《上海地區(qū)優(yōu)秀高一物理 第九章 E 學(xué)習(xí)包--自動(dòng)控制和模塊機(jī)器人教案 滬科版》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《上海地區(qū)優(yōu)秀高一物理 第九章 E 學(xué)習(xí)包--自動(dòng)控制和模塊機(jī)器人教案 滬科版（19頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 高考資源網(wǎng)第九章 E 學(xué)習(xí)包——自動(dòng)控制和模塊機(jī)器人 一、教學(xué)任務(wù)分析 本學(xué)習(xí)包以模塊機(jī)器人為實(shí)例，利用模塊機(jī)器人動(dòng)手體驗(yàn)三個(gè)模塊的功能及其關(guān)系，并學(xué)會(huì)運(yùn)用模塊電路組合思路聯(lián)系實(shí)際設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制電路，是上一節(jié)簡(jiǎn)單邏輯電路應(yīng)用的延續(xù)。模塊機(jī)器人作為物理教學(xué)用具，有別于市場(chǎng)上的各種機(jī)器人。由于是在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)完成特高考資源網(wǎng)定的教學(xué)任務(wù)，因此模塊機(jī)器人沒(méi)有復(fù)雜的“積木”，也不需要高深的編程技巧，更不是少數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。作為教學(xué)任務(wù)，它要求每一位學(xué)生都要參與其中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解自動(dòng)控制的組成部分，并通過(guò)實(shí)際操作學(xué)會(huì)如何去獲取知識(shí)，解決問(wèn)題。 學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容所需準(zhǔn)備的知識(shí)和

2、技能主要有：（1）簡(jiǎn)單邏輯電路相關(guān)知識(shí)；（2）電子技術(shù)相關(guān)知識(shí)－熱敏電阻、光敏電阻、干簧管等元件的特性。（3）電路的組成和簡(jiǎn)單的串、并聯(lián)知識(shí)。 將“自動(dòng)控制和模塊機(jī)器人”內(nèi)容分成若干個(gè)子課題，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，并各自認(rèn)領(lǐng)探究的課題。 通過(guò)子課題1，介紹機(jī)器人在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用；通過(guò)子課題2，了解機(jī)器人的相關(guān)知識(shí)；通過(guò)子課題3，介紹模塊機(jī)器人的構(gòu)成；通過(guò)子課題4，理解機(jī)器人三個(gè)模塊的功能；通過(guò)子課題5，運(yùn)用模塊電路組合思路，設(shè)計(jì)生活中簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制電路。 本節(jié)內(nèi)容采用學(xué)習(xí)包的形式編寫(xiě)，以問(wèn)題為載體，以學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐、自主探索、合作交流為主要的學(xué)習(xí)方式。通過(guò)合作學(xué)習(xí)、建立“個(gè)人－小組－全班”

3、、“學(xué)生－教師－學(xué)生”三維一體的動(dòng)態(tài)過(guò)程，共享“集體思維的成果”，然后通過(guò)“學(xué)生分組”、“小組合作”、“師生合作”解決有關(guān)問(wèn)題。 二、教學(xué)目標(biāo) 1、知識(shí)與技能 （1）知道機(jī)器人的相關(guān)知識(shí)。 （2）理解模塊機(jī)器人的構(gòu)成以及各個(gè)模塊的作用。 （3）知道模塊電路及其組合方式。 （4）初步學(xué)會(huì)組裝和操作模塊機(jī)器人。 2、過(guò)程與方法 （1）通過(guò)本設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，經(jīng)歷搜集資料、設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)探究、交流總結(jié)的自主學(xué)習(xí)過(guò)程。 （2）通過(guò)傳感器的體驗(yàn)，感受“信號(hào)轉(zhuǎn)換”的思想方法。 （3）通過(guò)生活中簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)過(guò)程，感受模塊化設(shè)計(jì)的思想方法。 3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀 （1）通過(guò)機(jī)器

4、人實(shí)物，圖片、影片等相關(guān)資料的展示，激發(fā)對(duì)機(jī)器人的興趣，建立“生活蘊(yùn)藏著物理，物理服務(wù)于生活”的科學(xué)認(rèn)識(shí)觀。 （2）通過(guò)學(xué)習(xí)包中提供的模塊，組合成各種自動(dòng)控制電路，感悟?qū)嵺`是鞏固知識(shí)提高能力的有效途徑之一。 （3）通過(guò)小組合作學(xué)習(xí)，體驗(yàn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性。 三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn) 重點(diǎn)： （1）模塊機(jī)器人的構(gòu)成。 （2）模塊機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)探究。 難點(diǎn)：運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)生活中簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制電路。 四、教學(xué)資源 1、器材： （1）DIS“模塊機(jī)器人”及配套軟件、多媒體計(jì)算機(jī)及大屏幕投影。 （2）其他所需器材。 2、資料：Internet網(wǎng)絡(luò)、圖書(shū)資料，有關(guān)機(jī)器人的實(shí)物、圖片、

5、視頻等資料。 3、課件：自制課件、Flash動(dòng)畫(huà)等。 五、教學(xué)設(shè)計(jì)思路 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括五個(gè)方面：一是機(jī)器人在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用；二是機(jī)器人的相關(guān)知識(shí)；三是模塊機(jī)器人的構(gòu)成；四是模塊機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)探究；五是生活中自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)的基本思路是：學(xué)生分組，在教師的指導(dǎo)下根據(jù)總課題“自動(dòng)控制和模塊機(jī)器人”提出系列性問(wèn)題或子課題，然后通過(guò)自主學(xué)習(xí)、查找資料、交流討論、探究實(shí)驗(yàn)解決問(wèn)題，最后進(jìn)行小結(jié)、交流和評(píng)價(jià)。 本設(shè)計(jì)要突出的重點(diǎn)是：模塊機(jī)器人的構(gòu)成和模塊機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)探究。方法是：通過(guò)子課題3的研究，了解傳感器、控制器、執(zhí)行器、模塊電路、模塊機(jī)器人等相關(guān)知識(shí)；通過(guò)子課題4的研究

6、，利用模塊機(jī)器人動(dòng)手體驗(yàn)三個(gè)模塊的功能及其關(guān)系，進(jìn)一步熟悉模塊機(jī)器人的使用方法。 本設(shè)計(jì)要突破的難點(diǎn)是：運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)生活中簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制電路。方法是：利用“模塊機(jī)器人”提供的器材，也可以利用其它實(shí)際的器材設(shè)計(jì)出有一定價(jià)值和可行性的“自動(dòng)控制電路”或“智能機(jī)器人”，感受模塊化設(shè)計(jì)思想，進(jìn)一步加深理解三個(gè)模塊的功能及聯(lián)系。 本設(shè)計(jì)重視培養(yǎng)學(xué)生獲取、搜集、處理、表達(dá)信息的能力以及實(shí)驗(yàn)探究，創(chuàng)造發(fā)明的能力。 完成本設(shè)計(jì)的教學(xué)任務(wù)需3課時(shí)。 六、教學(xué)流程 1、教學(xué)流程圖 探索研究 實(shí)驗(yàn)探究 課外 完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，回答相關(guān)問(wèn)題 課內(nèi) 交

7、流實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，實(shí)驗(yàn)探究 問(wèn)題探討 提出問(wèn)題 課內(nèi) 聽(tīng)介紹，看表演，提 問(wèn)題 課外 學(xué)生分組，搜集資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案 課內(nèi) 匯報(bào)成果，交流心得，師生點(diǎn)評(píng) 課外 反思，小結(jié)，完成思考與練習(xí) 交流小結(jié) 成果交流 拓展延伸 設(shè)計(jì)方案 繼續(xù)探究 課外 關(guān)注發(fā)展 課內(nèi) 模塊電路 組合設(shè)計(jì) 2、流程圖說(shuō)明 問(wèn)題探討 提出問(wèn)題 課內(nèi)通過(guò)圖片、錄像、表演、演示實(shí)驗(yàn)等手段創(chuàng)設(shè)情景，指出自動(dòng)控制電路在實(shí)際生活和生產(chǎn)中已經(jīng)被廣泛采用，機(jī)器人對(duì)人類(lèi)文明和社會(huì)進(jìn)步有重大的

8、作用，激發(fā)學(xué)生的興趣和探究欲望。 課外通過(guò)對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組、確定子課題及研究?jī)?nèi)容、明確角色和任務(wù)分工。利用網(wǎng)絡(luò)資源和書(shū)籍資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，制定課題計(jì)劃書(shū)和進(jìn)度表。 探索研究 實(shí)驗(yàn)探究 課內(nèi)通過(guò)小組內(nèi)部交流設(shè)計(jì)方案，實(shí)驗(yàn)探究模塊機(jī)器人的構(gòu)成及傳感器、控制器、執(zhí)行器三個(gè)模塊的功能及其關(guān)系。 課外繼續(xù)實(shí)驗(yàn)探究并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并將搜集到的資料匯總、分析、整合，初步做成ppt、網(wǎng)頁(yè)、作品等形式，并回答相關(guān)問(wèn)題。 交流小結(jié) 成果交流 課內(nèi)通過(guò)學(xué)生分組展示和交流研究成果，由教師和學(xué)生組成的課題評(píng)審團(tuán)可以用投票的方式對(duì)各組成果進(jìn)行評(píng)議，根據(jù)成果交流情況評(píng)出各獎(jiǎng)項(xiàng)，進(jìn)行表彰和鼓勵(lì)，點(diǎn)評(píng)并提出改進(jìn)

9、意見(jiàn)。 課外，讓學(xué)生反思學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)包的過(guò)程，做好小結(jié)，完成思考與練習(xí)。 拓展延伸 拓展延伸 課內(nèi)：利用“模塊機(jī)器人”提供的器材，也可以利用其它實(shí)際的器材設(shè)計(jì)出有一定價(jià)值和可行性的“自動(dòng)控制電路”或“智能機(jī)器人”，感受模塊化設(shè)計(jì)思想，進(jìn)一步加深理解三個(gè)模塊的功能及聯(lián)系。 課外：介紹幾個(gè)機(jī)器人網(wǎng)站的地址，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探究機(jī)器人的興趣，增強(qiáng)將科學(xué)服務(wù)于人類(lèi)的社會(huì)責(zé)任感和使命感。 3、教學(xué)主要環(huán)節(jié) 本設(shè)計(jì)可以分為三個(gè)主要教學(xué)環(huán)節(jié)： 第一環(huán)節(jié)，課前。通過(guò)問(wèn)題探討、自由組合、資料收集、實(shí)驗(yàn)探究、對(duì)研究的初步成果進(jìn)行歸納整理，并制作成課件。 第二環(huán)節(jié)，課中。學(xué)生對(duì)制作的作品與研究的成果進(jìn)行

10、展示、匯報(bào)和交流，教師總結(jié)評(píng)價(jià)，實(shí)例分析，并作適當(dāng)?shù)耐卣寡由臁? 第三環(huán)節(jié)，課后。學(xué)生在課后小結(jié)學(xué)習(xí)包的學(xué)習(xí)情況，完成課題研究結(jié)題報(bào)告。 七、教學(xué)案例 （一）問(wèn)題探討 1、學(xué)生方面所做的準(zhǔn)備： l 學(xué)生分組：以自愿組合為主，每6～8人分為一組，每組由一位組長(zhǎng)負(fù)責(zé)。 l 角色和任務(wù)分工：根據(jù)自身的特點(diǎn)，自主選擇和承擔(dān)對(duì)應(yīng)子課題的各項(xiàng)任務(wù)。每一位同學(xué)必須要參與其中的一項(xiàng)任務(wù)，不參與的不給分，每組可設(shè)資料收集員，整理員、實(shí)驗(yàn)員、課件制作員、展示員，組長(zhǎng)（兼）等。總負(fù)責(zé)人由課代表?yè)?dān)任，負(fù)責(zé)組織、協(xié)調(diào)和交流匯報(bào)會(huì)主持工作。 l 課題選題：包括教師指定選題和學(xué)生自主選題。教師可根據(jù)學(xué)生的知識(shí)水

11、平和研究能力，可以提供一系列可操作的課題供學(xué)生選擇，也可以由學(xué)生自主選擇有興趣、能操作的課題，然后填寫(xiě)選題意向表。其他課題需由指導(dǎo)老師主持開(kāi)題評(píng)審會(huì)對(duì)學(xué)生課題研究方案進(jìn)行評(píng)審。 2、教師方面所做的準(zhǔn)備 l 創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)的情境：從本節(jié)課的生活背景出發(fā)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)“自動(dòng)控制和模塊機(jī)器人”的興趣。 l 編寫(xiě)課前導(dǎo)學(xué)：學(xué)生自主學(xué)習(xí)應(yīng)考慮時(shí)間的合理性，高中生課后作業(yè)較多，為了讓學(xué)生有寬裕的課前自主時(shí)間，開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)。教師應(yīng)根據(jù)具體要求，編寫(xiě)了“課前導(dǎo)學(xué)”，在“課前導(dǎo)學(xué)”中為學(xué)生提供了學(xué)法指導(dǎo)，針對(duì)所學(xué)內(nèi)容，提供一些相關(guān)的學(xué)習(xí)方法讓學(xué)生參考，重在引導(dǎo)學(xué)生圍繞重點(diǎn)、難點(diǎn)展開(kāi)思考，發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)效率

12、。 l 教師搜集選題意向表：按照學(xué)生的意向分組，最后宣布分組名單。 l 成立課題評(píng)審團(tuán)：由每個(gè)課題組的一名代表和指導(dǎo)老師組成評(píng)審團(tuán)，一方面對(duì)學(xué)生開(kāi)題報(bào)告進(jìn)行評(píng)審，另一方面以投票方式對(duì)各組交流展示的成果進(jìn)行評(píng)議。根據(jù)成果交流情況評(píng)出各獎(jiǎng)項(xiàng)，進(jìn)行表彰和鼓勵(lì)，點(diǎn)評(píng)并提出改進(jìn)意見(jiàn)。 l 評(píng)價(jià)方式：評(píng)價(jià)分為小組自主活動(dòng)表現(xiàn)、小組班級(jí)交流表現(xiàn)、個(gè)人參與活動(dòng)表現(xiàn)三大塊，從教師評(píng)價(jià)、學(xué)生評(píng)價(jià)和自我評(píng)價(jià)三個(gè)方面進(jìn)行。 l．小組自主活動(dòng)的表現(xiàn)。 ① 包括小組的活動(dòng)報(bào)告，自主活動(dòng)的步驟安排，有關(guān)活動(dòng)感受的文章，成果照片，考考其他組的思考題及參考答案的設(shè)計(jì)等等。 ② 小組的凝聚力，即小組成員的主人翁意識(shí)。

13、 2．小組班級(jí)交流的表現(xiàn)。 ① 小組代表的發(fā)揮，包括代表之間的配合默契程度，表達(dá)的感染力。 ② 回答其他小組的思考題、參與現(xiàn)場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的能力。 3．個(gè)人參與活動(dòng)表現(xiàn)。由自我評(píng)價(jià)和小組成員的評(píng)價(jià)組成。 （二）實(shí)踐探究 l 各課題組制定研究方案，自主開(kāi)展研究活動(dòng)。學(xué)生可以到閱覽室、圖書(shū)館或通過(guò)上網(wǎng)查閱自動(dòng)控制和模塊機(jī)器人的相關(guān)資料。也可以實(shí)驗(yàn)探究構(gòu)成機(jī)器人模塊的功能。還可以利用學(xué)習(xí)包提供的器材和其它實(shí)際的器材設(shè)計(jì)出有一定價(jià)值和可行性的“自動(dòng)控制電路”或“智能機(jī)器人”。甚至可以走到校外，進(jìn)行有關(guān)自動(dòng)控制和模塊機(jī)器人應(yīng)用的社會(huì)調(diào)查研究。 l 以課題組為單位，歸納整理收集到的信息資料，將研究結(jié)

14、果以word，Powerpoint、flash、網(wǎng)頁(yè)、作品等形式加以總結(jié)，便于小結(jié)交流。 （三）交流小結(jié) 1、 學(xué)生分組交流各自課題的研究結(jié)果（以下課題供參考） l 子課題1：機(jī)器人在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用 包括機(jī)器人實(shí)物，圖片、影片等相關(guān)資料展示。 l 子課題2：機(jī)器人相關(guān)知識(shí) 1） 機(jī)器人的定義。 2） 機(jī)器人的分類(lèi)。 3） 機(jī)器人的身體組成。 4） 機(jī)器人的發(fā)展史。 l 子課題3：模塊機(jī)器人的構(gòu)成 包括傳感器、控制器、執(zhí)行器、模塊電路、模塊機(jī)器人等相關(guān)知識(shí)。 l 子課題4：模塊機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)探究 1） 傳感器實(shí)驗(yàn)。 2） 控制器實(shí)驗(yàn)。 3） 執(zhí)行器實(shí)驗(yàn)。 l 子

15、課題5：生活中自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)。 利用“模塊機(jī)器人”提供的器材，也可以利用其它實(shí)際的器材設(shè)計(jì)出有一定價(jià)值和可行性的“自動(dòng)控制電路”或“智能機(jī)器人”，包括設(shè)計(jì)方案，實(shí)驗(yàn)探究，組裝調(diào)試，展示交流，反思改進(jìn)。 l 其他課題：由指導(dǎo)老師主持開(kāi)題評(píng)審會(huì)對(duì)學(xué)生課題研究方案進(jìn)行評(píng)審。 2、 師生評(píng)價(jià) 由師生組成的評(píng)審團(tuán)以投票方式對(duì)各組成果進(jìn)行評(píng)議，根據(jù)成果交流情況評(píng)出各獎(jiǎng)項(xiàng)，進(jìn)行表彰和鼓勵(lì)，點(diǎn)評(píng)并提出改進(jìn)意見(jiàn)。附錄 子課題1：機(jī)器人在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用 包括機(jī)器人實(shí)物，圖片、影片等相關(guān)資料展示。（略） 子課題2：機(jī)器人相關(guān)知識(shí) 1、機(jī)器人的定義 在1967年日本召開(kāi)的第一屆機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)議

16、上，就提出了兩個(gè)有代表性的定義。一是森政弘與合田周平提出的：“機(jī)器人是一種具有移動(dòng)性、個(gè)體性、智能性、通用性、半機(jī)械半人性、自動(dòng)性、奴隸性等7個(gè)特征的柔性機(jī)器”。從這一定義出發(fā)，森政弘又提出了用自動(dòng)性、智能性、個(gè)體性、半機(jī)械半人性、作業(yè)性、通用性、信息性、柔性、有限性、移動(dòng)性等10個(gè)特性來(lái)表示機(jī)器人的形象。另一個(gè)是加藤一郎提出的具有如下3個(gè)條件的機(jī)器稱為機(jī)器人： （1）具有腦、手、腳等三要素的個(gè)體； （2）具有非接觸傳感器（用眼、耳接受遠(yuǎn)方信息）和接觸傳感器； （3）具有平衡覺(jué)和固有覺(jué)的傳感器。 1988年法國(guó)的埃斯皮奧將機(jī)器人定義為：“機(jī)器人學(xué)是指設(shè)計(jì)能根據(jù)傳感器信息實(shí)現(xiàn)預(yù)先規(guī)劃好的

17、作業(yè)系統(tǒng)，并以此系統(tǒng)的使用方法作為研究對(duì)象”。 我國(guó)科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是：“機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器”。 為了防止機(jī)器人傷害人類(lèi)，科幻作家阿西莫夫于1940年提出了“機(jī)器人三原則”： （1）機(jī)器人不應(yīng)傷害人類(lèi)； （2）機(jī)器人應(yīng)遵守人類(lèi)的命令，與第一條違背的命令除外； （3）機(jī)器人應(yīng)能保護(hù)自己，與第一條相抵觸者除外。 這是給機(jī)器人賦予的倫理性綱領(lǐng)。機(jī)器人學(xué)術(shù)界一直將這三原則作為機(jī)器人開(kāi)發(fā)的準(zhǔn)則。 2、機(jī)器人的分類(lèi) （1）工業(yè)機(jī)器人 （2）農(nóng)業(yè)機(jī)器人

18、 （3）服務(wù)機(jī)器人 （4）仿生機(jī)器人 （5）微型機(jī)器人 （6）機(jī)器人玩具 3、機(jī)器人的身體組成 （1）機(jī)器人的大腦 （2）機(jī)器人的眼睛 （3）機(jī)器人的鼻子 （4）機(jī)器人的耳朵 （5）機(jī)器人仿生觸須 （6）機(jī)器人的手 （7）機(jī)器人的手臂 （8）機(jī)器人的下肢 （9）會(huì)彈跳的機(jī)器人腿 （10）機(jī)器人的皮膚 （11）機(jī)器人的觸覺(jué) （12）機(jī)器人的語(yǔ)言 （13）機(jī)器人的距離感 4、機(jī)器人的發(fā)展史 （1）機(jī)器人的萌芽 （2）首臺(tái)機(jī)器人誕生 （3）第一代機(jī)器人 （4）第二代機(jī)器人 （5）第三代機(jī)器人 （6）未來(lái)的機(jī)器人 子課題3：模塊機(jī)器人的構(gòu)成 1、傳感器：利用敏感元件將外界

19、各種信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 l 光傳感器：光傳感器的敏感元件是光敏電阻。當(dāng)有光照時(shí)，光敏電阻的阻值變小，傳感器向控制器輸出信號(hào)；沒(méi)有光照時(shí)，光敏電阻的阻值變大，傳感器停止向控制器輸出信號(hào)。 l 聲傳感器：聲傳感器的敏感元件是傳聲器（話筒）。當(dāng)有突發(fā)聲響時(shí)，傳感器向控制器輸出信號(hào)；沒(méi)有聲音時(shí)，傳感器停止向控制器輸出信號(hào)。 l 溫度傳感器：溫度傳感器的敏感元件是熱敏電阻。隨著溫度的升高，熱敏電阻的阻值變小，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，傳感器向控制器輸出信號(hào)；反之，隨著溫度的下降，熱敏電阻的阻值變大，當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí)，傳感器停止向控制器輸出信號(hào)。 l 磁傳感器：磁傳感器的敏感元件是干簧

20、管（相當(dāng)于一只小開(kāi)關(guān)）。當(dāng)有磁鐵接近時(shí)，干簧管內(nèi)的簧片受磁場(chǎng)的作用而閉合，傳感器向控制器輸出信號(hào)；移去磁鐵后，干簧管內(nèi)的簧片分離，傳感器停止向控制器輸出信號(hào)。 l 紅外線傳感器：傳感器端部的兩只小圓孔內(nèi)，有一只是紅外線發(fā)射管，不斷向外發(fā)射紅外線。另一只是紅外線接收管，這是紅外線傳感器的敏感元件。當(dāng)傳感器的前方有物體遮擋時(shí)，發(fā)射管發(fā)射的紅外線經(jīng)物體反射回來(lái)，被紅外線接收管接收，此時(shí)接收管的阻值變小，傳感器向控制器輸出信號(hào)；而當(dāng)沒(méi)有物體遮擋時(shí)，接收管的阻值變大，傳感器停止向控制器輸出信號(hào)。 l 觸發(fā)傳感器：觸發(fā)傳感器實(shí)際是一個(gè)小開(kāi)關(guān)，按下觸發(fā)傳感器前端的按扭，小開(kāi)關(guān)閉合，傳感器向控制器

21、輸出信號(hào)；松開(kāi)按扭，小開(kāi)關(guān)打開(kāi)，傳感器停止向控制器輸出信號(hào)。 l 循跡傳感器：循跡傳感器實(shí)際上是由兩組紅外線傳感器組成的，分別輸出兩路信號(hào)，這在以后控制小車(chē)沿黑線行走時(shí)要用到。目前我們暫且將它看作是一只方向向下的紅外線傳感器。其基本原理與紅外線傳感器完全相同：當(dāng)傳感器接近淺色桌面時(shí)有信號(hào)輸出，否則沒(méi)有輸出。 2、控制器：是模塊機(jī)器人的控制中心，它的核心器件是微控制器（又稱單片機(jī)）。 1）控制器的三只按鍵： l??復(fù)位鍵——用來(lái)終止執(zhí)行程序。 l??選擇鍵——用來(lái)調(diào)節(jié)數(shù)碼管的數(shù)字，從而選擇所對(duì)應(yīng)的控制方式。 l??運(yùn)行鍵——用來(lái)啟動(dòng)程序。 2）控制器中預(yù)先存放的綜合實(shí)驗(yàn)

22、程序（五種控制方式）： ?序? 號(hào) 控制方式 01 即時(shí)控制 02 延時(shí)控制 03 “與”門(mén)控制 04 “或”門(mén)控制 05 “非”門(mén)控制 3、執(zhí)行器 警報(bào)器模塊 電風(fēng)扇 動(dòng)力小車(chē)模塊 電動(dòng)機(jī)模塊 自動(dòng)門(mén) 小燈模塊 彩燈模塊 4、模塊電路 1）模塊電路的定義：不一定要明白電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu), 而只需要知道它所具有的功能，有時(shí)我們把具有某一特定功能的電路稱為模塊電路。 2）模塊電路組合：只要我們了解每種基本模塊電路的功能, 以及不同模塊電路之間的相互聯(lián)系后, 就可以根據(jù)課題要求將它們進(jìn)行組合, 以達(dá)到預(yù)期的目

23、的。它是促進(jìn)現(xiàn)代電路的不斷創(chuàng)新，加快新電路的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的一種重要思維方式。 5、模塊機(jī)器人： 經(jīng)過(guò)理論研究，任何自動(dòng)控制（包括簡(jiǎn)單的機(jī)器人）都可以分解為傳感器、控制器和執(zhí)行器三個(gè)模塊。假設(shè)有5種傳感器、5種控制方式、5種執(zhí)行器，經(jīng)過(guò)組合排列，從理論上可以組合成125種自動(dòng)控制電路。 子課題4：模塊機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)探究 1、傳感器實(shí)驗(yàn)：讓學(xué)生了解傳感器的作用。 以小燈作為執(zhí)行器，選用各種傳感器，程序選用“即時(shí)控制”方式，體會(huì)傳感器的作用。 1）觸發(fā)傳感器控制小燈實(shí)驗(yàn) l? 將觸發(fā)傳感器插入控制器的輸入端，小燈模塊插入控制器的輸出端。 l?? 按下電源按鍵，數(shù)碼管顯示“00

24、”。 l? 按“運(yùn)行”鍵，控制器中預(yù)先存放的“綜合實(shí)驗(yàn)”程序開(kāi)始運(yùn)行。 l? 按“選擇”鍵，數(shù)碼管顯示“01”，表示選擇第一種控制方式——“即時(shí)控制”。 l 按“運(yùn)行”鍵，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始進(jìn)行。 l ?按下觸發(fā)傳感器前端的按鈕，傳感器向控制器輸出信號(hào)，小燈點(diǎn)亮。反復(fù)按動(dòng)觸發(fā)傳感器前端的按鈕，可以看到，小燈隨著傳感器輸出信號(hào)的變化而立即做出反應(yīng)。 l??按“復(fù)位”鍵，退出程序。 2）光照控制小燈實(shí)驗(yàn) l????將光傳感器插入控制器的輸入端，小燈模塊插入控制器的輸出端。 l?????按下電源按鍵，數(shù)碼管顯示“00”。 l? 按“運(yùn)行”鍵，控制器中預(yù)先存放的“綜合實(shí)驗(yàn)”程序開(kāi)始運(yùn)行。

25、 l? 按“選擇”鍵，數(shù)碼管顯示“01”，表示選擇第一種控制方式——“即時(shí)控制”。 l 按“運(yùn)行”鍵，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始進(jìn)行。 l????如果沒(méi)有用物體遮擋光傳感器，由于光傳感器受較強(qiáng)光照的作用有信號(hào)輸出，所以小燈隨著程序的運(yùn)行而立即點(diǎn)亮；用物體遮擋光傳感器后，傳感器停止向控制器輸出信號(hào)，小燈熄滅；移去遮擋物，小燈重新點(diǎn)亮。 l?? 按“復(fù)位”鍵，退出程序。 3）紅外線控制小燈實(shí)驗(yàn) l? 將紅外線傳感器插入控制器的輸入端，小燈模塊插入控制器的輸出端。 l???操作步驟同上。 l???在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，先調(diào)節(jié)紅外線傳感器內(nèi)部的可調(diào)電阻，讓小燈不發(fā)光。開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)，用物體遮擋紅外線傳感器

26、，小燈立即點(diǎn)亮；移去遮擋物，小燈熄滅。 l?? 按“復(fù)位”鍵，退出程序。 2、執(zhí)行器實(shí)驗(yàn)：讓學(xué)生了解執(zhí)行器的作用。 選用光照傳感器，程序選用“即時(shí)控制”方式，分別插入不同的執(zhí)行器，體會(huì)執(zhí)行器的作用。 光控警報(bào)器實(shí)驗(yàn) 光控電風(fēng)扇實(shí)驗(yàn) 光控動(dòng)力小車(chē)實(shí)驗(yàn) 光控彩燈實(shí)驗(yàn) 3、控制器實(shí)驗(yàn) 1）即時(shí)控制方式：所謂“即時(shí)控制方式”，就是執(zhí)行器的工作狀態(tài)隨著傳感器檢測(cè)到的信號(hào)立即做出反應(yīng)。應(yīng)用舉例如下 引導(dǎo)小車(chē)／放手就開(kāi)動(dòng)的小車(chē) 光控?zé)? 溫控電風(fēng)扇 磁控報(bào)警器 紅外線控制自動(dòng)門(mén)

27、 2）延時(shí)控制方式：在自動(dòng)控制過(guò)程中，有時(shí)需要執(zhí)行器的工作能持續(xù)一段時(shí)間，有時(shí)又希望執(zhí)行器等待一段時(shí)間才開(kāi)始工作。這就需要使用“延時(shí)控制方式”。 聲音控制小燈實(shí)驗(yàn)： l 將聲傳感器插入控制器的輸入端，小燈模塊插入控制器的輸出端。 l 按下電源按鍵，數(shù)碼管顯示“00”。 l 按“運(yùn)行”鍵，控制器中預(yù)先存放的“綜合實(shí)驗(yàn)”程序開(kāi)始運(yùn)行。 l 依次按“選擇”鍵，使數(shù)碼管顯示“02”，表示選擇第二種控制方式——“延時(shí)控制”。 l 按“運(yùn)行”鍵，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始進(jìn)行。 l 擊掌發(fā)出聲響，光傳感器有信號(hào)輸出，小燈點(diǎn)亮，持續(xù)幾秒鐘后自動(dòng)熄滅。 l 按“復(fù)位”鍵，退出程序。 3）“與”門(mén)控

28、制方式 l 在控制器的任意輸入端插入兩只觸發(fā)傳感器，輸出端插入小燈模塊。 l 選擇“與”門(mén)控制方式，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。 l 按動(dòng)任何一只傳感器，小燈都不亮，只有兩只傳感器同時(shí)按下，小燈才亮，松開(kāi)其中一只傳感器，小燈立即熄滅。 4）“或”門(mén)控制方式 l 在控制器的輸入端插入兩只觸發(fā)傳感器，輸出端插入小燈模塊。 l 選擇“或”門(mén)控制方式，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。 l 按動(dòng)任何一只傳感器，小燈都會(huì)點(diǎn)亮，松手后小燈立即熄滅。 5）“非”門(mén)控制方式 l 在控制器的輸入端插入觸發(fā)傳感器，輸出端插入小燈模塊。 l 選擇“非”門(mén)控制方式，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。 l 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，小燈立即點(diǎn)亮，按動(dòng)傳感器，小燈立

29、即熄滅。 * 子課題5：生活中自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì) 要求：運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)方法，每個(gè)小組設(shè)計(jì)出一個(gè)能改善生活質(zhì)量的自動(dòng)控制電路或模塊機(jī)器人，交流展示后評(píng)選出最有價(jià)值、最體現(xiàn)創(chuàng)新精神的作品。 以下僅供參考： 一、 與門(mén)的應(yīng)用： 1、 自動(dòng)風(fēng)扇模擬：當(dāng)溫度升高，并且人接近時(shí)，電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)。 傳感器模塊 控制器模塊（控制方式） 執(zhí)行器模塊 溫度傳感器和紅外線傳感器 與門(mén)控制方式 電動(dòng)機(jī)和葉片組合 2、 聲控?zé)裟M：晚上，樓道中有聲響，燈亮。 傳感器模塊 控制器模塊（控制方式） 執(zhí)行器模塊 聲傳感器和光傳感器 與門(mén)控制方式 小燈 3、 滾筒洗衣機(jī)控制電路

30、模擬：只有當(dāng)電源開(kāi)關(guān)和洗衣機(jī)蓋子同時(shí)閉合，電動(dòng)機(jī)才會(huì)工作。 傳感器模塊 控制器模塊（控制方式） 執(zhí)行器模塊 兩個(gè)觸發(fā)傳感器 與門(mén)控制方式 電動(dòng)機(jī) 二、或門(mén)的應(yīng)用 1、簡(jiǎn)單車(chē)門(mén)報(bào)警電路模擬1：只要有一個(gè)車(chē)門(mén)沒(méi)關(guān)好，報(bào)警燈就發(fā)光。 傳感器模塊 控制器模塊（控制方式） 執(zhí)行器模塊 兩個(gè)觸發(fā)傳感器 或門(mén)控制方式 小燈 2、簡(jiǎn)單車(chē)門(mén)報(bào)警電路模擬2：只要有一個(gè)車(chē)門(mén)沒(méi)關(guān)好，報(bào)警燈就發(fā)光。 傳感器模塊 控制器模塊（控制方式） 執(zhí)行器模塊 兩個(gè)紅外線傳感器 或門(mén)控制方式 小燈 3、保險(xiǎn)箱防盜報(bào)警器模擬：只要放在保險(xiǎn)箱前地板上的按鈕開(kāi)關(guān)被腳踩下，或者保險(xiǎn)箱內(nèi)

31、部被手電筒照射，警報(bào)器報(bào)警。 傳感器模塊 控制器模塊（控制方式） 執(zhí)行器模塊 觸發(fā)傳感器和光傳感器 或門(mén)控制方式 警報(bào)器 二、 非門(mén)的應(yīng)用 1、光控路燈：白天燈不亮；夜晚小燈點(diǎn)亮。 傳感器模塊 控制器模塊（控制方式） 執(zhí)行器模塊 光傳感器 非門(mén)控制方式 小燈 2、簡(jiǎn)易火警報(bào)警電路：正常情況下電鈴不響，當(dāng)火警發(fā)生時(shí)電鈴響起。 傳感器模塊 控制器模塊（控制方式） 執(zhí)行器模塊 溫度傳感器 非門(mén)控制方式 報(bào)警器燈 3、遇障即停小車(chē)：程序啟動(dòng)后，小車(chē)立即開(kāi)動(dòng)。當(dāng)用手接近紅外線傳感器時(shí)，小車(chē)立即停止。 傳感器模塊 控制器模塊（控制方式） 執(zhí)行器模塊 紅外線傳感器 非門(mén)控制方式 動(dòng)力小車(chē) 三、 其他 1、 還可將不同傳感器和執(zhí)行器進(jìn)行組合，并通過(guò)計(jì)算機(jī)下載預(yù)先編制的程序，輕而易舉的組合成各種自動(dòng)控制裝置。 2、 在計(jì)算機(jī)上利用簡(jiǎn)單易學(xué)的語(yǔ)言，自己編寫(xiě)程序，然后下載到控制器中，組合成自己的機(jī)器人。