走进巅峰之战

王双

教学内容分析

根据八年级学生的接受能力和现有硬件条件，教学内容的组织整体上采用循序渐进、点面结合的方式。通过前两部分的学习，学生可以对机器人足球技术方法有所体验，通过后两部分，可以使学生对机器人足球有更广泛全面的了解。内容组织顺序为：最简模型模拟实践-典型进攻策略分析-RoboCup中真实找球策略呈现-RoboCup技术领域及研究方法简介。前两个内容主要为程序性知识，后面两个内容为陈述性知识。

学情分析

八年级学生抽象逻辑思维开始占优势地位，理解记忆为主要记忆方式，观察能力增强，辩证思维、创造思维有了很大发展。学生在机器人搭建和编程方面已经有了一定的经验，接触了程序的3种结构，但由于总课时为8课时，还缺乏综合应用的经验。学生对机器人学习有浓厚的兴趣和热情，在此基础上，机器人足球具有挑战性的、比较复杂的内容更有利于激发学生的学习动机。

教学目标

知识与技能目标：学生了解机器人足球的意义、研究内容、八年级学生可以实现的研究途径。

过程与方法目标：通过模拟实践和策略分析建立对机器人足球技术方法点滴的感性认识，同时提高程序编写及调试能力，学会面对复杂事物时通过提取最简模型进行分析的思想方法。

情感态度与价值观目标：感受科技魅力，激发探究、创造热情，树立挑战尖端科技的理想。

教学重点

最简模型模拟实践、典型进攻策略分析。

教学难点

变量的使用、临界光值的确定。

教学环境及资源准备

教学环境：电子教室、实物展台、大屏幕投影。

教学资源： PPT课件（含视频）。

机器人：中鸣教学套装10套。

软件：机器人快车教育版E2V，版本为EDU1.1。

教学过程

环节一：导入

（1）播放RobCup（2013人型组、中型组）视频。

（2）教师与学生互动，交流、解答学生感兴趣的问题，使学生明确研究RobCup的意义。

（3）引出本节内容：探究机器人足球。

设计意图：建立经验，明确意义，激发热情，引出课题。

环节二：最简模型模拟实践

（1）通过讨论、交流，引导学生明确任何复杂的事物都可以逐层分解为若干基本问题。对机器人足球的研究可以从最简单的模型开始：一个机器人、最基本的一个动作——找球。

（2）找球动作可以用小车追光来模拟实现。视频演示，明确动作。

（3）硬件搭建。①设备分析：学习套装配有光电传感器，关掉其发光的二极管，就可当作光敏传感器使用。②搭建提示：好的搭建效果应具备结实、简洁、易操作的特点；光电传感器的位置要便于检测。③学生搭建，教师巡视指导。

（4）流程图。师生共同分析，生成流程图。教师明确：初学编程，流程图有助于梳理程序的思想和逻辑关系。

（5）编程难点解析。①光电传感器每0.25秒产生一个最新检测值，需要用到变量。变量设置：局部、整型、变量名（VAR1）（如图1）。变量在内存中的存储示例。变量访问方式：变量名。②引导：分支结构表达式应为：变量名VAR1>？（通过光值检测来确定）③光值检测：分别检测环境光值、手电筒光照射后光值，并记录。通过引导明确：表达式中“？”受手电距离和环境光变化影响较大，应为兼顾灵敏和稳定最佳值，需通过反复测试获得。④可用while（1）实现一直循环（如图2）。⑤易产生问题的地方：表达式不成立时未将马达速度设为0，导致无论光强度如何，机器人都一直走下去。

设计意图：通过机器人追光模拟足球机器人找球动作，使学生感受足球机器人找球的技术方法，让学生感到机器人足球并非深不可测。同时学习涉及的技术知识，如光电传感器可实现光敏传感的效果、变量等；并在软硬件实现的过程中培养学生的程序设计与调试能力，及研究复杂事物时，可以将分解、提取最简典型模型进行研究的思维方式。

环节三：典型进攻策略分析

（1）最简单的情况是1对1足球，学生尝试画进攻策略流程图，教师提出需要注意的问题：乌龙球、机器人在哪半场。

（2）学生流程图分析。

（3）教师提供参考流程图（如图3）。

设计意图：通过最简单的足球进攻策略流程图设计，使学生感受足球机器人智能的形成过程。

环节四：RoboCup中真实找球策略呈现

上述教学内容均为对RoboCup中基本技术方法与思想的模拟体验，此环节通过解读关于RoboCup找球的学术论文，使学生了解真实足球技术。

设计意图：使学生了解真实的RoboCup技术，了解我们上述的实践研究仅仅是体验了其中的一点点技术方法，在知识方面仅仅是沧海一粟，在机器人足球的研究方面还有很庞大的内容。

环节五：RoboCup中技术领域及研究方法简介

（1）机器人足球赛涉及人工智能、机器人学、通讯、传感、精密机械和仿生材料等诸多领域的前沿研究和技术集成，实际上是高技术的对抗赛。中期时间段技术目标：①通用的智能体系结构；②综合反应式方法和建模/规划式方法；③实时识别、规划和推理；④在动态环境中推理和行动；⑤传感器数据融合；⑥通用的多智能系统；⑦复杂任务中的行为学习；⑧策略获取；⑨通用的认知模型。

（2）机器人技术成果转化典型应用：搜索与救援、太空探险、办公室机器人系统。

（3）研究方法：可以从青少年机器人足球赛入手。研究资料：机器人学书籍、人工智能书籍、网络中关于RobCup的资料及网站，CNKI中相关研究论文（提供学生电子文档，资料中还包括本节涉及的变量、程序3中结构的网址，以便学生课后继续研究）。

（4）期望：希望学生能把今天的研究作为机器人足球领域研究的开端，怀着坚韧严谨的科学精神，问鼎机器人足球的巅峰之战。

教学反思

由于初中研究机器人的教师还不多，为了发挥引领作用，我设计并实施了这堂课。导入环节播放完机器人足球的视频后，我本想学生会很兴奋于机器人足球的神奇，并提出了大家有什么感想和疑问的问题，学生的回应却是平静地等待着我下面要进行的内容。为了打破尴尬的局面，我牵强地请了两位学生，有一位弱弱地说了一声：“还没有我踢得好呢。”面对学生朴实无华的真诚，我及时地肯定了他的发言，并补充说明了要想真正达到人类的水平，预计要到 2050年。课后，我还不时地想起这句话，学生之所以会这样认为，是因为他并没有思考过也没有意识到机器人踢球完全是自动判断并完成的动作，这样的学生不占少数，有的甚至还认为是遥控器在控制。学生学习了多年的信息技术，竟然对智能领域一无所知，我想信息技术的教学指导纲要真的要快些改改了。同时，我也觉得作为教研员，应该坚持每周至少上一节课，这样才能真正地了解学生，仅仅靠听几节优秀课是远远不够的。

点 评

机器人教学课在辽宁省还处于逐步推进阶段，王老师这节课在机器人教学方面做了很好的尝试。这节课的教学目标明确就是利用机器人找球任务来完成机器人硬件的搭建和软件的教学。教师利用机器人足球赛引入本节教学内容，通过三个不同难度的任务展开教学，最终完成预设的教学目标。整个流程清晰，教学方法运用合理，是一节不错的机器人教学课。endprint

教学内容分析

根据八年级学生的接受能力和现有硬件条件，教学内容的组织整体上采用循序渐进、点面结合的方式。通过前两部分的学习，学生可以对机器人足球技术方法有所体验，通过后两部分，可以使学生对机器人足球有更广泛全面的了解。内容组织顺序为：最简模型模拟实践-典型进攻策略分析-RoboCup中真实找球策略呈现-RoboCup技术领域及研究方法简介。前两个内容主要为程序性知识，后面两个内容为陈述性知识。

学情分析

八年级学生抽象逻辑思维开始占优势地位，理解记忆为主要记忆方式，观察能力增强，辩证思维、创造思维有了很大发展。学生在机器人搭建和编程方面已经有了一定的经验，接触了程序的3种结构，但由于总课时为8课时，还缺乏综合应用的经验。学生对机器人学习有浓厚的兴趣和热情，在此基础上，机器人足球具有挑战性的、比较复杂的内容更有利于激发学生的学习动机。

教学目标

知识与技能目标：学生了解机器人足球的意义、研究内容、八年级学生可以实现的研究途径。

过程与方法目标：通过模拟实践和策略分析建立对机器人足球技术方法点滴的感性认识，同时提高程序编写及调试能力，学会面对复杂事物时通过提取最简模型进行分析的思想方法。

情感态度与价值观目标：感受科技魅力，激发探究、创造热情，树立挑战尖端科技的理想。

教学重点

最简模型模拟实践、典型进攻策略分析。

教学难点

变量的使用、临界光值的确定。

教学环境及资源准备

教学环境：电子教室、实物展台、大屏幕投影。

教学资源： PPT课件（含视频）。

机器人：中鸣教学套装10套。

软件：机器人快车教育版E2V，版本为EDU1.1。

教学过程

环节一：导入

（1）播放RobCup（2013人型组、中型组）视频。

（2）教师与学生互动，交流、解答学生感兴趣的问题，使学生明确研究RobCup的意义。

（3）引出本节内容：探究机器人足球。

设计意图：建立经验，明确意义，激发热情，引出课题。

环节二：最简模型模拟实践

（1）通过讨论、交流，引导学生明确任何复杂的事物都可以逐层分解为若干基本问题。对机器人足球的研究可以从最简单的模型开始：一个机器人、最基本的一个动作——找球。

（2）找球动作可以用小车追光来模拟实现。视频演示，明确动作。

（3）硬件搭建。①设备分析：学习套装配有光电传感器，关掉其发光的二极管，就可当作光敏传感器使用。②搭建提示：好的搭建效果应具备结实、简洁、易操作的特点；光电传感器的位置要便于检测。③学生搭建，教师巡视指导。

（4）流程图。师生共同分析，生成流程图。教师明确：初学编程，流程图有助于梳理程序的思想和逻辑关系。

（5）编程难点解析。①光电传感器每0.25秒产生一个最新检测值，需要用到变量。变量设置：局部、整型、变量名（VAR1）（如图1）。变量在内存中的存储示例。变量访问方式：变量名。②引导：分支结构表达式应为：变量名VAR1>？（通过光值检测来确定）③光值检测：分别检测环境光值、手电筒光照射后光值，并记录。通过引导明确：表达式中“？”受手电距离和环境光变化影响较大，应为兼顾灵敏和稳定最佳值，需通过反复测试获得。④可用while（1）实现一直循环（如图2）。⑤易产生问题的地方：表达式不成立时未将马达速度设为0，导致无论光强度如何，机器人都一直走下去。

设计意图：通过机器人追光模拟足球机器人找球动作，使学生感受足球机器人找球的技术方法，让学生感到机器人足球并非深不可测。同时学习涉及的技术知识，如光电传感器可实现光敏传感的效果、变量等；并在软硬件实现的过程中培养学生的程序设计与调试能力，及研究复杂事物时，可以将分解、提取最简典型模型进行研究的思维方式。

环节三：典型进攻策略分析

（1）最简单的情况是1对1足球，学生尝试画进攻策略流程图，教师提出需要注意的问题：乌龙球、机器人在哪半场。

（2）学生流程图分析。

（3）教师提供参考流程图（如图3）。

设计意图：通过最简单的足球进攻策略流程图设计，使学生感受足球机器人智能的形成过程。

环节四：RoboCup中真实找球策略呈现

上述教学内容均为对RoboCup中基本技术方法与思想的模拟体验，此环节通过解读关于RoboCup找球的学术论文，使学生了解真实足球技术。

设计意图：使学生了解真实的RoboCup技术，了解我们上述的实践研究仅仅是体验了其中的一点点技术方法，在知识方面仅仅是沧海一粟，在机器人足球的研究方面还有很庞大的内容。

环节五：RoboCup中技术领域及研究方法简介

（1）机器人足球赛涉及人工智能、机器人学、通讯、传感、精密机械和仿生材料等诸多领域的前沿研究和技术集成，实际上是高技术的对抗赛。中期时间段技术目标：①通用的智能体系结构；②综合反应式方法和建模/规划式方法；③实时识别、规划和推理；④在动态环境中推理和行动；⑤传感器数据融合；⑥通用的多智能系统；⑦复杂任务中的行为学习；⑧策略获取；⑨通用的认知模型。

（2）机器人技术成果转化典型应用：搜索与救援、太空探险、办公室机器人系统。

（3）研究方法：可以从青少年机器人足球赛入手。研究资料：机器人学书籍、人工智能书籍、网络中关于RobCup的资料及网站，CNKI中相关研究论文（提供学生电子文档，资料中还包括本节涉及的变量、程序3中结构的网址，以便学生课后继续研究）。

（4）期望：希望学生能把今天的研究作为机器人足球领域研究的开端，怀着坚韧严谨的科学精神，问鼎机器人足球的巅峰之战。

教学反思

由于初中研究机器人的教师还不多，为了发挥引领作用，我设计并实施了这堂课。导入环节播放完机器人足球的视频后，我本想学生会很兴奋于机器人足球的神奇，并提出了大家有什么感想和疑问的问题，学生的回应却是平静地等待着我下面要进行的内容。为了打破尴尬的局面，我牵强地请了两位学生，有一位弱弱地说了一声：“还没有我踢得好呢。”面对学生朴实无华的真诚，我及时地肯定了他的发言，并补充说明了要想真正达到人类的水平，预计要到 2050年。课后，我还不时地想起这句话，学生之所以会这样认为，是因为他并没有思考过也没有意识到机器人踢球完全是自动判断并完成的动作，这样的学生不占少数，有的甚至还认为是遥控器在控制。学生学习了多年的信息技术，竟然对智能领域一无所知，我想信息技术的教学指导纲要真的要快些改改了。同时，我也觉得作为教研员，应该坚持每周至少上一节课，这样才能真正地了解学生，仅仅靠听几节优秀课是远远不够的。

点 评

机器人教学课在辽宁省还处于逐步推进阶段，王老师这节课在机器人教学方面做了很好的尝试。这节课的教学目标明确就是利用机器人找球任务来完成机器人硬件的搭建和软件的教学。教师利用机器人足球赛引入本节教学内容，通过三个不同难度的任务展开教学，最终完成预设的教学目标。整个流程清晰，教学方法运用合理，是一节不错的机器人教学课。endprint

教学内容分析

根据八年级学生的接受能力和现有硬件条件，教学内容的组织整体上采用循序渐进、点面结合的方式。通过前两部分的学习，学生可以对机器人足球技术方法有所体验，通过后两部分，可以使学生对机器人足球有更广泛全面的了解。内容组织顺序为：最简模型模拟实践-典型进攻策略分析-RoboCup中真实找球策略呈现-RoboCup技术领域及研究方法简介。前两个内容主要为程序性知识，后面两个内容为陈述性知识。

学情分析

八年级学生抽象逻辑思维开始占优势地位，理解记忆为主要记忆方式，观察能力增强，辩证思维、创造思维有了很大发展。学生在机器人搭建和编程方面已经有了一定的经验，接触了程序的3种结构，但由于总课时为8课时，还缺乏综合应用的经验。学生对机器人学习有浓厚的兴趣和热情，在此基础上，机器人足球具有挑战性的、比较复杂的内容更有利于激发学生的学习动机。

教学目标

知识与技能目标：学生了解机器人足球的意义、研究内容、八年级学生可以实现的研究途径。

过程与方法目标：通过模拟实践和策略分析建立对机器人足球技术方法点滴的感性认识，同时提高程序编写及调试能力，学会面对复杂事物时通过提取最简模型进行分析的思想方法。

情感态度与价值观目标：感受科技魅力，激发探究、创造热情，树立挑战尖端科技的理想。

教学重点

最简模型模拟实践、典型进攻策略分析。

教学难点

变量的使用、临界光值的确定。

教学环境及资源准备

教学环境：电子教室、实物展台、大屏幕投影。

教学资源： PPT课件（含视频）。

机器人：中鸣教学套装10套。

软件：机器人快车教育版E2V，版本为EDU1.1。

教学过程

环节一：导入

（1）播放RobCup（2013人型组、中型组）视频。

（2）教师与学生互动，交流、解答学生感兴趣的问题，使学生明确研究RobCup的意义。

（3）引出本节内容：探究机器人足球。

设计意图：建立经验，明确意义，激发热情，引出课题。

环节二：最简模型模拟实践

（1）通过讨论、交流，引导学生明确任何复杂的事物都可以逐层分解为若干基本问题。对机器人足球的研究可以从最简单的模型开始：一个机器人、最基本的一个动作——找球。

（2）找球动作可以用小车追光来模拟实现。视频演示，明确动作。

（3）硬件搭建。①设备分析：学习套装配有光电传感器，关掉其发光的二极管，就可当作光敏传感器使用。②搭建提示：好的搭建效果应具备结实、简洁、易操作的特点；光电传感器的位置要便于检测。③学生搭建，教师巡视指导。

（4）流程图。师生共同分析，生成流程图。教师明确：初学编程，流程图有助于梳理程序的思想和逻辑关系。

（5）编程难点解析。①光电传感器每0.25秒产生一个最新检测值，需要用到变量。变量设置：局部、整型、变量名（VAR1）（如图1）。变量在内存中的存储示例。变量访问方式：变量名。②引导：分支结构表达式应为：变量名VAR1>？（通过光值检测来确定）③光值检测：分别检测环境光值、手电筒光照射后光值，并记录。通过引导明确：表达式中“？”受手电距离和环境光变化影响较大，应为兼顾灵敏和稳定最佳值，需通过反复测试获得。④可用while（1）实现一直循环（如图2）。⑤易产生问题的地方：表达式不成立时未将马达速度设为0，导致无论光强度如何，机器人都一直走下去。

设计意图：通过机器人追光模拟足球机器人找球动作，使学生感受足球机器人找球的技术方法，让学生感到机器人足球并非深不可测。同时学习涉及的技术知识，如光电传感器可实现光敏传感的效果、变量等；并在软硬件实现的过程中培养学生的程序设计与调试能力，及研究复杂事物时，可以将分解、提取最简典型模型进行研究的思维方式。

环节三：典型进攻策略分析

（1）最简单的情况是1对1足球，学生尝试画进攻策略流程图，教师提出需要注意的问题：乌龙球、机器人在哪半场。

（2）学生流程图分析。

（3）教师提供参考流程图（如图3）。

设计意图：通过最简单的足球进攻策略流程图设计，使学生感受足球机器人智能的形成过程。

环节四：RoboCup中真实找球策略呈现

上述教学内容均为对RoboCup中基本技术方法与思想的模拟体验，此环节通过解读关于RoboCup找球的学术论文，使学生了解真实足球技术。

设计意图：使学生了解真实的RoboCup技术，了解我们上述的实践研究仅仅是体验了其中的一点点技术方法，在知识方面仅仅是沧海一粟，在机器人足球的研究方面还有很庞大的内容。

环节五：RoboCup中技术领域及研究方法简介

（1）机器人足球赛涉及人工智能、机器人学、通讯、传感、精密机械和仿生材料等诸多领域的前沿研究和技术集成，实际上是高技术的对抗赛。中期时间段技术目标：①通用的智能体系结构；②综合反应式方法和建模/规划式方法；③实时识别、规划和推理；④在动态环境中推理和行动；⑤传感器数据融合；⑥通用的多智能系统；⑦复杂任务中的行为学习；⑧策略获取；⑨通用的认知模型。

（2）机器人技术成果转化典型应用：搜索与救援、太空探险、办公室机器人系统。

（3）研究方法：可以从青少年机器人足球赛入手。研究资料：机器人学书籍、人工智能书籍、网络中关于RobCup的资料及网站，CNKI中相关研究论文（提供学生电子文档，资料中还包括本节涉及的变量、程序3中结构的网址，以便学生课后继续研究）。

（4）期望：希望学生能把今天的研究作为机器人足球领域研究的开端，怀着坚韧严谨的科学精神，问鼎机器人足球的巅峰之战。

教学反思

由于初中研究机器人的教师还不多，为了发挥引领作用，我设计并实施了这堂课。导入环节播放完机器人足球的视频后，我本想学生会很兴奋于机器人足球的神奇，并提出了大家有什么感想和疑问的问题，学生的回应却是平静地等待着我下面要进行的内容。为了打破尴尬的局面，我牵强地请了两位学生，有一位弱弱地说了一声：“还没有我踢得好呢。”面对学生朴实无华的真诚，我及时地肯定了他的发言，并补充说明了要想真正达到人类的水平，预计要到 2050年。课后，我还不时地想起这句话，学生之所以会这样认为，是因为他并没有思考过也没有意识到机器人踢球完全是自动判断并完成的动作，这样的学生不占少数，有的甚至还认为是遥控器在控制。学生学习了多年的信息技术，竟然对智能领域一无所知，我想信息技术的教学指导纲要真的要快些改改了。同时，我也觉得作为教研员，应该坚持每周至少上一节课，这样才能真正地了解学生，仅仅靠听几节优秀课是远远不够的。

点 评

机器人教学课在辽宁省还处于逐步推进阶段，王老师这节课在机器人教学方面做了很好的尝试。这节课的教学目标明确就是利用机器人找球任务来完成机器人硬件的搭建和软件的教学。教师利用机器人足球赛引入本节教学内容，通过三个不同难度的任务展开教学，最终完成预设的教学目标。整个流程清晰，教学方法运用合理，是一节不错的机器人教学课。endprint