浅谈仿真机器人教学中任务设计的有效性

第一篇：浅谈仿真机器人教学中任务设计的有效性

浅谈仿真机器人教学中任务设计的有效性

宁波镇海区仁爱中学 熊国全 315200

由于仿真机器人教学便于组织管理，便于有效普及机器人基本知识，越来越多的学校开展这方面的活动。随着仿真机器人教学和实践的不断深入，由于仿真机器人软件先天不足和教学经验缺乏等原因，不少老师为完成教学任务而拼凑任务，甚至直接将竞赛任务用于课堂教学，忽视任务设计的有效性，让仿真机器人教学又成了“培训式教学”，以致影响了仿真机器人教学的效果，不利于学生信息素养的培养。

什么是任务的有效性？任务的有效性是指在教师的帮助下，在强烈的问题动机的驱动下，学生通过对学习资源的积极主动应用，完成既定任务的同时，应该在知识、技能、情感等方面获得全面的发展。如何设计有效的任务，让仿真机器人教学焕发出强大的生命活力，是一个值得深思的问题。经过几年的探索，笔者对仿真机器人教学中任务设计的有效性有了一点浅薄的认识，现抛砖引玉，供同行参考。

一、创设情景 突出趣味性

新课程强调“营造良好的信息环境，打造终身学习的平台”。笔者认为学生对机器人充满着好奇心，对学习仿真机器人抱有很高的热情,但是，在仿真机器人教学中，没有创设趣味性情景的任务对延续学生的学习兴趣是一个极大的伤害,就谈不上任务的有效性。为此，要设计有效的任务，就要创设有效的任务情景：一方面任务情景要以激发学生兴趣为基点，生动具体，形象逼真，有趣味性，在开始的教学环节能有效激发学生的学习兴趣，引起探索知识的欲望，在后续操作探究教学环节中能让学生兴趣持续下去，激发思维的积极性，持续情绪的活跃性，从而有利于学生有效完成任务；另一方面任务情景要以积淀学生信息素养为重点目标，与具体的知识与技能、过程与方法相关联，切不可喧宾夺主。这样，学生在学习过程中，才能通过完成任务能够掌握本节课内容，达到相应的学习目标，获取一个有价值和有意义的成果，否则任务情景再精彩也没有价值。

例如讲授灰度传感器的作用时，若按以往方法，我会将任务设计成小车走轨迹。学生在完成任务的过程中也能够掌握部分与灰度传感器相关的知识，但任务情景为教学需要而有意杜撰，比较单一，缺乏真实感、趣味性，也没考虑后续阶段如何持续学生兴趣，学生就感到没有意思，自然没有了学习的兴趣和欲望。后来，由于杭州萝卜圈公司的3D仿真软件突出了基于物理引擎的设计，能模拟真实的刚体运动以及物体的密度、质量、速度、加速度等各种现实物理动力学属性，在发生碰撞、受力、摩擦的运动时能模拟出因不同属性而发生的不同运动效果，我用萝卜圈公司的3D仿真软件设计了生动具体的《环游金字塔》情景。刚上课，逼真的隧道、高高耸立的金字塔等场景一下子吸引学生的注意力，把学生从极具诱惑力的网络世界引到我设计的教学任务中，从而激起学生浓厚的学习兴趣和主动探究的欲望。完成任务伊始，机器人走在规定的路线上如何避免掉下车道的情景引起学生兴趣，而后机器人穿越隧道时惊险纷呈，再其次，程序不够完善的机器人被旋转的木头打下车道，又引起学生的惊呼，„„。同时在完成任务的过程中，学生必须利用灰度传感器的作用来编写程

序，结合使用前几节课所学的传感器，才能让自己的小车顺利通过一道道关卡。这样，这个任务精彩迭起，足以持续引起学生的兴趣，使学生更主动参与完成任务的操作，又至始至终贯穿着本节课的学习内容。为了使自己的机器人顺利环游金字塔，学生能以高涨的情绪开展思维，运用与灰度传感器相关的知识编写程序。这样通过老师创设一定的教学情境，在有效任务的驱动下，学生利用所学的知识进行机器人知识的综合运用，同时提升了学生的机器人学习和创作能力，最终有效地培养了学生的信息素养。

二、回归现实 突出科学性

仿真机器人教学，可以帮助学生通过编制程序控制机器人在虚拟环境的运动来学习科学的思维方式，提高逻辑思维能力，培养分析和解决问题的能力。但是，仿真机器人教学毕竟是在计算机中模仿真实机器人的运动，以往受仿真软件限制，教学中设计的任务常常不考虑现实生活中很多的不可忽视的因素，以致往往出现机器人运动过于理想化，虚拟化的现象，如：仿真机器人上坡与下坡速度一样，运动时不用考虑摩擦力和动力等。学生与这种远离现实的仿真机器人的频繁接触，容易片面强化仿真的虚拟性、仿真性，而不会考虑真实环境中不得不面对的因素，如摩擦力，物体的惯性等，这样就容易割断仿真世界与客观世界的联系，导致学生感受不到来自自然与自我的挑战，容易忽视科学解决问题的重要性。这样的教学，不但难以达到仿真机器人的教学目的，而且不利于学生思维严谨性和周密性的培养，不利于学生科学素养的形成。

机器人的运动本身就是综合了多门学科知识的运动，因此仿真机器人教学中，设计教学任务时不能理想化，虚拟化，应回归现实突出任务的科学性，引导学生把信息技术作为获取信息、探索问题、协作解决问题的认知工具，在探索中掌握其他学科和信息技术的知识，在潜移默化中培养学生科学、综合地分析和解决问题的能力。

例如，设计任务《驾驶员考驾照》时，我利用杭州萝卜圈公司的3D仿真软件，将任务回归现实，如道路有起伏，有弯道，有上坡和下坡等。学生在完成任务时就发现：汽车速度过快，在启动时会颠簸，导致改变行驶方向，甚至于冲下道路。于是我引导学生联系实际生活来思考小车的变速运动，学生最终提出方案：在启动时，先慢速起步，等速度上去了再加速至高速就不会颠簸。学生很快又有新问题：在走弯道时，高速行驶的小车很容易冲下道路；由于道路有起伏，高速行驶的小车会颠簸，也容易冲下道路。于是我引导学生分析走弯道时汽车速度不能过快的原因，引导学生分析某个瞬间汽车的受力方向，将相关科学知识迁移过来，以完善学生的知识。这样，通过模拟逼真的现实物理运动来促使任务回归现实，强化了现实生活中很多的不可忽视的因素，突出了科学性，大大加强了机器人教学与其它学科知识整合，有效促进学生科学素养的形成。

三、以生为本 突出操作性

不少比赛任务非常新颖，对学生有很大的吸引力，但对于学生而言，这些任务作为课堂任务却没有可操作性，如，NOC的比赛任务《野外生存》非常有趣，可在一个课时内大多数学生是没有能力完成这项复杂任务，少数有能力完成任务的学生因缺少足够的时间也无法完成。仿真机器人教学中，通过上机操作学生能完成的任务才可能具有有效性，为此，教师设计任务时，应秉持一切从学生出发的原则，充分考虑学生现有的文化知识结构、认知能力、年龄、兴趣等特点，设计出贴近学生的操作能力和思维水平的任务，这样的任务才能称得上有效的课堂任务。

例如，在讲授伺服电机时，我进行任务设计时，以学生为中心，设身处地的为学生着想，考虑到学生对《野外生存》感兴趣，于是从NOC的比赛任务《野外生存》中分解出适宜学生学习的《飞渡天险》任务：基本任务是机器人沿着弯曲的道路来到铁索下，伸出手臂抓住铁索越过峡谷滑至另一端的山顶，最后放开手臂落到山顶平地，提高任务则是在此基础上调整机器人方向，继续沿着山路前进至终点。任务《飞渡天险》考虑到学生特点、知识接受能力的差异，容易被学生接受；其次是设计《飞渡天险》时考虑了任务的大小、知识点的含量、前后的联系等多方面的因素，任务规模小，完成任务的程序比较短，容易被学生理解；再其

次是《飞渡天险》任务中涉及到许多学生能理解的科学原理，如惯性，重心等，符合学生的现有的文化知识结构，完成任务过程中，师生可以适时地加以总结，概括出其规律性的知识，实现从现象到本质，由感性到理性的过渡。这样，相对初中学生来说，《山地赛车》任务具有一定的可操作性，学生在操作中探求新知，实践中把握真知，学习中掌握方法，有效地帮助学生获取新知、熏陶科学情感。

四、关注问题 突出生活性

与学生的生活相去甚远的课堂任务是很难吸引学生的。信息技术课程标准明确提出要结合学生的学习和生活实际设计问题，让学生在活动过程中掌握应用信息技术解决问题的思想和方法。机器人的产生是基于人类社会生产力发展的需要，是人类认识自然、改造自然的产物。因此，在仿真机器人教学中要关注生活中的问题，突出任务的生活性，比如我们可以引导学生发现生活中的问题，使学生对新的知识产生强烈的探究愿望、解决问题的热情与责任感，促使学生尝试在完成任务的过程中掌握应用机器人基本知识解决问题的思想和方法，从而有效培养学生的思维能力和探究能力。

设计任务时教师既要根据教学实际，又要联系学生实际，关注问题突出任务的生活性。实践证明，学生在完成一个与他们实际生活和学习密切相关的学习任务时，会持续保持一种良好的学习状态。例如为了讲授测障传感器和测距传感器的作用，我提出一个现实问题：现在随着社会发展，汽车普及的很快，汽车追尾事故的发生非常频繁。同学们，假如现在你是汽车设计师，你会如何从技术上避免汽车追尾事故的发生？这个问题一提出，不少同学都建议：在汽车前方加上某种设施帮助驾驶员预防追尾事故。从而引出：在汽车前方加上测障传感器作为检测装置，当检测到汽车前方有物体，将要发生追尾时，汽车在机器人控制下自动刹车。待学生完成这一任务，我又提出新的质疑：大家坐过公交车，当司机突然刹车，站着的乘客会有什么反应？学生：容易摔倒。老师：对，汽车在机器人控制下突然刹车，对乘客会产生很大的安全隐患，那么我们如何改进设置以减少安全隐患？于是老师引导学生了解测距传感器的作用，让学生积极主动寻找问题，主动获取新的知识。最后，师生利用提问与讨论等方式，发挥课堂的群体作用提出新的方案：在汽车前方加上测距传感器作为检测装置，当测距传感器检测到汽车与前方有物体的距离小于一定值时，汽车在机器人控制下自动给驾驶员发出警报或控制汽车减速，当汽车与前方有物体的距离小于危险临界值，易发生追尾事故时，汽车在机器人控制下自动刹车，此时由于汽车速度不快，急刹车产生的安全隐患对乘客影响比较小。这样设计任务，学生容易在探索生活实际问题的过程中提出自己的实践内容或学习目标，形成开放式的教学模式，达到预先教学的效果，才能有效地将信息技术的学习与生活应用有机的结合起来。

五、倡导成功 突出层次性

仁”容易导致水平高的学生无事可做，水平低的学生做不出来，为此在任务设计时要注意学生知识结构，要考虑到学生能力的多层次情况，由浅入深，化繁为简，循序渐进地来设计任务，让学习能力强的学生感到吃得饱，让学习能力较差的学生不会感到消化不了。这样学生在完成一些与自己有能力完成的任务时，往往会专心致志，乐此不疲，待他体验到成功的喜悦，面对自己的成果，充满自豪，从而进一步激发他探索的激情和信心，使学习从一个水平进入到另一个更高的层次。

例如：讲授迷宫搜索算法时，《山地赛车》任务：基本任务是小车从起点出发，沿着弯弯曲曲的盘山公路到达指定地点，提高任务是小车从指定地点原路返回出发地，终及任务则是按NOC的《野外生存》比赛任务的要求，小车快速行驶在盘山公路上。由于基本任务比较简单，又有师生示范，绝大多数学生容易理解任务，也能够及时完成任务。当大部分学生完成基本任务，教师可引导学生完成提高任务。中学生具有很强的表现欲望，希望自己的行为被其他同学和教师所认可，一般会有一半以上的学生尽自己的最大努力去完成它。当有部分学生完成提高任务，教师可以展示3D仿真软件的在线比赛模式，引导学生思考、探究：如何让

自己的小车快速在山道上行驶？经过一段时间，有部分学生受小时候玩过的四驱车的启发，创新地提出在小车上加上导轮，在编程时让小车偏向一侧行驶，从而将速度提高许多，小车完成任务的时间大大减少。这样，通过层次性任务设计，层次较低的学生也能面对自己的机器人体验到成功感，而层次较高的学生在面对成功时会努力尝试各种新颖的方法，激发他们进一步探索的激情和信心。

第二篇：小学虚拟机器人教学任务设计有效性的思考

以生为本

兴趣先行

——小学虚拟机器人教学任务设计有效性的思考

莲都外国语学校 叶国幸

内容摘要：在虚拟机器人的课堂教学中，任务设计起着关键性的作用。假若任务设计得恰到好处，可以让自己舒心地上课，让孩子快乐地学习，取得事半功倍的效果，何乐而不为？本文结合杭州萝卜圈公司的3D仿真机器人软件IRobotQ3D的使用，从创设情境、贴近生活、以生为本和过程评价四个方面阐述了虚拟机器人教学中如果设计有效的任务，使学生学有所得，学的快乐。

关键词 虚拟机器人 任务设计

随着机器人教育的普及与推广，其在信息技术教学中的价值不断提升。在开展竞赛辅导的同时，应尽快在课堂中开展机器人教学，已经逐渐成为广大信息技术教师的共识。但实体机器人昂贵的价格，成为了广大学校开展机器人教学活动的拦路虎。

近年来，高仿真的3D虚拟机器人软件开始出现。虚拟机器人教学需要结合学生的学习和生活实际设计任务，让学生通过流程图式的编程方式控制机器人在虚拟环境中的运动，提高逻辑思维能力，培养分析和解决问题的能力。为希望开展机器人教学的众多学校提供了一个新的选择。笔者使用IRobotQ3D虚拟机器人软件开展了一年的教学活动，并将自己在教学中对任务设计的些许体会总结为如下四点，供大家参考。

一、创设情境 激发学生兴趣

现在的虚拟机器人课堂教学最常见的问题是：学案就像一部“软件说明书”，教师设计的任务更像是“说明书”的介绍与演示，而学生的操作实践则是机械的重复练习。将情境教学引入任务设计当中能很好地解决这一问题。从学生的现实生活出发，在任务设计时创设一系列生活化的情境，通过学生的体验与实践，使学生懂得如何搭建简单高效的机器人，编制有效的程序来解决任务中方方面面的问题，增强对虚拟机器人的理解与感悟，进而获得情感的升华。

创设有效的任务情境需要注意两点：一是要以激发学生兴趣为基础，生动具体，形象逼真，有趣味性，能有效激发学生的学习兴趣，引起探索知识的欲望，在后续操作探究教学环节中能让学生兴趣持续下去，激发思维的积极性，从而有利于学生有效完成任务。二是任务情境要以提高学生信息素养为目标，与具体的知识与技能、过程与方法相关联，切不可喧宾夺主。只有这样，学生在学习过程中，才能通过完成任务，达到相应的学习目标，否则任务情境设计得再精彩也失去了应有的价值。

范例一：为了使学生能最直观地了解灰度传感器的作用，一开始，我将任务设计成在一个只有简单轨迹的场地中让小车进行轨迹练习（见图1）。学生在完成任务的过程中的确能掌握部分与灰度传感器相关的知识，但任务情境比较单一，缺乏真实感、趣味性，无法保持学生的兴趣，很快学生就没有了学习的兴趣和欲望。后来，我将竞速、探险等元素融入任务设计中。在《环游金字塔》的任务中（见图2），要求机器人从起点出发，沿漫游路径，通过金字塔内部、转盘、翘翘板等到达终点。学生不但要搭建机器人，使其顺利到达终点，还要比赛谁的机器人用时最短。由于IRobotQ3D虚拟机器人软件突出了基于物理引擎的设计，能模拟真实的物体运动以及物体的密度、质量、速度、加速度等各种现实物理属性，在发生碰撞、受力、摩擦等运动时能模拟出不同的运动效果，在任务过程中，学生还要避免机器人因速度过快等因素掉下跑道。软件创建的仿真场景中，跑道的四周包围着茫茫沙漠，远处高耸的金字塔，逼真的隧道等场景一下子吸引学生的注意力，立刻就把学生引到笔者设计的教学任务中，从而激起学生浓厚的学习兴趣和主动探究的欲望。为了完成任务，学生必须利用灰度传感器来搭建机器人，结合前几节课所学的传感器知识，才能让自己的小车顺利通过一道道关卡。这样的任务精彩不断，能持续引起学生的兴趣，使学生更主动参与完成任务的操作。这样通过老师创设一定的教学情境，在有效任务的驱动下，学生利用所学的知识进行机器人知识的综合运用，同时提升了学生的机器人学习和创作能力，最终有效地培养了学生的信息素养。

图1

图2

二、贴近生活 联系学生实际

与学生的生活相去甚远的课堂任务是很难吸引学生的。虚拟机器人教学需要结合学生的学习和生活实际设计任务，让学生通过流程图式的编程方式控制机器人在虚拟环境中的运动，提高逻辑思维能力，培养分析和解决问题的能力。因此，在虚拟机器人教学中，设计教学任务时应回归现实，突出任务的科学性，引导学生把信息技术作为获取信息、探索问题、协作解决问题的认知工具，在探索中掌握其他学科和信息技术的知识，在潜移默化中培养学生科学地分析和解决问题的能力。

由于早期虚拟机器人软件的各种不足，教学中设计的任务往往会忽略很多现实生活中的因素，出现机器人运动过于理想化，虚拟化的现象。使学生对所学习的物理传感器的作用不够真实、深刻。如：虚拟机器人运动时始终保持匀速，也不用考虑摩擦力和动力等。时间长了，学生容易忽视真实环境中不得不面对的摩擦力、惯性等因素。这样就切断了虚拟世界与现实世界的联系。这样的教学，不但难以达到虚拟机器人的教学目标，而且不利于学生思维严谨性和周密性的培养。

范例二：在任务《训练汽车驾驶员——起步直行》中，学生在完成任务时就发现：如果将小车速度设置过快，在起步时会小车前轮会抬起，甚至会颠簸（见图3），导致改变行驶方向。于是我引导学生结合现实生活中的汽车运动，来思考小车发生这种情况的原因。经过讨论学生提出解决方案：根据现实生活中的情况，小车在起步时速度不应过快，起步稳定后，再加速就不会有小车抬头和颠簸的情况了。这时就可以将科学课中摩擦力方面的知识迁移过来。这样，通过模拟逼真的现实物理运动来促使任务回归现实，强化了现实生活中很多的不可忽视的因素，突出了科学性，大大加强了机器人教学与其它学科知识整合，同时促进学生科学素养的形成。

图3

三、以生为本 重视学生操作

课堂上，精心设计的情境激发出学生的探索欲后，教师不但要带领学生分析情境中需要解决的问题，讨论解决问题的方法，还要在学生的操作过程中，不断巡视，及时发现问题。许多问题只有在学生亲自操作后才能发现，甚至许多教师已经讲解过的内容，学生在操作过程中，依然会出现问题，教师的适时指导在这里显得尤为重要。人与人的个体差异是客观存在的，而信息技术课堂上，学生的个体差异尤为明显。情境中遇到的问题难度不一，学生的完成情况也将出现差异。教师在巡视中要及时发现学生操作中的问题，个别问题个别辅导，具有共性的问题适时地介入并对全班进行讲解，更为重要的是要及时发现有问题却不敢提问的学生，帮助他们解决问题。

不少虚拟机器人比赛的任务场景华丽，设计新颖，对学生有很大的吸引力和挑战性。但对于学生而言，在每周只有一课时的情况下，在课堂上完成这些任务显然不现实。浙江省的比赛项目《汽车总动员》（见图4）非常有趣，由于学生练习的时间有限，有些学生一节课都无法搭建好机器人。能力强的学生，即使搭建好机器人，也由于时间的限制，很难完成这个任务。在虚拟机器人教学中，只有学生能在指定时间内能完成的任务才是有效的。因此，教师设计任务时，应充分考虑学生现有的情况，设计出贴近学生的操作能力和思维水平的任务，这样的任务才能称得上有效的课堂任务。

图4 于是笔者从《汽车总动员》中分解出适宜学生学习的《攻克直角弯》任务：基本任务是机器人沿着从起点开始的直道高速前进，沿途要吃尽可能多的得分体，并要使机器人顺利通过一个直角弯道，最后通过大桥到达终点。这个任务规模小，完成任务的程序比较短，容易被学生理解。任务中涉及到许多学生能理解的科学原理，如惯性，重心等，符合学生的现有的文化知识结构，完成任务过程中，教师可以适时地加以总结，概括出其规律性的知识，实现从现象到本质，由感性到理性的过渡。这样的任务具有一定的可操作性，学生在操作中探求新知，实践中把握真知，学习中掌握方法，有效地帮助学生获取新知、熏陶科学情感。

四、评价过程 鼓励学生创新

在3D仿真虚拟机器人教学中，大部分任务都具有很强的目标导向性，学生完成任务的情况，只看运行结果就能一目了然，以致学习评价通常都采用终结性评价。由于学生之间存在差异，不是所有学生在规定时间内都能完成指定的任务，而终结性评价容易降低基础较差学生的学习积极性，也影响了任务情境所激发出来的学习热情的持续效果。因此，在虚拟机器人的教学中，学习评价要在完成任务的过程中及时进行，不能等学生完成所有任务后才进行评价。

范例三：笔者在设计《训练汽车驾驶员》这一任务中的第二课《直行转弯》时，只为学生提供了常规的如图5中②所示程序范例。

图5 但是在学生的实际练习中，却意外地出现了①和③两种转弯路线。在发现了新方法后，笔者立刻对这几名学生进行了肯定和表扬，并请他们演示和讲解自己的程序，使他们赢得了同学的掌声。这几名学生在以后的学习中，表现的更加自信也更加努力地研究程序。可见，在教学中注重过程性评价，及时鼓励创新，肯定学生的学习成果，会对学生带来极大的鼓舞，增强学习效果。

虚拟机器人教学，既有明显的程序特征又有典型的应用特点。教师不仅要根据教学目标设计有效的教学任务，还需要更多地研究虚拟机器人的教学内容，深入研究学生的身心发展特点，因材施教，努力做到让所有学生都能学有所得，让学生通过虚拟机器人的学习，能够在创新思维、动手实践和解决问题等能力上得到真正的发展与提升，为今后的学习、工作、生活打下良好的基础。参考文献：

[1] 简子洋.3D仿真虚拟机器人课堂教学策略研究[J].中国现代教育装备, 2012(18).[2] 龙丽嫦.虚拟机器人：让信息技术教育更丰盈[J].中国现代教育装备, 2012(18).[3] 熊国全.浅谈仿真机器人教学中任务设计的有效性[EB/OL].[2013-3-26].http://wenku.baidu.com/view/2d50842abcd126fff7050be2.html.

第三篇：机器人-红绿灯-仿真实验报告

“机器人控制”课程总结报告

机器人控制

综合仿真实验

——红绿灯

姓名：李铃

年级：2011级

系别：信息工程学院 计科（师）学号：1111000048

同组人姓名：杨晨

年级：2011级

系别：信息工程学院 计科（师）同组人学号：1111000054

2013年5月14日

第 1 页 【实验目的】

进一步熟悉keil仿真软件、proteus仿真软件的使用。了解并熟悉单片机I/O口和数码管的电路结构学会构建简单的红绿灯电路。掌握C51中单片机I/O口的编程方法和使用I/O口进行输入输出的注意事项。

【实验要求】

利用proteus仿真软件和keil仿真软件实现交通信号灯的功能。

【实验环境】

Proteus与keil联合，语言环境为汇编语言。

【实验用品】

proteus仿真软件，keil仿真软件，个人计算机一台。

【实验内容】

一、利用proteus软件画出电路图

1、打开proteus软件，点击P选择电器元件（见图1.1），在keywords中搜索要用到的电器元件（见图1.2和图1.3），在本次试验中选择型号为AT89C51单片机。找到后双击元件名称，这样元件就显示在DEVICES中了（见图1.4），选好后点击“OK”关闭窗口。

图 1.1

图 1.2

图 1.3

图 1.4

2、选中左侧的AT89C51元件，在作图区域内单击鼠标左键，会出现图1.5左边的图象，再次单击鼠标左键，会出现图1.5右边的图像，此时已经安放好了AT89C51元件。

图

1.5

3、按照上述步骤找齐电路中还需要的电器元件，包括：电阻(RES17个,RESPACE1个)，电容(CAP2个,CAPELEC1个)，三极管(2N222 2个)，发光二级管(LED-GREEN1个,LED-RED1个,LED-YELLOW1个)，数码管(7SEG1个)，开关(BUTTON1个)，晶振(GRYSTAL1个)。

4、将各个元件组合，最终形成如图1.6的电路图。

二、利用keil软件编写程序并生成.asm文件和.hex文件

1、打开keil软件，选择工程->新建工程（见图1.7），并确定存放位置。

图 1.7

2、选择单片机：Atmel->AT89C51，之后的对话框选择“否”，如图1.8。

图 1.8

3、新建程序：文件->新程序文件，如图1.9.4、编辑程序文件如下：

ORG 0000H TEMP EQU 24H TEMN EQU 25H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP T0_INT ORG 0013H LJMP TI_INT T0_INT: MOV A, P1 PUSH ACC MOV P1, #0FFH MOV P1, #0F3H MOV P0, #00H JNB P3.2,$ POP ACC MOV P1, ACC RETI TI_INT: MOV A, P1 PUSH ACC MOV P1, #0FFH MOV P1, #0DEH

图 1.9 MOV P0,#00H JNB P3.3,$ POP ACC MOV P1, A RETI MAIN: SETB EA SETB EX0 SETB EX1 CLR F0 START1: MOV TEMP, #25 MOV P1, #0F3H LOOP1: ACALL DELAY DEC TEMP MOV A,TEMP MOV P0, TEMP JNB P1.6,START3 JNB P1.7,START11 CJNE A,#0, NEXT1 LJMP START2 NEXT1: LJMP LOOP1 START11: MOV TEMP, #65 MOV P1, #0F3H LOOP11: ACALL DELAY DEC TEMP MOV A,TEMP MOV P0, TEMP JNB P1.6,START33 JNB P1.7,START1 CJNE A,#0, NEXT11 LJMP START11 NEXT11: LJMP LOOP11 START2: MOV P1, #0F5H MOV TEMN,#05 LOOP2: ACALL DELAY1 DEC TEMN MOV A,TEMN CJNE A, #0,NEXT2 LJMP START3 NEXT2: LJMP LOOP2 START3: MOV TEMP, #25 MOV P1,#0DEH LOOP3: ACALL DELAY DEC TEMP MOV A,TEMP MOV P0, TEMP JNB P1.6,START1 JNB P1.7,START33 CJNE A, #0,NEXT3 LJMP START4 NEXT3: LJMP LOOP3 START33: MOV TEMP, #65 MOV P1,#0DEH LOOP33: ACALL DELAY DEC TEMP MOV A,TEMP MOV P0, TEMP JNB P1.6,START11 JNB P1.7,START3 CJNE A, #0,NEXT33 LJMP START4 NEXT33: LJMP LOOP33 START4: MOV P1, #0EEH MOV TEMN,#05 LOOP4: ACALL DELAY1 DEC TEMN MOV A, TEMN CJNE A,#0,NEXT4 LJMP START1 NEXT4: LJMP LOOP4 RETI DELAY: MOV A,TEMP MOV B, #10 DIV AB MOV R5, A MOV R6, B MOV R0, #10 L0: MOV R1, #250 L1:MOV A,R5 MOV P0, A CLR P2.4 ACALL DIMS SETB P2.4 MOV A,R6 MOV P0,R6 CLR P2.5 ACALL DIMS SETB P2.5 DEC R1 DJNZ R1,L1 DEC R0 DJNZ R0,L0 RETI DELAY1: MOV A,TEMN MOV B, #10 DIV AB MOV R5, A MOV R6, B MOV R2, #10 L2: MOV R3, #250 L3:MOV A,R5 MOV P0, A CLR P2.4 ACALL DIMS SETB P2.4 MOV A,R6 MOV P0,R6 CLR P2.5 ACALL DIMS SETB P2.5 DEC R3 DJNZ R3,L3 DEC R2 DJNZ R2,L2 RETI DELAY11: MOV A,TEMP MOV B, #10 DIV AB MOV R5, A MOV R6, B MOV R0, #10 Y0: MOV R1, #250 Y1:MOV A,R5 MOV P2, A CLR P2.6 ACALL DIMS SETB P2.6 MOV A,R6 MOV P2,R6 CLR P2.7 ACALL DIMS SETB P2.7 DEC R1 DJNZ R1,Y1 DEC R0 DJNZ R0,Y0 RETI DIMS: MOV R7,#250 DJNZ R7,$ RET END

4、生成asm文件。文件->保存，如图1.10，注意后缀为.asm

图 1.10

5、生成hex文件。Target->source group 1->右键->Add Files to Group‘Source Group 1’,单击Add，然后单击Close。单击Build Toolbar->Options for Target，如图1.11进行设置。调试正常后，project->build target生成hex文件（十六进制文件）。

图 1.11

【实验小组分工情况】

李铃负责Proteus软件部分，杨晨负责keil软件和p-k联动部分。

【结论】

基本实现红绿灯电路，进一步熟悉了keil仿真软件、proteus仿真软件的使用。了解并熟悉单片机I/O口和数码管的电路结构。掌握C51中单片机I/O口的编程方法和使用I/O口进行输入输出的注意事项。

【收获和体会】

考虑到本组的第一和第二个仿真实验分别为流水灯和数码管动态显示，我组成员决定这个综合的仿真实验结合这前两个仿真做一个红绿灯的仿真实验。本意是想根据实际情况，即红灯和绿灯亮起的时间较长为25秒，黄灯较短为5秒，根据红黄绿的顺序显示，并且有数字显示剩余时间。但是实验并未获得成功，最后数码管正常运转，灯却不亮，进行多次调试后也没能成功，这是本次实验的一个问题。此外，本次实验的汇编代码有些复杂，在编译时花了不少时间。

第四篇：任务三 智能化的机器人系统 教学设计

任务三 智能化的机器人系统 教学设计

1教学目标

1、了解机器人的组成;

2、知道硬件组成部分及其作用;

3、知道软件的控制作用;

4、认识机器人图形化编程方式 2重点难点

知道硬件组成及其作用及图形化编程方式 3教学过程

活动1【导入】

一、引入

在广西南宁科技馆的入口有一个人形机器人,它很聪明,你可以向它提问,它都能对答如流。展示图片。它怎么那么聪明呢?让我们一起来了解机器人的组成部分及其作用吧!活动2【讲授】

二、新课

1、机器人的硬件

活动:分组拆卸巡逻报警机器人

注意:拆装顺序,放好零件,做好记录,填写48页的表格说说组成部件

2、教师讲解和小结

传感器;控制器;轮子;电机;塑料件;电池等组成,称之为硬件系统。控制器相当于机器人的大脑,由它命令机器人做什么;轮子,喇叭,灯等统称为执行部件,执行部件的带动要靠电动机,电动机的运转要靠电池来维持。不管多么复杂的机器人,它都由这些基本的部件所组成。

3、机器人的软件的作用

几年的电脑学习我们知道电脑的工作除了硬件,还必须有软件。机器人也一样,前面所说的控制器是它的大脑,存储着执行任务的程序,这些程序就称之为软件。机器人就是按照控制器中的程序来执行任务的,可见软件的作用。

4、机器人图形化编程方式

编写程序这项工作就由人脑来完成了。常用的工具软件有图形化交互和代码编写。用图形化编程的话,比较简便和快速。但是在编写之前,首先要清楚机器人的工作过程或动作顺序。比如课本上的一个例子。活动3【练习】【学生练习】

说说机器人工作的动作。52页 活动4【活动】【学生活动】

本课重点是知道软件的控制作用,这里着重让学生通过小组探讨寻找答案。(定一定)

1、请同学们按6人一组分组,领取巡逻报警机器人。

2、编写简单巡逻报警机器人遇到障碍物报警的控制程序。(1)机器人前进。

(2)如果没有碰到障碍物继续前进。(3)如果碰到障碍物停止前进。

(4)闪烁报警灯。

本环节充分体现了教师把学习的主动权交给学生,培养学生“善于观察”“善于思考”“善于实践”给予学生充分的自我发展空间,有效地激发了学生学习的积极性。

第五篇：《机器人》教学设计

《机器人》教学设计

机器人

教材分析 ：

本课属于“造型表现”领域，通过画一画，或做一做机器人，使学生初步了解机器人的简单知识，了解机器人与人的关系，启发学生对科学技术发展的关注，激发学生热爱科学的热情。

教学内容与目标： 显性内容与目标：

应知：了解机器人的相关知识，知道机器人与人有着密切的关系。

应会：能用绘画的方法画一个机器人，或者用多种材料制作机器人。隐性内容与目标：

启发学生对科学技术发展的关注，激发学生热爱科学的热情，培养学生的创新精神。教学重点：

了解机器人的种类、特点和功能，利用多种绘画用具进行绘画创作，也可利用废旧材料设计制作。教学难点：

生动的表现机器人的功能和作用。

教学过程：

1、讲 授 新 课

组织学生参观师生制作的有关展板： 机器人文字资料，机器图片字资料，表现机器人的优秀作品 参观展板，了解机器人的特点和功能。解答问题：

（1）为什么叫机器人？（2）机器人能做什么？

（3）机器人必须是人的样子吗？

（4）机器人是使用什么材料制作的？ 引导学生观察机器人的种类和特征。

2、引发兴趣，激发热爱科学的情感。

教师学生共同介绍机器人资料，小组同学互相介绍课前搜集的有关机器人资料，典型发言，展示资料。培养搜集信息和合作能力，初步了解有关机器人的科学知识。

利用电子白板观看机器人是怎样帮助人做事的录像资料。观看录像思考： 机器人是怎样帮助人类工作的？ 激发学生热爱科学的情感，启发创新思路。

3、机器人设计绘画的基本方法：

通过欣赏图片，及观看录像资料，同学们对机器人有了基本的了解，下面我们就来设计出新颖美观，能为人类造福的机器人。你们想设计有什么功能的机器人？ 它们都会干什-