机器人校本课程教材

永昌县第一小学

在小学教育中，创新教育已经被提到了前所未有的高度。在小学各门学科教学之外，一种新的教学手段正为创新教育注入了新的活力，这就是机器人教育。机器人教育，为学生聪明才智的发挥提供了一个展示的好机会。通过机器人的学习活动，让学生了解掌握传感器知识，结构的搭建方法，各种部件的控制方法；引导学生逐渐形成编程的思想，掌握机

器人的程序设计方法；在计算机上编写程序，然后通过计算机和机器人的通讯技术，将程序下载到机器人的微处理器上，通过观察机器人的运行情况来调试、验证、反思、改进这里面涵盖了计算机知识、数学知识、物理知识、结构学知识等，这种多学科的综合性、合作性学习，极大地激发了学生的学习兴趣，有效地培养了学生的创新能力和综合素质能力。因此，在中小学开展机器人教育有着重要的意义。

课程理念

一、课程基本理论

（一）机器人特色课程教学总目标（教学的三维目标）

1. 情感态度价值观：

通过机器人课程的学习主要培养学生的兴趣爱好、提升空间、逻辑思维能力，并从中获得自我提升的价值取向

2. 过程和方法：

通过课程的教学，让学生从初步识别一些积木零件名称，到

拼装动手组装机器，再到学习编程，再远程遥控机器人操

作。

3. 知识和技能：通过课堂教学，让学生学会机器人的基础理论知识并能够把基础知识运用到课堂实践中来。

（二）机器人特色课程教学重难点重点：组装机器零件、编辑程序。

难点：在学习中如何获得自我成就感，提升空间、逻辑思维能力，并从中获得自我提升的价值取向。

（三）机器人特色课程培养方向（从学生角度）

1. 通过机器人实践活动，激发学习兴趣，为今后的机器人学习奠定基础。

2. 在课堂中，加强学生合作交流，发挥团队精神，既要表现好个体的水平，也要有体现群体的意识，增强团队合作的精神。

3. 在机器人拼装的训练过程中，要有耐心，持之以恒，进而促进人格完善。

4. 了解机器人的基本理论和拼装技术，让学生多动手、多动脑、促进学生的心智健康发展。

5. 学习机器人为学校和特色教育添砖加瓦。

目录

第一课认识机器人

第二课机器人的种类及其发展

第三课舞蹈教学常用术语与基本功练习第四章EV3 软件系统

第五章机器人传动结构

第六章机器人受控移动

第七课使用传感器转向

第八课沿线前进

第九课太空挑战——激活通信

第十课太空挑战——集合您的队员

第一课认识机器人

各国科学家对机器人的定义都有所不同，而且随着时代的变化，机器人的定义也在不断发生变化。

中国的科学家们把机器人定义为：“机器人是一种自动化的机器，而且其具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力、协同能力等，是一种具有高度灵活性的自动化机器。”

一、机器人的基本的机能

机器人作为一种具备一定智能的自动化机器，有如下3 个基本的机能：

1. 对外界产生作用：人们可以用手拿东西和用脚踢球，我们可

称之为动作器官。

2. 获取外界信息：动物可以用耳朵听见声音，蜗牛的触须碰到

硬物就会收缩，我们可称之为感应器官。

3. 规划作业：从家里到学校通常都有几条路可以到达，同学们

却通过大脑及其思维能力找到最近的一条路，我们可称之为思维器官及其思想。

二、机器人构成的基本条件

人类是地球上最高级、最聪明的动物，基本条件是因为人类在

漫长的进化过程中不但拥有了复

杂的、完美的身体结构，而且还

拥有了发达的大脑。那么机器人

要发展

六自由度机械手的手臂是一种动作器官

成为优秀的、高级的机器人也应该具备相应的条件

条件一——机械部件

正如人类的身体需由骨架和肌肉牵引才能完成一定的动作一样，机器人的身体和动作表现也

智能机器甲虫的触须是一种感应器官是由特定的机械结构组成的。在制作

机器人的时候，我们不仅可以使用课堂上提供的拼装套件，可以选取身边随手可得的各种材料作为机器人的加工原料。

如：木板、金属板、塑料板、有机玻璃板，还有像螺丝、螺帽那样的各种各样的五金紧固件。

只要我们在日常生活中留心观察身边的各种机械设备的动作，例如缝纫机、变速自行车、起重机、挖土机等等，相信一定能受到良好的启发，从而设计出能满足我们自己功能需求的机械结构。

条件二——感应和动作电子部件一个真正拥有智能的机器人通常都需要具备一定的感知能力，具有感知能力的电子器件我们通常

又称之为传感器，顾名思义，这类器件具备了“传”递“感”应信

息到机器人的大脑的功能。

和人的感觉器官——眼、耳、舌、鼻、皮肤分别对光线、声音、味道、气味、触碰、气温起感应作用一样，构成机器人的电子

传感器也是按功能分类的，例如光源传感器、声音传感器、气体

（煤气、烟雾）传感器、压力传感器、温度传感器等等；它们的灵

敏度和感应范围甚至超越了人的感知界限，例如电子指南针、红外

线传感器等。

因此，在我们设计机器人的时候，应该根据设计的要求，选用合适的电子传感器件。

条件三——机器人的大脑

机器人的大脑可称之为RCU（robot control unit）,RCU 就好象一台微型的家用电脑，它可以执行程序指令，并向具体动作器官

发出相应的动作信息。

条件四——机器人的思想智能机器人尽管具备了以上的感应、动作和大脑器官，但它们只是让智能机器人有了个躯壳，机器人的

大脑（初期是完全空白的，像初生的婴儿一样。需要我们用学

RCU)到的编程知识，按照我们的意图编写出特定的程序，灌输给它

后才能变成真正具备智能的大脑。