【文章內容簡介】 解決方案，這兩種方案的難度都比較高。 本案作者將教學目標確定 為“了解馬達的運轉帶動齒輪及機器的運轉原理”、“知道通過馬達控制機器人運動的基本原理”及“通過實踐培養(yǎng)學生的觀察能力、動手能力、創(chuàng)造能力，具體要達到：①通過編輯程序控制機器人前進、轉向等動作、②學會按需組裝簡單機器人，例如：齒輪連接、馬達的連接等、③觀察機器人的運作原理，思考是否能改進，使它運作得更好一些”。這些目標的確定，降低了教學的難度，使教學的有效性大大增加。 在教學的過程中，作者設計了“復習舊知識”、“導入新任務”、“新課”、“指導實驗，動手體驗”、“評價激勵，成果分享” |等幾個環(huán)節(jié)，突出了“正確完成通過編輯程序控制機器人前進、后退、轉向、上下移動等動作”的重點，突破了“用電腦編輯控制程序，控制機器人完成任務規(guī)定動作，按需組裝好能完成規(guī)定任務的機器人，控制好機器人完成任務的動作距離”的難點。 本課的任務難度是很大的，因此時間安排應當精心細致。由于該作者的反思部份尚未作出，所以，學生任務是否能順利完成也不得而知。不過，在學生基礎及實驗條件較差的學校，可以第一部份內容為主要學習內容，第二部份內容作為課外活動內容。 （參考教案）第五課計算機程序與 QBASIC 語言 一、教學目標 知識目標： ① 、了解計算 機語言、計算機程序的基礎知識。 ② 、了解 BASIC 語言的基本運用規(guī)則。 ③ 、了解 BASIC 的函數(shù)和變量。 能力目標： ① 、能準確運用 QBASIC 語句的格式 ② 、能編輯簡單的 QBASIC 程序。 情感目標： ① 、培養(yǎng)良好的生活習慣、與人的溝通與合作、對他人的尊重、面對困難的毅志力與自信心的樹立及時間的合理分配和利用。 ② 、培養(yǎng)學生信息素養(yǎng)，培養(yǎng)學生的程序員基本道德操守。 ③ 、培養(yǎng)學生編寫程序的興趣。 二、教學重點、難點 重點： ① 、計算機語言的基礎知識。 ② 、編寫簡單 QBASIC 程序語句。 難點： ① 、 正確理解程序語言 QABSIC 的常量、變量與函數(shù)的定義與作用； ② 、正確理解程序語言 QBASIC 的變量的數(shù)據(jù)類型； ③ 、如何編寫 QBASIC 的循環(huán)語句。 三、教學方法 教師講解、演示、啟發(fā)；學生上機實踐體驗；教師個別輔導。 四、教學過程 第一板塊 計算機程序與計算機語言介紹。 計算機程序 在上節(jié)課 “ 教機器人走正方形 ” 的任務中，我們知道，讓機器人執(zhí)行程序后就能完成 “ 前進 —— 轉彎 ” 的動作。如果讓計算機執(zhí)行圖 51所示的程序 2，它就能沿著正方形軌跡運動。 電腦每做的一次動作，一個步驟，都是按照以經(jīng)用計算機語言 編好的程序來執(zhí)行的，程序是計算機要執(zhí)行的指令的集合，而程序全部都是用我們所掌握的語言來編寫的。所以人們要控制計算機一定要通過計算機語言向計算機發(fā)出命令。把解決問題的方法、步驟，用計算機能聽懂的語言，編成一條條指揮計算機動作的指令集，就叫做計算機程序，簡稱程序。如果由機器人的 “ 大腦 ” 執(zhí)行一段程序，它就能完成相應的任務。 計算機語言 計算機語言通常是一個能完整、準確和規(guī)則地表達人們的意圖 ,并用以指揮或控制計算機工作的 “ 符號系統(tǒng) ” 。 ① 、機器語言 機器語言是用二進制代碼表示的計算機能直接識別和執(zhí)行的一種機器指令的集合。它是計算機的設計者通過計算機的硬件結構賦予計算機的操作功能。機器語言具有靈活、直接執(zhí)行和速度快等特點。 機器語言編出的程序全是些 0 和 1 的指令代碼 ,直觀性差 ,還容易出錯?，F(xiàn)在 ,除了計算機生產(chǎn)廠家的專業(yè)人員外 ,絕大多數(shù)程序員已經(jīng)不再去學習機器語言了。 ② 、匯編語言 為了克服機器語言 難讀、難編、難記和易出錯的缺點 ,人們就用與代碼指令實際含義相近的英文縮寫詞、字母和數(shù)字等符號來取代指令代碼 (如用ADD 表示運算符號 “ ＋ ” 的機器代碼 ),于是就產(chǎn)生了匯編語言。所以說 ,匯編語言是一種用助記符表示的仍然面向機器的計算機語言。匯編語言亦稱符號語言。匯編語言由 ③ 、高級語言 不論是機器語言還是匯編語言都是面向硬件的具體操作的，語言對機器的過分依賴，要求使用者必須對硬件結構及其工作原理都十分熟悉，這對非計算機專業(yè)人員是難以做到的 ,對于計算機的推廣應用是不利的。計算機事業(yè)的發(fā)展 ,促使人們去尋求一些與人類自 然語言相接近且能為計算機所接受的語意確定、規(guī)則明確、自然直觀和通用易學的計算機語言。這種與自然語言相近并為計算機所接受和執(zhí)行的計算機語言稱高級語言。高級語言是面向用戶的語言。無論何種機型的計算機 ,只要配備上相應的高級語言的編譯或解釋程序 ,則用該高級語言編寫的程序就可以通用。 隨著計算機硬件的發(fā)展，近年來又出現(xiàn)了圖形化編程語言，它具有直觀易學的特點。如 ROBOLAB 語言就是一種圖形化編程語言。 我們必須清楚，計算機本身是不能直接識別高級語言的，必須將高級語言的程序翻譯成計算機能識別的機器指令，計算機才能執(zhí)行。 這個翻譯的工作是由 “ 編譯系統(tǒng) ” 軟件來完成的。不同類型的計算機上使用的翻譯軟件也不盡相同。 程序結構 程序結構 順序程序結構 循環(huán)程序結構 分支程序結構等。 執(zhí)行程序 1，機器人先前進 2秒，然后再左轉 ，最后停止。機器人從程序開始依次執(zhí)行命令，直到程序結束，這樣的程序結構叫順序程序結構；而程序 2，我們用了 for i=1 to 4 step 1??next I 語句，使機器人執(zhí)行了四次 “ 前進、左轉 ” 命令，這樣的程序結構叫循環(huán)程序結構，以后我們還會學到條件循環(huán)和無條件循環(huán)程序結構以及分支程序結構 等。 第二板塊 QBASIC 語言簡介。 所有計算機語言中，高級程序語言是適合人們學習的編程工具，高級語言有： C語言、 BIASC 語言、 FOXBASE、 JAVA 等，在眾多的高級語言中， QBASIC 語言是比較適用青少年學生學習和使用的高級語言，它具有簡單、適用、易學的優(yōu)點。是比爾 ?蓋茨發(fā)明的。 QBASIC 程序的組成 ① 、一個 QBASIC 程序由若干行組成，程序按照語句排列順序執(zhí)行。每一行稱為一個語句行，一行中可以包含一個語句，也可以包含多個語句，若一行中包含多個語句，語句間應用 “ ： ” 分開。注意由于納英特機器 人的微電腦比我們使用的普通電腦處理能力差，在它的 QBASIC 子系統(tǒng)中規(guī)定，一行中只能有一個語句。 ② 、每個語句都以一個語句定義符開始，如程序中的 stop、 dim for 等都是語句定義符。語句定義符用來標識語句的性質，告訴 QBASIC 執(zhí)行什么樣的功能，語句定義符后面一般還跟有語句體，表示語句執(zhí)行的對象。如 dim i as int 說明變量 i 是一個整數(shù)型變量 ③ 、一個 QBASIC 程序一般以 “END” 語句結束。程序執(zhí)行到 “END” 語句時即停止執(zhí)行。一個程序中可以有多個 “END” 語句，在程序執(zhí)行時遇到任何第一個“ END” 語句都會停止執(zhí)行。如果程序中只有一個 “END” ， “END” 語句應放在整個程序的最后。但在納英特機器人 QBASIC 子系統(tǒng)中，沒有 END 命令，我們用STOP 來停止機器人動作。 ?一個程序可以只包括主程序，也可以包括一個主程序及若干個子程序或函數(shù)。 QBASIC 常量、變量、函數(shù)介紹 板書： 整數(shù)： 32767 到 32767 之間的整數(shù)；單精度浮點數(shù)：可以精確到小數(shù)點后 7位；雙精度浮點數(shù)：可以精確掉小數(shù)點后 15 位；字符串：是一個不超過 32767 個字符的序列。 函數(shù)相當于數(shù)理化中的計算公式。在 QBASIC 中，開發(fā)人員把一些常用的算法編成一個個標準程序放在解釋程序中，稱為標準函數(shù)。我們編寫程序時，只要按約定寫出函數(shù)名及它的自變量就可以隨時調用了。如圖 51程序中的 motor， sleep 就是函數(shù)名，而其后的數(shù)字則是自變量的值。如 motor 0,50 表示 0號馬達以 50 轉速前進； motor 0,50 表示 0號馬達以 50 轉速反轉； sleep 表示延時 2 秒。 本節(jié)注意點： ① 、 字符串需要用引號引起來 ② 、 變量的數(shù)據(jù)類型必須在使用前定義 QBASIC 語言的語句格式 QBASIC 的基本語句一般格式為： 語句定義符 語句體 ① 、變量說明語句 格式： dim 變量名 as 變量類型 舉例： dim i as int 解釋：定義變量 i 為一個整數(shù)型數(shù)字變量。 ② 、循環(huán)語句 格式： FOR 循環(huán)變量＝初始值 TO 終止值 ［ STEP 步長］ 命令串 NEXT 循環(huán) 變量 舉例： for i=1 to 4 step 1 motor 0,50 motor 1,50 sleep motor 0,50 motor 1,50 sleep next i 解釋：第一行程序表示給循環(huán)變量 i 賦初始值 1，終止值是 4，步長是 1，這是循環(huán)的開頭。第六行是循環(huán)體，指揮機器人前進 2 秒，左轉 秒。 ③ 、結束語句 格式： stop 功能：終止程序執(zhí)行 五、探索活動 請編依照本課實例，試著編寫一段程序，讓機器人實現(xiàn)走 “8” 字。 六、教學反思 正如我們前邊所談到的一樣，在本教材中引 入機器人的目的不僅僅在于開展機器人活動，而是要通過這些活動的開展，了解更深一層次的東西，這就是計算機語言。所以能過前幾課對 BASIC 語言有一點感受的基礎上，本課較為系統(tǒng)地介紹有關 BASIC 語言的知識，為今后更深入的應用打下更良好的基礎。 本案作者確定的教學目標為“了解計算機語言、計算機程序的基礎知識，了解BASIC 語言的基本運用規(guī)則，了解 BASIC 的函數(shù)和變量”；“能準確運用 QBASIC語句的格式，能編輯簡單的 QBASIC 程序”，定位準確。 在教學中，作者采用了“教師講解、演示、啟發(fā)；學生上機實踐體驗；教師 個別輔導”的方法，通過“計算機程序與計算機語言介紹”、“ QBASIC 語言簡介”兩個板塊的教學，突出了學習“計算機語言的基礎知識，編寫簡單 QBASIC 程序語句”的重點，突破了“正確理解程序語言 QABSIC 的常量、變量與函數(shù)的定義與作用，正確理解程序語言 QBASIC 的變量的數(shù)據(jù)類型，編寫 QBASIC 的循環(huán)語句”等難點，使本課的可操作性增強。 QBASIC 語言本身是一個較大的體系，要在一課里學習到位是不可能實現(xiàn)的。所以，以實例展開學習，不實為一種有效的方法?；叵氘斈?，我國第一代中小學計算機教師不就是這樣走過來的嗎 ？因此，建議作者圍繞一個實例，介紹 BASIC語言知識，也許效果會更好。 （參考教案）第六課程序設計流程圖 ［教材分析］： 1．教材概況 本節(jié)課是人如何控制機器人進行工作、交流的一節(jié)基礎課程；學習后便于學生理清思路、嚴密思考、分析問題，并以相應的框圖來形象、直觀的表示問題，從而找到解決問題的算法，為程序設計做好關鍵的一步。 [教學目標 ] 知識與技能： 學會用流程圖來分析問題。 過程與方法：通過分析、舉例畫出流程圖。 通過動手練習，發(fā)現(xiàn)這樣做會讓問題更簡單，思路更清晰，思考問題更嚴密。 情感態(tài)度與價值觀： 通過本節(jié)學習讓學生體會到這樣做會把復雜問題簡單化，學好、會用、愛用流程圖來分析問題并解決問題；成功調試一個程序，從而樹立他們學習的信心，找到成功感。 2． 教學重難點 重點： 了解程序設計的一般步驟及流程圖，學會用流程圖來表示問題，為其編好程式打下基礎。 難點： 分析問題，正確的畫出流程圖寫出程序并調試。 3．［學生分析］： 通過上幾節(jié)的學習，學生巳經(jīng)掌握和了解了機器人的相關知識，并對之產(chǎn)生濃厚的興趣；學習本節(jié)后學生能更好的與 ROBOT 交流，控制它來完成一定任務。 4．［教法與學法］： 1． 教法：例證 分析 任務驅動 主題研究 2． 學法：觀察，分析，模仿，任務驅動，評價 5． [課 時 ]： 1節(jié) ［教學過程］： 一、引入課題（ 3 分鐘） 前面的課程中我們學習了如何搭建一個機器人，并有目的搭建了走正方形和送餐機器人，并了解和使用了用 BASIC 語言來編程控制我們的機器人，但我們都是直接拿來用的，今天我們就與同學們一起學習、分析如何進行程序設計，要經(jīng)過哪些步驟、了解什么是算法？算法與流程圖有什么關系？它的作用是什么？如何畫流程圖，并根據(jù)流程圖來進行程序設計。 二、程序設計的一般步驟（ 15分鐘） 要為機器人設 計一個好的程序，一般需要以下幾個步驟：分析問題 設計算法 畫出框圖 編寫程序 調試程序，共 5個步驟。 首先明確機器人要干什么，有些什么已知條件，未知條件，最終要達到什么目標，要完成這些還需要哪些條件。 從已知的條件出發(fā)，到達目標需要經(jīng)過一系列的處理過程，通常把這種解決問題的方法步驟稱為 “ 算法 ” 。 注，它不是數(shù)學中 “ 計算方法 ” ，而是解決問題的方法步驟。 如，前邊我們講到的讓機器人走正方形的算法見書 P32 頁倒數(shù)第四行開始。 前邊我們進行了算法設計，對于機器人走 正方形的算法是相對來說很簡單的，但一般情況我們面對的問題都