莊建東

教學(xué)背景

本課程適合小學(xué)四年級(jí)以上有一定動(dòng)手能力的學(xué)生。使用Mind+圖形化編程軟件，以大疆RoboMaster TT教育無人機(jī)和DFRobot旗下出品的為搭配RoboMaster TT而開發(fā)的傳感器套件為學(xué)習(xí)基礎(chǔ)設(shè)備。通過對空中機(jī)器人——TT教育無人機(jī)飛行原理和搭載的ESP32開源硬件的學(xué)習(xí)，教授學(xué)生設(shè)計(jì)和制作自己的空中機(jī)器人。

本節(jié)課是空中機(jī)器人創(chuàng)意制造系列課程的表演機(jī)器人項(xiàng)目制作。學(xué)生前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了無人機(jī)的連接和操作，能以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方式編程設(shè)計(jì)自己的機(jī)器人，使其完成簡單的表演功能，如實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的起飛和前后左右平面飛行。

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能 學(xué)會(huì)編程實(shí)現(xiàn)機(jī)器人復(fù)雜飛行，如上下前后左右運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)、翻滾等。

過程與方法 通過合作探究，合作學(xué)習(xí)，調(diào)整參數(shù)，讓機(jī)器人完成一套表演動(dòng)作。

情感態(tài)度與價(jià)值觀 通過生活化的方式，讓機(jī)器人與生活更加接近，讓學(xué)生更愛生活。

教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn) 學(xué)會(huì)編程實(shí)現(xiàn)機(jī)器人復(fù)雜飛行。

教學(xué)難點(diǎn) 讓無人機(jī)完成一套表演動(dòng)作。

教學(xué)準(zhǔn)備

教學(xué)環(huán)境 多媒體教室、電子白板。

資源準(zhǔn)備 Mind+軟件、RoboMaster TT，搜集生活中有關(guān)機(jī)器人舞蹈的例子（包括圖片、視頻等資料）。

其他準(zhǔn)備 提前將學(xué)生分好小組，3～5人為一個(gè)小組，方便學(xué)生內(nèi)部進(jìn)行討論。

教學(xué)策略 以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)為主，完成任務(wù)項(xiàng)目。

教學(xué)過程

一、情境導(dǎo)入

師：同學(xué)們，今天老師接到一個(gè)新的飛行任務(wù)——在迎新年活動(dòng)中做個(gè)無人機(jī)表演。大家有什么想法呢？

學(xué)生小組討論設(shè)計(jì)表演項(xiàng)目。

師：上節(jié)課，我們學(xué)習(xí)了無人機(jī)的飛行，就先做一個(gè)簡單的舞蹈動(dòng)作吧，讓無人機(jī)跳一個(gè)舞蹈來熱熱身。

我給無人機(jī)編排了一個(gè)簡單動(dòng)作：左、右、左、右、左、右，讓無人機(jī)左右來回轉(zhuǎn)動(dòng)。你們小組討論一下怎樣完成這個(gè)動(dòng)作。

二、編程實(shí)現(xiàn)無人機(jī)簡單舞蹈動(dòng)作

師：同學(xué)們，我們要讓無人機(jī)左右來回運(yùn)動(dòng)，代碼應(yīng)該怎么寫呢？

生：我們可以用左飛、右飛的代碼，也可以用左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的代碼。

學(xué)生小組合作，完成無人機(jī)簡易跳舞動(dòng)作編程，如圖1。

師：我們還可以找一個(gè)音樂，給無人機(jī)表演配個(gè)音樂。

提示：我們在反復(fù)編寫代碼中，可以使用控制中的“重復(fù)執(zhí)行……次”積木，通過該積木可以減少一些重復(fù)模塊的冗余。

師：同學(xué)們，接下來我們來測試一下編程效果。

教師播放音樂，學(xué)生啟動(dòng)無人機(jī)跳舞。

師：有些同學(xué)的機(jī)器人跳得非常棒，但也有些同學(xué)的機(jī)器人跳得和音樂節(jié)奏配不上，怎么辦呢？這時(shí)，我們可以通過調(diào)整無人機(jī)飛行間隔的參數(shù)或者飛行的距離、速度，來調(diào)整節(jié)奏。

學(xué)生通過調(diào)整時(shí)間差，使得無人機(jī)能基本按照音樂的節(jié)奏完成飛行表演。學(xué)生動(dòng)手嘗試并合作完成，這一過程需要較多的時(shí)間不斷地調(diào)整節(jié)奏。

教學(xué)小貼士：無人機(jī)舞蹈動(dòng)作編程，要從簡單開始，層層增加。學(xué)生通過調(diào)整無人機(jī)飛行節(jié)奏熟悉代碼的使用，做到靈活自如。

三、編程實(shí)現(xiàn)無人機(jī)翻滾動(dòng)作

師：我們的無人機(jī)已經(jīng)可以進(jìn)行簡單的飛行表演了，但是感覺還不夠華麗，接下來我們來給無人機(jī)舞蹈增加更多的效果。大家看看Mind+軟件上的積木塊，想想還能增加什么功能。

學(xué)生思考并小組討論。

師：大疆的RoboMaster TT可以做翻滾動(dòng)作，我們可以嘗試用“翻滾”積木讓無人機(jī)翻滾，如圖2。

1.設(shè)置自定義模塊

師：我們先把之前做的效果保存為一個(gè)函數(shù)模塊，單擊“函數(shù)—自定義模塊—增加模塊名稱”，將這一組動(dòng)作命名為“左右搖擺”，如圖3。

2.添加無人機(jī)翻滾效果

首先測試無人機(jī)翻滾效果。注意：當(dāng)無人機(jī)電量小于50%時(shí)，翻滾動(dòng)作會(huì)被限制，翻滾區(qū)域也需要大于2m×2m的空間。

學(xué)生在Mind+軟件中為無人機(jī)添加翻滾動(dòng)作，小組合作完成“左右翻滾”模塊代碼并查看飛行效果，根據(jù)空間場地大小調(diào)整飛行表演的動(dòng)作，保證人員的安全。

教學(xué)小貼士：添加翻滾效果，讓學(xué)生玩得更有趣，增加學(xué)生的樂趣。測試時(shí)注意現(xiàn)場場地大小和人員的安全。

四、編程實(shí)現(xiàn)無人機(jī)跳舞

師：剛才我們使用了自定義模塊，主要是把一個(gè)個(gè)動(dòng)作分開，在編寫代碼時(shí)候可以配合剛才的自定義模塊一起使用，一個(gè)模塊可以作為一組動(dòng)作，讓代碼看起來更清晰。

學(xué)生小組合作學(xué)習(xí)完成無人機(jī)“左右旋轉(zhuǎn)”模塊代碼，把前面的模塊代碼組合起來，就是一套無人機(jī)機(jī)器人跳舞動(dòng)作代碼，如圖4。

教師播放音樂，學(xué)生調(diào)試代碼，并分組依次進(jìn)行無人機(jī)跳舞演示。學(xué)生和教師共同評選出做得最完美、效果最好的那一組。

教學(xué)小貼士：完成代碼后讓學(xué)生測試代碼，學(xué)生可以自行查漏補(bǔ)缺。小組相互評價(jià)，找到其他小組的優(yōu)缺點(diǎn)，大家互相學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步。

四、課程小結(jié)

師：這節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)運(yùn)用了Mind+函數(shù)自定義模塊、重復(fù)執(zhí)行、翻滾等積木。同學(xué)們可以根據(jù)自己的能力，設(shè)計(jì)一個(gè)自己喜歡的機(jī)器人舞蹈，然后給大家表演一下。

五、課后拓展

學(xué)生根據(jù)自己的能力，設(shè)計(jì)一個(gè)更加復(fù)雜的機(jī)器人舞蹈給同學(xué)們表演。

六、評價(jià)與交流

在最后評價(jià)中，分別以小組評價(jià)和活動(dòng)評價(jià)的多個(gè)維度來評價(jià)學(xué)生活動(dòng)開展情況，從而來觀察學(xué)生在學(xué)習(xí)中的成長過程。

教學(xué)反思

本節(jié)課主要是學(xué)習(xí)空中飛行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)編碼實(shí)現(xiàn)無人機(jī)前后左右運(yùn)動(dòng)，并拓展增加了飛行機(jī)器人旋轉(zhuǎn)和翻滾。通過簡單的編程模塊學(xué)習(xí)和模塊組合，學(xué)生能設(shè)計(jì)出一套自己的動(dòng)作，再配合一定的節(jié)奏音樂，設(shè)計(jì)出一個(gè)符合自己預(yù)期的表演機(jī)器人。

在教學(xué)過程中，以最簡單的前后左右為主突破口，先讓學(xué)生編程做一個(gè)簡單的機(jī)器人空中表演動(dòng)作，然后不斷地層層突破。通過設(shè)計(jì)一個(gè)個(gè)小的動(dòng)作及函數(shù)模塊組合，形成動(dòng)作組，再通過組合各動(dòng)作組，形成更為復(fù)雜的組合動(dòng)作。教學(xué)中分層設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式來完成各環(huán)節(jié)的教學(xué)，學(xué)生獲得了成功的體驗(yàn)，激發(fā)了學(xué)習(xí)編程的興趣。本課堅(jiān)持以學(xué)生為主，以小組合作的形式開展活動(dòng)，達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

（本課件由DF創(chuàng)客社區(qū)推薦）