小学机器人灰度传感器教学浅谈

机器人教学中，灰度传感器的教学是一个重点内容，也是各种机器人竞赛的项目之一。学生如何能深刻地理解灰度传感器的原理，提出教学三步走的方法，通过由浅入深、由易到难的讲解与实践，不仅有效掌握灰度传感器的应用，更能培养学生找出问题、分析问题、解决问题的能力。

机器人教学灰度传感器测量方法在中小学机器人的教学中，灰度传感器有着不可忽缺的地位，围绕灰度传感器开发的比赛和活动项目也非常之多。低成本的机器人中灰度传感器就是主要的学习内容。如此重要的知识，却也是学生学习机器人的一个难点，很多学生对灰度的运用理解不了，如何才能让学生充分理解、运用灰度传感器，笔者提出灰度传感器教学三步走的方法。

一、讲请灰度原理，掌握测量方法

教学中，教师首先要向学生讲清灰度传感器的工作原理和工作方法：灰度传感器有一只发光二极管和一只光敏电阻，安装在同一面上，在有效的检测距离内，发光二极管发出白光，照射在检测面上，检测面反射部分光线，光敏电阻检测此光线的强度并将其转换为机器人可以识别的信号。

讲清原理后，教师可实际展示，让学生观察、体会光敏探头根据检测面反射回来的光线强度，来确定其检测面的颜色深浅的。同时通过对比让学生体会到：测量的准确性与传感器到检测面的距离是有直接关系的；在机器人运动时机体的震荡同样会影响其测量精度；外界光线的强弱对其影响非常大，会直接影响到检测效果，要注意避免外界光的干扰；检测面的材质不同也会引起其返回值的差异等。掌握这些，有利于在程序的调试中正确分析错误的原因。

因为灰度值受影响的因素多，在程序的设计中就要精确的了解机器人中每个灰度传感器的值，要让学生熟练的掌握灰度值测量的方法，程序调试中随时进行检测出问题的灰度值是否发生的变化，以做到及时调整程序。

二、精心设计实例，激发学习兴趣

机器人的活动中，灰度应用很广，很多比赛项目中都要用到，更有一些项目就是以灰度为主，但这些并不一定适后课堂教学，不适合初学的学生。因此在教学设计中应充分考虑到学生的现状，设计易于掌握、更好激发学生兴趣、克服知识难点的实例，可以起到事半功倍的作用。

比如，可以设计《小区巡逻保安机器人》的实例，设计情境，提出任务“江山名州小区的物业管理每天都要派出保安在小区内巡逻，保卫小区的安全，同学们能设计一个巡逻机器人，在小区内进行巡逻吗？”调动起学生参与的积极性及学习的热情。在学生情绪高涨的时候，接着提出思考的问题，“巡逻机器人应该具备什么样的能力？”学生讨论得出，沿着一定的线路自动巡逻，从而引出本课的学习内容灰度传感器的使用，师生互动学习。接下来根据所学的知识进行实践操作，即编写自动巡逻程序，学生进行交流合作，最后教师进行评点。

小区内线路比较简单，在学生掌握了利用灰度传感器进行简单巡线后，教师可以设计《智能公交车》的实例。城市的道路比较复杂，有很多十字路、三叉路，甚至还有一些弯路，这个实例可以训练学生在复杂的线路中，如何设计程序让机器人按规定的线路行走，路过的站台能自动停和走。这个实例相对要复杂些，对学生程序设计的要求比较高，可以在拓展实践部分。

三、程序由易到难，扎实学好每一步

机器人利用灰度传感器进行巡线行走，场地的难易程度决定了灰度传感器的个数，最多时可以用到5个灰度传感器。使用到的传感器数量越多，程序也越复杂，教学中不能指望一蹴而就，应从最基本的测灰度值教起，学生能熟练的测量灰度值了，再来教学巡线。

机器人巡线最简单的是两个灰度传感器夹着黑线走直线，实现方式是在机器人的前方安装两个灰度传感器夹住黑线，行走时通过判断传感器的返回值来决定执行相应程序。教学中可让学生充分讨论、分析机器人巡线时会出现几种情况：正常行走、向左偏、向右偏。引导学生分析机器人向左偏时两个灰度传感器分别是在什么颜色上；机器人向右偏呢；机器人方向正确时又是怎样的？然后再让学生到场地中分别测出白色和黑色上的值，通过机器人显示屏观察机器人的灰度传感器在黑色、白色之间来回切换时显示值的变化，得出灰度传感器在黑色和白色上的中间值，当大于此中间值时就可以判断灰度到了黑线上，而小于此中间值时则还在白色上。学生然后再讨论，机器人向左偏、向右偏时分别该怎么校正方向。最后，指导学生运用算法思维解决，编写程序下载到机器人中进行反复调试，直到机器人沿直线走正确。

学生完全理解两个灰度传感器走直线的编程思路后，加大难度，分析拐弯的程序。让学生讨论并尝试，当机器人遇到叉路口要拐弯时怎么办？学生在尝试中会发现，两个灰度传感器夹直线走的程序能实现简单的九十度拐弯，但机器人走得很辛苦，如果三叉路或十字路，两个灰度就实现不了。这时，教师就顺势提出可不可以增加了一个传感器，专门负责检测是机器人是不是走到了路口，“这第三个灰度传感器加入后，程序又怎么编写？”学生讨论，教师引导后让学生明白第三个灰度虽然是后加入的，但在程序中应让机器人优先检测判断，此灰度遇到黑线要先拐弯，没有遇到黑线才能运行走直线程序。在掌握两个灰度走直线的方法后，因势利导三个灰度拐弯程序也引刃而解。

完成三个灰度传感器的应用后，有条件的就可以让学生尝试五个灰度走有一定复杂的场地了。

程序完成后，教师还要指导学生在调试程序失败后如何得找出问题，分析问题，解决问题。通过由浅入深、由易到难的三步教学，教师适时的指导、评价、鼓励，让学生在反复调试后顺利掌握灰度传感器的使用与编程方法。当学生看到自己的机器人圆满完成任务时是如何的自豪与骄傲，从而激发他们进一步探索的激情和信心。