知模型。

（2）機器人技術成果轉化典型應用：搜索與救援、太空探險、辦公室機器人系統(tǒng)。

（3）研究方法：可以從青少年機器人足球賽入手。研究資料：機器人學書籍、人工智能書籍、網絡中關于RobCup的資料及網站，CNKI中相關研究論文（提供學生電子文檔，資料中還包括本節(jié)涉及的變量、程序3中結構的網址，以便學生課后繼續(xù)研究）。

（4）期望：希望學生能把今天的研究作為機器人足球領域研究的開端，懷著堅韌嚴謹?shù)目茖W精神，問鼎機器人足球的巔峰之戰(zhàn)。

教學反思

由于初中研究機器人的教師還不多，為了發(fā)揮引領作用，我設計并實施了這堂課。導入環(huán)節(jié)播放完機器人足球的視頻后，我本想學生會很興奮于機器人足球的神奇，并提出了大家有什么感想和疑問的問題，學生的回應卻是平靜地等待著我下面要進行的內容。為了打破尷尬的局面，我牽強地請了兩位學生，有一位弱弱地說了一聲：“還沒有我踢得好呢。”面對學生樸實無華的真誠，我及時地肯定了他的發(fā)言，并補充說明了要想真正達到人類的水平，預計要到 2050年。課后，我還不時地想起這句話，學生之所以會這樣認為，是因為他并沒有思考過也沒有意識到機器人踢球完全是自動判斷并完成的動作，這樣的學生不占少數(shù)，有的甚至還認為是遙控器在控制。學生學習了多年的信息技術，竟然對智能領域一無所知，我想信息技術的教學指導綱要真的要快些改改了。同時，我也覺得作為教研員，應該堅持每周至少上一節(jié)課，這樣才能真正地了解學生，僅僅靠聽幾節(jié)優(yōu)秀課是遠遠不夠的。

點 評

機器人教學課在遼寧省還處于逐步推進階段，王老師這節(jié)課在機器人教學方面做了很好的嘗試。這節(jié)課的教學目標明確就是利用機器人找球任務來完成機器人硬件的搭建和軟件的教學。教師利用機器人足球賽引入本節(jié)教學內容，通過三個不同難度的任務展開教學，最終完成預設的教學目標。整個流程清晰，教學方法運用合理，是一節(jié)不錯的機器人教學課。endprint

教學內容分析

根據(jù)八年級學生的接受能力和現(xiàn)有硬件條件，教學內容的組織整體上采用循序漸進、點面結合的方式。通過前兩部分的學習，學生可以對機器人足球技術方法有所體驗，通過后兩部分，可以使學生對機器人足球有更廣泛全面的了解。內容組織順序為：最簡模型模擬實踐-典型進攻策略分析-RoboCup中真實找球策略呈現(xiàn)-RoboCup技術領域及研究方法簡介。前兩個內容主要為程序性知識，后面兩個內容為陳述性知識。

學情分析

八年級學生抽象邏輯思維開始占優(yōu)勢地位，理解記憶為主要記憶方式，觀察能力增強，辯證思維、創(chuàng)造思維有了很大發(fā)展。學生在機器人搭建和編程方面已經有了一定的經驗，接觸了程序的3種結構，但由于總課時為8課時，還缺乏綜合應用的經驗。學生對機器人學習有濃厚的興趣和熱情，在此基礎上，機器人足球具有挑戰(zhàn)性的、比較復雜的內容更有利于激發(fā)學生的學習動機。

教學目標

知識與技能目標：學生了解機器人足球的意義、研究內容、八年級學生可以實現(xiàn)的研究途徑。

過程與方法目標：通過模擬實踐和策略分析建立對機器人足球技術方法點滴的感性認識，同時提高程序編寫及調試能力，學會面對復雜事物時通過提取最簡模型進行分析的思想方法。

情感態(tài)度與價值觀目標：感受科技魅力，激發(fā)探究、創(chuàng)造熱情，樹立挑戰(zhàn)尖端科技的理想。

教學重點

最簡模型模擬實踐、典型進攻策略分析。

教學難點

變量的使用、臨界光值的確定。

教學環(huán)境及資源準備

教學環(huán)境：電子教室、實物展臺、大屏幕投影。

教學資源： PPT課件（含視頻）。

機器人：中鳴教學套裝10套。

軟件：機器人快車教育版E2V，版本為EDU1.1。

教學過程

環(huán)節(jié)一：導入

（1）播放RobCup（2013人型組、中型組）視頻。

（2）教師與學生互動，交流、解答學生感興趣的問題，使學生明確研究RobCup的意義。

（3）引出本節(jié)內容：探究機器人足球。

設計意圖：建立經驗，明確意義，激發(fā)熱情，引出課題。

環(huán)節(jié)二：最簡模型模擬實踐

（1）通過討論、交流，引導學生明確任何復雜的事物都可以逐層分解為若干基本問題。對機器人足球的研究可以從最簡單的模型開始：一個機器人、最基本的一個動作——找球。

（2）找球動作可以用小車追光來模擬實現(xiàn)。視頻演示，明確動作。

（3）硬件搭建。①設備分析：學習套裝配有光電傳感器，關掉其發(fā)光的二極管，就可當作光敏傳感器使用。②搭建提示：好的搭建效果應具備結實、簡潔、易操作的特點；光電傳感器的位置要便于檢測。③學生搭建，教師巡視指導。

（4）流程圖。師生共同分析，生成流程圖。教師明確：初學編程，流程圖有助于梳理程序的思想和邏輯關系。

（5）編程難點解析。①光電傳感器每0.25秒產生一個最新檢測值，需要用到變量。變量設置：局部、整型、變量名（VAR1）（如圖1）。變量在內存中的存儲示例。變量訪問方式：變量名。②引導：分支結構表達式應為：變量名VAR1>？（通過光值檢測來確定）③光值檢測：分別檢測環(huán)境光值、手電筒光照射后光值，并記錄。通過引導明確：表達式中“？”受手電距離和環(huán)境光變化影響較大，應為兼顧靈敏和穩(wěn)定最佳值，需通過反復測試獲得。④可用while（1）實現(xiàn)一直循環(huán)（如圖2）。⑤易產生問題的地方：表達式不成立時未將馬達速度設為0，導致無論光強度如何，機器人都一直走下去。

設計意圖：通過機器人追光模擬足球機器人找球動作，使學生感受足球機器人找球的技術方法，讓學生感到機器人足球并非深不可測。同時學習涉及的技術知識，如光電傳感器可實現(xiàn)光敏傳感的效果、變量等；并在軟硬件實現(xiàn)的過程中培養(yǎng)學生的程序設計與調試能力，及研究復雜事物時，可以將分解、提取最簡典型模型進行研究的思維方式。

環(huán)節(jié)三：典型進攻策略分析

（1）最簡單的情況是1對1足球，學生嘗試畫進攻策略流程圖，教師提出需要注意的問題：烏龍球、機器人在哪半場。

（2）學生流程圖分析。

（3）教師提供參考流程圖（如圖3）。

設計意圖：通過最簡單的足球進攻策略流程圖設計，使學生感受足球機器人智能的形成過程。

環(huán)節(jié)四：RoboCup中真實找球策略呈現(xiàn)

上述教學內容均為對RoboCup中基本技術方法與思想的模擬體驗，此環(huán)節(jié)通過解讀關于RoboCup找球的學術論文，使學生了解真實足球技術。

設計意圖：使學生了解真實的RoboCup技術，了解我們上述的實踐研究僅僅是體驗了其中的一點點技術方法，在知識方面僅僅是滄海一粟，在機器人足球的研究方面還有很龐大的內容。

環(huán)節(jié)五：RoboCup中技術領域及研究方法簡介

（1）機器人足球賽涉及人工智能、機器人學、通訊、傳感、精密機械和仿生材料等諸多領域的前沿研究和技術集成，實際上是高技術的對抗賽。中期時間段技術目標：①通用的智能體系結構；②綜合反應式方法和建模/規(guī)劃式方法；③實時識別、規(guī)劃和推理；④在動態(tài)環(huán)境中推理和行動；⑤傳感器數(shù)據(jù)融合；⑥通用的多智能系統(tǒng)；⑦復雜任務中的行為學習；⑧策略獲??；⑨通用的認知模型。

（2）機器人技術成果轉化典型應用：搜索與救援、太空探險、辦公室機器人系統(tǒng)。

（3）研究方法：可以從青少年機器人足球賽入手。研究資料：機器人學書籍、人工智能書籍、網絡中關于RobCup的資料及網站，CNKI中相關研究論文（提供學生電子文檔，資料中還包括本節(jié)涉及的變量、程序3中結構的網址，以便學生課后繼續(xù)研究）。

（4）期望：希望學生能把今天的研究作為機器人足球領域研究的開端，懷著堅韌嚴謹?shù)目茖W精神，問鼎機器人足球的巔峰之戰(zhàn)。

教學反思

由于初中研究機器人的教師還不多，為了發(fā)揮引領作用，我設計并實施了這堂課。導入環(huán)節(jié)播放完機器人足球的視頻后，我本想學生會很興奮于機器人足球的神奇，并提出了大家有什么感想和疑問的問題，學生的回應卻是平靜地等待著我下面要進行的內容。為了打破尷尬的局面，我牽強地請了兩位學生，有一位弱弱地說了一聲：“還沒有我踢得好呢?！泵鎸W生樸實無華的真誠，我及時地肯定了他的發(fā)言，并補充說明了要想真正達到人類的水平，預計要到 2050年。課后，我還不時地想起這句話，學生之所以會這樣認為，是因為他并沒有思考過也沒有意識到機器人踢球完全是自動判斷并完成的動作，這樣的學生不占少數(shù)，有的甚至還認為是遙控器在控制。學生學習了多年的信息技術，竟然對智能領域一無所知，我想信息技術的教學指導綱要真的要快些改改了。同時，我也覺得作為教研員，應該堅持每周至少上一節(jié)課，這樣才能真正地了解學生，僅僅靠聽幾節(jié)優(yōu)秀課是遠遠不夠的。

點 評

機器人教學課在遼寧省還處于逐步推進階段，王老師這節(jié)課在機器人教學方面做了很好的嘗試。這節(jié)課的教學目標明確就是利用機器人找球任務來完成機器人硬件的搭建和軟件的教學。教師利用機器人足球賽引入本節(jié)教學內容，通過三個不同難度的任務展開教學，最終完成預設的教學目標。整個流程清晰，教學方法運用合理，是一節(jié)不錯的機器人教學課。endprint