走進(jìn)巔峰之戰(zhàn)

王雙

教學(xué)內(nèi)容分析

根據(jù)八年級(jí)學(xué)生的接受能力和現(xiàn)有硬件條件，教學(xué)內(nèi)容的組織整體上采用循序漸進(jìn)、點(diǎn)面結(jié)合的方式。通過前兩部分的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以對(duì)機(jī)器人足球技術(shù)方法有所體驗(yàn)，通過后兩部分，可以使學(xué)生對(duì)機(jī)器人足球有更廣泛全面的了解。內(nèi)容組織順序?yàn)椋鹤詈喣Ｐ湍M實(shí)踐-典型進(jìn)攻策略分析-RoboCup中真實(shí)找球策略呈現(xiàn)-RoboCup技術(shù)領(lǐng)域及研究方法簡介。前兩個(gè)內(nèi)容主要為程序性知識(shí)，后面兩個(gè)內(nèi)容為陳述性知識(shí)。

學(xué)情分析

八年級(jí)學(xué)生抽象邏輯思維開始占優(yōu)勢(shì)地位，理解記憶為主要記憶方式，觀察能力增強(qiáng)，辯證思維、創(chuàng)造思維有了很大發(fā)展。學(xué)生在機(jī)器人搭建和編程方面已經(jīng)有了一定的經(jīng)驗(yàn)，接觸了程序的3種結(jié)構(gòu)，但由于總課時(shí)為8課時(shí)，還缺乏綜合應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生對(duì)機(jī)器人學(xué)習(xí)有濃厚的興趣和熱情，在此基礎(chǔ)上，機(jī)器人足球具有挑戰(zhàn)性的、比較復(fù)雜的內(nèi)容更有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能目標(biāo)：學(xué)生了解機(jī)器人足球的意義、研究內(nèi)容、八年級(jí)學(xué)生可以實(shí)現(xiàn)的研究途徑。

過程與方法目標(biāo)：通過模擬實(shí)踐和策略分析建立對(duì)機(jī)器人足球技術(shù)方法點(diǎn)滴的感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)提高程序編寫及調(diào)試能力，學(xué)會(huì)面對(duì)復(fù)雜事物時(shí)通過提取最簡模型進(jìn)行分析的思想方法。

情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：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(xué)重點(diǎn)

最簡模型模擬實(shí)踐、典型進(jìn)攻策略分析。

教學(xué)難點(diǎn)

變量的使用、臨界光值的確定。

教學(xué)環(huán)境及資源準(zhǔn)備

教學(xué)環(huán)境：電子教室、實(shí)物展臺(tái)、大屏幕投影。

教學(xué)資源： PPT課件（含視頻）。

機(jī)器人：中鳴教學(xué)套裝10套。

軟件：機(jī)器人快車教育版E2V，版本為EDU1.1。

教學(xué)過程

環(huán)節(jié)一：導(dǎo)入

（1）播放RobCup（2013人型組、中型組）視頻。

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

（3）引出本節(jié)內(nèi)容：探究機(jī)器人足球。

設(shè)計(jì)意圖：建立經(jīng)驗(yàn)，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(shí)踐

（1）通過討論、交流，引導(dǎo)學(xué)生明確任何復(fù)雜的事物都可以逐層分解為若干基本問題。對(duì)機(jī)器人足球的研究可以從最簡單的模型開始：一個(gè)機(jī)器人、最基本的一個(gè)動(dòng)作——找球。

（2）找球動(dòng)作可以用小車追光來模擬實(shí)現(xiàn)。視頻演示，明確動(dòng)作。

（3）硬件搭建。①設(shè)備分析：學(xué)習(xí)套裝配有光電傳感器，關(guān)掉其發(fā)光的二極管，就可當(dāng)作光敏傳感器使用。②搭建提示：好的搭建效果應(yīng)具備結(jié)實(shí)、簡潔、易操作的特點(diǎn)；光電傳感器的位置要便于檢測。③學(xué)生搭建，教師巡視指導(dǎo)。

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

（5）編程難點(diǎn)解析。①光電傳感器每0.25秒產(chǎn)生一個(gè)最新檢測值，需要用到變量。變量設(shè)置：局部、整型、變量名（VAR1）（如圖1）。變量在內(nèi)存中的存儲(chǔ)示例。變量訪問方式：變量名。②引導(dǎo)：分支結(jié)構(gòu)表達(dá)式應(yīng)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(dǎo)明確：表達(dá)式中“？”受手電距離和環(huán)境光變化影響較大，應(yīng)為兼顧靈敏和穩(wěn)定最佳值，需通過反復(fù)測試獲得。④可用while（1）實(shí)現(xiàn)一直循環(huán)（如圖2）。⑤易產(chǎn)生問題的地方：表達(dá)式不成立時(shí)未將馬達(dá)速度設(shè)為0，導(dǎo)致無論光強(qiáng)度如何，機(jī)器人都一直走下去。

設(shè)計(jì)意圖：通過機(jī)器人追光模擬足球機(jī)器人找球動(dòng)作，使學(xué)生感受足球機(jī)器人找球的技術(shù)方法，讓學(xué)生感到機(jī)器人足球并非深不可測。同時(shí)學(xué)習(xí)涉及的技術(shù)知識(shí)，如光電傳感器可實(shí)現(xiàn)光敏傳感的效果、變量等；并在軟硬件實(shí)現(xiàn)的過程中培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)與調(diào)試能力，及研究復(fù)雜事物時(shí)，可以將分解、提取最簡典型模型進(jìn)行研究的思維方式。

環(huán)節(jié)三：典型進(jìn)攻策略分析

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

（2）學(xué)生流程圖分析。

（3）教師提供參考流程圖（如圖3）。

設(shè)計(jì)意圖：通過最簡單的足球進(jìn)攻策略流程圖設(shè)計(jì)，使學(xué)生感受足球機(jī)器人智能的形成過程。

環(huán)節(jié)四：RoboCup中真實(shí)找球策略呈現(xiàn)

上述教學(xué)內(nèi)容均為對(duì)RoboCup中基本技術(shù)方法與思想的模擬體驗(yàn)，此環(huán)節(jié)通過解讀關(guān)于RoboCup找球的學(xué)術(shù)論文，使學(xué)生了解真實(shí)足球技術(shù)。

設(shè)計(jì)意圖：使學(xué)生了解真實(shí)的RoboCup技術(shù)，了解我們上述的實(shí)踐研究僅僅是體驗(yàn)了其中的一點(diǎn)點(diǎn)技術(shù)方法，在知識(shí)方面僅僅是滄海一粟，在機(jī)器人足球的研究方面還有很龐大的內(nèi)容。

環(huán)節(jié)五：RoboCup中技術(shù)領(lǐng)域及研究方法簡介

（1）機(jī)器人足球賽涉及人工智能、機(jī)器人學(xué)、通訊、傳感、精密機(jī)械和仿生材料等諸多領(lǐng)域的前沿研究和技術(shù)集成，實(shí)際上是高技術(shù)的對(duì)抗賽。中期時(shí)間段技術(shù)目標(biāo)：①通用的智能體系結(jié)構(gòu)；②綜合反應(yīng)式方法和建模/規(guī)劃式方法；③實(shí)時(shí)識(shí)別、規(guī)劃和推理；④在動(dòng)態(tài)環(huán)境中推理和行動(dòng)；⑤傳感器數(shù)據(jù)融合；⑥通用的多智能系統(tǒng)；⑦復(fù)雜任務(wù)中的行為學(xué)習(xí)；⑧策略獲取；⑨通用的認(rèn)知模型。

（2）機(jī)器人技術(shù)成果轉(zhuǎn)化典型應(yīng)用：搜索與救援、太空探險(xiǎn)、辦公室機(jī)器人系統(tǒng)。

（3）研究方法：可以從青少年機(jī)器人足球賽入手。研究資料：機(jī)器人學(xué)書籍、人工智能書籍、網(wǎng)絡(luò)中關(guān)于RobCup的資料及網(wǎng)站，CNKI中相關(guān)研究論文（提供學(xué)生電子文檔，資料中還包括本節(jié)涉及的變量、程序3中結(jié)構(gòu)的網(wǎng)址，以便學(xué)生課后繼續(xù)研究）。

（4）期望：希望學(xué)生能把今天的研究作為機(jī)器人足球領(lǐng)域研究的開端，懷著堅(jiān)韌嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神，問鼎機(jī)器人足球的巔峰之戰(zhàn)。

教學(xué)反思

由于初中研究機(jī)器人的教師還不多，為了發(fā)揮引領(lǐng)作用，我設(shè)計(jì)并實(shí)施了這堂課。導(dǎo)入環(huán)節(jié)播放完機(jī)器人足球的視頻后，我本想學(xué)生會(huì)很興奮于機(jī)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(xué)生的回應(yīng)卻是平靜地等待著我下面要進(jìn)行的內(nèi)容。為了打破尷尬的局面，我牽強(qiáng)地請(qǐng)了兩位學(xué)生，有一位弱弱地說了一聲：“還沒有我踢得好呢。”面對(duì)學(xué)生樸實(shí)無華的真誠，我及時(shí)地肯定了他的發(fā)言，并補(bǔ)充說明了要想真正達(dá)到人類的水平，預(yù)計(jì)要到 2050年。課后，我還不時(shí)地想起這句話，學(xué)生之所以會(huì)這樣認(rèn)為，是因?yàn)樗]有思考過也沒有意識(shí)到機(jī)器人踢球完全是自動(dòng)判斷并完成的動(dòng)作，這樣的學(xué)生不占少數(shù)，有的甚至還認(rèn)為是遙控器在控制。學(xué)生學(xué)習(xí)了多年的信息技術(shù)，竟然對(duì)智能領(lǐng)域一無所知，我想信息技術(shù)的教學(xué)指導(dǎo)綱要真的要快些改改了。同時(shí)，我也覺得作為教研員，應(yīng)該堅(jiān)持每周至少上一節(jié)課，這樣才能真正地了解學(xué)生，僅僅靠聽幾節(jié)優(yōu)秀課是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

點(diǎn) 評(píng)

機(jī)器人教學(xué)課在遼寧省還處于逐步推進(jìn)階段，王老師這節(jié)課在機(jī)器人教學(xué)方面做了很好的嘗試。這節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)明確就是利用機(jī)器人找球任務(wù)來完成機(jī)器人硬件的搭建和軟件的教學(xué)。教師利用機(jī)器人足球賽引入本節(jié)教學(xué)內(nèi)容，通過三個(gè)不同難度的任務(wù)展開教學(xué)，最終完成預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)。整個(gè)流程清晰，教學(xué)方法運(yùn)用合理，是一節(jié)不錯(cuò)的機(jī)器人教學(xué)課。endprint

教學(xué)內(nèi)容分析

根據(jù)八年級(jí)學(xué)生的接受能力和現(xiàn)有硬件條件，教學(xué)內(nèi)容的組織整體上采用循序漸進(jìn)、點(diǎn)面結(jié)合的方式。通過前兩部分的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以對(duì)機(jī)器人足球技術(shù)方法有所體驗(yàn)，通過后兩部分，可以使學(xué)生對(duì)機(jī)器人足球有更廣泛全面的了解。內(nèi)容組織順序?yàn)椋鹤詈喣Ｐ湍M實(shí)踐-典型進(jìn)攻策略分析-RoboCup中真實(shí)找球策略呈現(xiàn)-RoboCup技術(shù)領(lǐng)域及研究方法簡介。前兩個(gè)內(nèi)容主要為程序性知識(shí)，后面兩個(gè)內(nèi)容為陳述性知識(shí)。

學(xué)情分析

八年級(jí)學(xué)生抽象邏輯思維開始占優(yōu)勢(shì)地位，理解記憶為主要記憶方式，觀察能力增強(qiáng)，辯證思維、創(chuàng)造思維有了很大發(fā)展。學(xué)生在機(jī)器人搭建和編程方面已經(jīng)有了一定的經(jīng)驗(yàn)，接觸了程序的3種結(jié)構(gòu)，但由于總課時(shí)為8課時(shí)，還缺乏綜合應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生對(duì)機(jī)器人學(xué)習(xí)有濃厚的興趣和熱情，在此基礎(chǔ)上，機(jī)器人足球具有挑戰(zhàn)性的、比較復(fù)雜的內(nèi)容更有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能目標(biāo)：學(xué)生了解機(jī)器人足球的意義、研究內(nèi)容、八年級(jí)學(xué)生可以實(shí)現(xiàn)的研究途徑。

過程與方法目標(biāo)：通過模擬實(shí)踐和策略分析建立對(duì)機(jī)器人足球技術(shù)方法點(diǎn)滴的感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)提高程序編寫及調(diào)試能力，學(xué)會(huì)面對(duì)復(fù)雜事物時(shí)通過提取最簡模型進(jìn)行分析的思想方法。

情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：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(xué)重點(diǎn)

最簡模型模擬實(shí)踐、典型進(jìn)攻策略分析。

教學(xué)難點(diǎn)

變量的使用、臨界光值的確定。

教學(xué)環(huán)境及資源準(zhǔn)備

教學(xué)環(huán)境：電子教室、實(shí)物展臺(tái)、大屏幕投影。

教學(xué)資源： PPT課件（含視頻）。

機(jī)器人：中鳴教學(xué)套裝10套。

軟件：機(jī)器人快車教育版E2V，版本為EDU1.1。

教學(xué)過程

環(huán)節(jié)一：導(dǎo)入

（1）播放RobCup（2013人型組、中型組）視頻。

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

（3）引出本節(jié)內(nèi)容：探究機(jī)器人足球。

設(shè)計(jì)意圖：建立經(jīng)驗(yàn)，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(shí)踐

（1）通過討論、交流，引導(dǎo)學(xué)生明確任何復(fù)雜的事物都可以逐層分解為若干基本問題。對(duì)機(jī)器人足球的研究可以從最簡單的模型開始：一個(gè)機(jī)器人、最基本的一個(gè)動(dòng)作——找球。

（2）找球動(dòng)作可以用小車追光來模擬實(shí)現(xiàn)。視頻演示，明確動(dòng)作。

（3）硬件搭建。①設(shè)備分析：學(xué)習(xí)套裝配有光電傳感器，關(guān)掉其發(fā)光的二極管，就可當(dāng)作光敏傳感器使用。②搭建提示：好的搭建效果應(yīng)具備結(jié)實(shí)、簡潔、易操作的特點(diǎn)；光電傳感器的位置要便于檢測。③學(xué)生搭建，教師巡視指導(dǎo)。

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

（5）編程難點(diǎn)解析。①光電傳感器每0.25秒產(chǎn)生一個(gè)最新檢測值，需要用到變量。變量設(shè)置：局部、整型、變量名（VAR1）（如圖1）。變量在內(nèi)存中的存儲(chǔ)示例。變量訪問方式：變量名。②引導(dǎo)：分支結(jié)構(gòu)表達(dá)式應(yīng)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(dǎo)明確：表達(dá)式中“？”受手電距離和環(huán)境光變化影響較大，應(yīng)為兼顧靈敏和穩(wěn)定最佳值，需通過反復(fù)測試獲得。④可用while（1）實(shí)現(xiàn)一直循環(huán)（如圖2）。⑤易產(chǎn)生問題的地方：表達(dá)式不成立時(shí)未將馬達(dá)速度設(shè)為0，導(dǎo)致無論光強(qiáng)度如何，機(jī)器人都一直走下去。

設(shè)計(jì)意圖：通過機(jī)器人追光模擬足球機(jī)器人找球動(dòng)作，使學(xué)生感受足球機(jī)器人找球的技術(shù)方法，讓學(xué)生感到機(jī)器人足球并非深不可測。同時(shí)學(xué)習(xí)涉及的技術(shù)知識(shí)，如光電傳感器可實(shí)現(xiàn)光敏傳感的效果、變量等；并在軟硬件實(shí)現(xiàn)的過程中培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)與調(diào)試能力，及研究復(fù)雜事物時(shí)，可以將分解、提取最簡典型模型進(jìn)行研究的思維方式。

環(huán)節(jié)三：典型進(jìn)攻策略分析

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

（2）學(xué)生流程圖分析。

（3）教師提供參考流程圖（如圖3）。

設(shè)計(jì)意圖：通過最簡單的足球進(jìn)攻策略流程圖設(shè)計(jì)，使學(xué)生感受足球機(jī)器人智能的形成過程。

環(huán)節(jié)四：RoboCup中真實(shí)找球策略呈現(xiàn)

上述教學(xué)內(nèi)容均為對(duì)RoboCup中基本技術(shù)方法與思想的模擬體驗(yàn)，此環(huán)節(jié)通過解讀關(guān)于RoboCup找球的學(xué)術(shù)論文，使學(xué)生了解真實(shí)足球技術(shù)。

設(shè)計(jì)意圖：使學(xué)生了解真實(shí)的RoboCup技術(shù)，了解我們上述的實(shí)踐研究僅僅是體驗(yàn)了其中的一點(diǎn)點(diǎn)技術(shù)方法，在知識(shí)方面僅僅是滄海一粟，在機(jī)器人足球的研究方面還有很龐大的內(nèi)容。

環(huán)節(jié)五：RoboCup中技術(shù)領(lǐng)域及研究方法簡介

（1）機(jī)器人足球賽涉及人工智能、機(jī)器人學(xué)、通訊、傳感、精密機(jī)械和仿生材料等諸多領(lǐng)域的前沿研究和技術(shù)集成，實(shí)際上是高技術(shù)的對(duì)抗賽。中期時(shí)間段技術(shù)目標(biāo)：①通用的智能體系結(jié)構(gòu)；②綜合反應(yīng)式方法和建模/規(guī)劃式方法；③實(shí)時(shí)識(shí)別、規(guī)劃和推理；④在動(dòng)態(tài)環(huán)境中推理和行動(dòng)；⑤傳感器數(shù)據(jù)融合；⑥通用的多智能系統(tǒng)；⑦復(fù)雜任務(wù)中的行為學(xué)習(xí)；⑧策略獲取；⑨通用的認(rèn)知模型。

（2）機(jī)器人技術(shù)成果轉(zhuǎn)化典型應(yīng)用：搜索與救援、太空探險(xiǎn)、辦公室機(jī)器人系統(tǒng)。

（3）研究方法：可以從青少年機(jī)器人足球賽入手。研究資料：機(jī)器人學(xué)書籍、人工智能書籍、網(wǎng)絡(luò)中關(guān)于RobCup的資料及網(wǎng)站，CNKI中相關(guān)研究論文（提供學(xué)生電子文檔，資料中還包括本節(jié)涉及的變量、程序3中結(jié)構(gòu)的網(wǎng)址，以便學(xué)生課后繼續(xù)研究）。

（4）期望：希望學(xué)生能把今天的研究作為機(jī)器人足球領(lǐng)域研究的開端，懷著堅(jiān)韌嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神，問鼎機(jī)器人足球的巔峰之戰(zhàn)。

教學(xué)反思

由于初中研究機(jī)器人的教師還不多，為了發(fā)揮引領(lǐng)作用，我設(shè)計(jì)并實(shí)施了這堂課。導(dǎo)入環(huán)節(jié)播放完機(jī)器人足球的視頻后，我本想學(xué)生會(huì)很興奮于機(jī)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(xué)生的回應(yīng)卻是平靜地等待著我下面要進(jìn)行的內(nèi)容。為了打破尷尬的局面，我牽強(qiáng)地請(qǐng)了兩位學(xué)生，有一位弱弱地說了一聲：“還沒有我踢得好呢。”面對(duì)學(xué)生樸實(shí)無華的真誠，我及時(shí)地肯定了他的發(fā)言，并補(bǔ)充說明了要想真正達(dá)到人類的水平，預(yù)計(jì)要到 2050年。課后，我還不時(shí)地想起這句話，學(xué)生之所以會(huì)這樣認(rèn)為，是因?yàn)樗]有思考過也沒有意識(shí)到機(jī)器人踢球完全是自動(dòng)判斷并完成的動(dòng)作，這樣的學(xué)生不占少數(shù)，有的甚至還認(rèn)為是遙控器在控制。學(xué)生學(xué)習(xí)了多年的信息技術(shù)，竟然對(duì)智能領(lǐng)域一無所知，我想信息技術(shù)的教學(xué)指導(dǎo)綱要真的要快些改改了。同時(shí)，我也覺得作為教研員，應(yīng)該堅(jiān)持每周至少上一節(jié)課，這樣才能真正地了解學(xué)生，僅僅靠聽幾節(jié)優(yōu)秀課是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

點(diǎn) 評(píng)

機(jī)器人教學(xué)課在遼寧省還處于逐步推進(jìn)階段，王老師這節(jié)課在機(jī)器人教學(xué)方面做了很好的嘗試。這節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)明確就是利用機(jī)器人找球任務(wù)來完成機(jī)器人硬件的搭建和軟件的教學(xué)。教師利用機(jī)器人足球賽引入本節(jié)教學(xué)內(nèi)容，通過三個(gè)不同難度的任務(wù)展開教學(xué)，最終完成預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)。整個(gè)流程清晰，教學(xué)方法運(yùn)用合理，是一節(jié)不錯(cuò)的機(jī)器人教學(xué)課。endprint

教學(xué)內(nèi)容分析

根據(jù)八年級(jí)學(xué)生的接受能力和現(xiàn)有硬件條件，教學(xué)內(nèi)容的組織整體上采用循序漸進(jìn)、點(diǎn)面結(jié)合的方式。通過前兩部分的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以對(duì)機(jī)器人足球技術(shù)方法有所體驗(yàn)，通過后兩部分，可以使學(xué)生對(duì)機(jī)器人足球有更廣泛全面的了解。內(nèi)容組織順序?yàn)椋鹤詈喣Ｐ湍M實(shí)踐-典型進(jìn)攻策略分析-RoboCup中真實(shí)找球策略呈現(xiàn)-RoboCup技術(shù)領(lǐng)域及研究方法簡介。前兩個(gè)內(nèi)容主要為程序性知識(shí)，后面兩個(gè)內(nèi)容為陳述性知識(shí)。

學(xué)情分析

八年級(jí)學(xué)生抽象邏輯思維開始占優(yōu)勢(shì)地位，理解記憶為主要記憶方式，觀察能力增強(qiáng)，辯證思維、創(chuàng)造思維有了很大發(fā)展。學(xué)生在機(jī)器人搭建和編程方面已經(jīng)有了一定的經(jīng)驗(yàn)，接觸了程序的3種結(jié)構(gòu)，但由于總課時(shí)為8課時(shí)，還缺乏綜合應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生對(duì)機(jī)器人學(xué)習(xí)有濃厚的興趣和熱情，在此基礎(chǔ)上，機(jī)器人足球具有挑戰(zhàn)性的、比較復(fù)雜的內(nèi)容更有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能目標(biāo)：學(xué)生了解機(jī)器人足球的意義、研究內(nèi)容、八年級(jí)學(xué)生可以實(shí)現(xiàn)的研究途徑。

過程與方法目標(biāo)：通過模擬實(shí)踐和策略分析建立對(duì)機(jī)器人足球技術(shù)方法點(diǎn)滴的感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)提高程序編寫及調(diào)試能力，學(xué)會(huì)面對(duì)復(fù)雜事物時(shí)通過提取最簡模型進(jìn)行分析的思想方法。

情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：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(xué)重點(diǎn)

最簡模型模擬實(shí)踐、典型進(jìn)攻策略分析。

教學(xué)難點(diǎn)

變量的使用、臨界光值的確定。

教學(xué)環(huán)境及資源準(zhǔn)備

教學(xué)環(huán)境：電子教室、實(shí)物展臺(tái)、大屏幕投影。

教學(xué)資源： PPT課件（含視頻）。

機(jī)器人：中鳴教學(xué)套裝10套。

軟件：機(jī)器人快車教育版E2V，版本為EDU1.1。

教學(xué)過程

環(huán)節(jié)一：導(dǎo)入

（1）播放RobCup（2013人型組、中型組）視頻。

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

（3）引出本節(jié)內(nèi)容：探究機(jī)器人足球。

設(shè)計(jì)意圖：建立經(jīng)驗(yàn)，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(shí)踐

（1）通過討論、交流，引導(dǎo)學(xué)生明確任何復(fù)雜的事物都可以逐層分解為若干基本問題。對(duì)機(jī)器人足球的研究可以從最簡單的模型開始：一個(gè)機(jī)器人、最基本的一個(gè)動(dòng)作——找球。

（2）找球動(dòng)作可以用小車追光來模擬實(shí)現(xiàn)。視頻演示，明確動(dòng)作。

（3）硬件搭建。①設(shè)備分析：學(xué)習(xí)套裝配有光電傳感器，關(guān)掉其發(fā)光的二極管，就可當(dāng)作光敏傳感器使用。②搭建提示：好的搭建效果應(yīng)具備結(jié)實(shí)、簡潔、易操作的特點(diǎn)；光電傳感器的位置要便于檢測。③學(xué)生搭建，教師巡視指導(dǎo)。

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

（5）編程難點(diǎn)解析。①光電傳感器每0.25秒產(chǎn)生一個(gè)最新檢測值，需要用到變量。變量設(shè)置：局部、整型、變量名（VAR1）（如圖1）。變量在內(nèi)存中的存儲(chǔ)示例。變量訪問方式：變量名。②引導(dǎo)：分支結(jié)構(gòu)表達(dá)式應(yīng)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(dǎo)明確：表達(dá)式中“？”受手電距離和環(huán)境光變化影響較大，應(yīng)為兼顧靈敏和穩(wěn)定最佳值，需通過反復(fù)測試獲得。④可用while（1）實(shí)現(xiàn)一直循環(huán)（如圖2）。⑤易產(chǎn)生問題的地方：表達(dá)式不成立時(shí)未將馬達(dá)速度設(shè)為0，導(dǎo)致無論光強(qiáng)度如何，機(jī)器人都一直走下去。

設(shè)計(jì)意圖：通過機(jī)器人追光模擬足球機(jī)器人找球動(dòng)作，使學(xué)生感受足球機(jī)器人找球的技術(shù)方法，讓學(xué)生感到機(jī)器人足球并非深不可測。同時(shí)學(xué)習(xí)涉及的技術(shù)知識(shí)，如光電傳感器可實(shí)現(xiàn)光敏傳感的效果、變量等；并在軟硬件實(shí)現(xiàn)的過程中培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)與調(diào)試能力，及研究復(fù)雜事物時(shí)，可以將分解、提取最簡典型模型進(jìn)行研究的思維方式。

環(huán)節(jié)三：典型進(jìn)攻策略分析

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

（2）學(xué)生流程圖分析。

（3）教師提供參考流程圖（如圖3）。

設(shè)計(jì)意圖：通過最簡單的足球進(jìn)攻策略流程圖設(shè)計(jì)，使學(xué)生感受足球機(jī)器人智能的形成過程。

環(huán)節(jié)四：RoboCup中真實(shí)找球策略呈現(xiàn)

上述教學(xué)內(nèi)容均為對(duì)RoboCup中基本技術(shù)方法與思想的模擬體驗(yàn)，此環(huán)節(jié)通過解讀關(guān)于RoboCup找球的學(xué)術(shù)論文，使學(xué)生了解真實(shí)足球技術(shù)。

設(shè)計(jì)意圖：使學(xué)生了解真實(shí)的RoboCup技術(shù)，了解我們上述的實(shí)踐研究僅僅是體驗(yàn)了其中的一點(diǎn)點(diǎn)技術(shù)方法，在知識(shí)方面僅僅是滄海一粟，在機(jī)器人足球的研究方面還有很龐大的內(nèi)容。

環(huán)節(jié)五：RoboCup中技術(shù)領(lǐng)域及研究方法簡介

（1）機(jī)器人足球賽涉及人工智能、機(jī)器人學(xué)、通訊、傳感、精密機(jī)械和仿生材料等諸多領(lǐng)域的前沿研究和技術(shù)集成，實(shí)際上是高技術(shù)的對(duì)抗賽。中期時(shí)間段技術(shù)目標(biāo)：①通用的智能體系結(jié)構(gòu)；②綜合反應(yīng)式方法和建模/規(guī)劃式方法；③實(shí)時(shí)識(shí)別、規(guī)劃和推理；④在動(dòng)態(tài)環(huán)境中推理和行動(dòng)；⑤傳感器數(shù)據(jù)融合；⑥通用的多智能系統(tǒng)；⑦復(fù)雜任務(wù)中的行為學(xué)習(xí)；⑧策略獲取；⑨通用的認(rèn)知模型。

（2）機(jī)器人技術(shù)成果轉(zhuǎn)化典型應(yīng)用：搜索與救援、太空探險(xiǎn)、辦公室機(jī)器人系統(tǒng)。

（3）研究方法：可以從青少年機(jī)器人足球賽入手。研究資料：機(jī)器人學(xué)書籍、人工智能書籍、網(wǎng)絡(luò)中關(guān)于RobCup的資料及網(wǎng)站，CNKI中相關(guān)研究論文（提供學(xué)生電子文檔，資料中還包括本節(jié)涉及的變量、程序3中結(jié)構(gòu)的網(wǎng)址，以便學(xué)生課后繼續(xù)研究）。

（4）期望：希望學(xué)生能把今天的研究作為機(jī)器人足球領(lǐng)域研究的開端，懷著堅(jiān)韌嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神，問鼎機(jī)器人足球的巔峰之戰(zhàn)。

教學(xué)反思

由于初中研究機(jī)器人的教師還不多，為了發(fā)揮引領(lǐng)作用，我設(shè)計(jì)并實(shí)施了這堂課。導(dǎo)入環(huán)節(jié)播放完機(jī)器人足球的視頻后，我本想學(xué)生會(huì)很興奮于機(jī)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(xué)生的回應(yīng)卻是平靜地等待著我下面要進(jìn)行的內(nèi)容。為了打破尷尬的局面，我牽強(qiáng)地請(qǐng)了兩位學(xué)生，有一位弱弱地說了一聲：“還沒有我踢得好呢。”面對(duì)學(xué)生樸實(shí)無華的真誠，我及時(shí)地肯定了他的發(fā)言，并補(bǔ)充說明了要想真正達(dá)到人類的水平，預(yù)計(jì)要到 2050年。課后，我還不時(shí)地想起這句話，學(xué)生之所以會(huì)這樣認(rèn)為，是因?yàn)樗]有思考過也沒有意識(shí)到機(jī)器人踢球完全是自動(dòng)判斷并完成的動(dòng)作，這樣的學(xué)生不占少數(shù)，有的甚至還認(rèn)為是遙控器在控制。學(xué)生學(xué)習(xí)了多年的信息技術(shù)，竟然對(duì)智能領(lǐng)域一無所知，我想信息技術(shù)的教學(xué)指導(dǎo)綱要真的要快些改改了。同時(shí)，我也覺得作為教研員，應(yīng)該堅(jiān)持每周至少上一節(jié)課，這樣才能真正地了解學(xué)生，僅僅靠聽幾節(jié)優(yōu)秀課是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

點(diǎn) 評(píng)

機(jī)器人教學(xué)課在遼寧省還處于逐步推進(jìn)階段，王老師這節(jié)課在機(jī)器人教學(xué)方面做了很好的嘗試。這節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)明確就是利用機(jī)器人找球任務(wù)來完成機(jī)器人硬件的搭建和軟件的教學(xué)。教師利用機(jī)器人足球賽引入本節(jié)教學(xué)內(nèi)容，通過三個(gè)不同難度的任務(wù)展開教學(xué)，最終完成預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)。整個(gè)流程清晰，教學(xué)方法運(yùn)用合理，是一節(jié)不錯(cuò)的機(jī)器人教學(xué)課。endprint