第7課 昂首闊步-紅外傳感器和機器人的避障行走　　教學實錄　 2023-2024學年清華大學版（2012）初中信息技術(shù)九年級下冊

第7課昂首闊步——紅外傳感器和機器人的避障行走教學實錄2023—2024學年清華大學版（2012）初中信息技術(shù)九年級下冊一、課程基本信息

1.課程名稱：初中信息技術(shù)

2.教學年級和班級：九年級（3）班

3.授課時間：2023年4月15日

4.教學時數(shù)：1課時

本節(jié)課內(nèi)容選自2023—2024學年清華大學版（2012）初中信息技術(shù)九年級下冊第7課《昂首闊步——紅外傳感器和機器人的避障行走》，主要包括紅外傳感器的工作原理、機器人的避障行走編程方法以及實際操作演示。本節(jié)課旨在讓學生了解紅外傳感器在機器人避障行走中的應(yīng)用，學會編寫簡單的避障程序。二、學情分析與內(nèi)容規(guī)劃

1.學情分析：學生已經(jīng)掌握了基礎(chǔ)的計算機操作技能和簡單的編程知識，但對紅外傳感器的工作原理和機器人的避障行走編程較為陌生，實際操作經(jīng)驗不足。

2.內(nèi)容規(guī)劃：本節(jié)課將首先通過講解和演示，讓學生了解紅外傳感器的基本原理及其在機器人避障中的應(yīng)用。接著，引導學生通過小組討論，分析機器人避障行走的關(guān)鍵步驟。然后，通過實際操作，讓學生動手編寫簡單的避障程序，并在模擬環(huán)境中測試程序效果。最后，通過課堂小結(jié)，總結(jié)本節(jié)課的學習要點，并布置相關(guān)的課后練習，加深學生對紅外傳感器和機器人避障行走編程的理解和掌握。三、學習者分析

1.學生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識：九年級的學生已經(jīng)學習了基礎(chǔ)的計算機操作、簡單的編程語言和邏輯思維訓練，對傳感器的概念有初步的了解，能夠使用基礎(chǔ)的編程軟件進行簡單的程序編寫。

2.學生的學習興趣、能力和學習風格：學生對新科技和動手操作有濃厚的興趣，喜歡探索和實踐。他們在邏輯思維和問題解決方面有一定的能力，喜歡通過團隊合作來完成任務(wù)。學生的學習風格偏向于直觀和體驗式學習，對理論知識的接受程度相對較低。

3.學生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：在理解紅外傳感器的工作原理和編程邏輯方面，學生可能會遇到概念抽象、編程語法復雜等困難。此外，實際操作中可能會遇到編程錯誤或機器人硬件故障等問題，這需要學生具備一定的調(diào)試和解決問題的能力。同時，對于一些編程基礎(chǔ)較弱的學生來說，編寫避障程序可能會是一個挑戰(zhàn)。四、教學資源

-軟件資源：編程軟件（如ArduinoIDE）、機器人模擬軟件

-硬件資源：紅外傳感器模塊、機器人套件、電腦

-課程平臺：校園網(wǎng)絡(luò)教學平臺

-信息化資源：教學PPT、編程示例代碼、教學視頻

-教學手段：小組討論、任務(wù)驅(qū)動、問題解決、實時反饋五、教學過程設(shè)計

1.導入新課（5分鐘）

-展示機器人避障行走的視頻，激發(fā)學生的興趣，同時引導學生思考機器人在現(xiàn)實生活中應(yīng)用的廣泛性。

-提問：同學們，你們知道機器人在遇到障礙物時是如何自動避開的嗎？引出本節(jié)課的主題——紅外傳感器和機器人的避障行走。

2.新知學習（25分鐘）

-知識講解：介紹紅外傳感器的工作原理，包括紅外線的發(fā)射、接收以及障礙物檢測的基本過程。

-示例展示：通過實際操作演示，展示如何將紅外傳感器連接到機器人，并編寫簡單的避障程序。

-編程實踐：分發(fā)編程任務(wù)，指導學生使用編程軟件編寫自己的避障程序。在學生編程過程中，教師巡回指導，解答學生的疑問。

-測試與調(diào)試：學生將編寫好的程序上傳到機器人，進行避障行走測試，并根據(jù)測試結(jié)果進行程序的調(diào)試。

3.互動討論（10分鐘）

-小組合作：學生分組，討論如何優(yōu)化避障程序，使其更加高效和穩(wěn)定。

-思考交流：每組選代表分享討論成果，教師引導學生對比不同方案的優(yōu)缺點。

4.實踐應(yīng)用（15分鐘）

-創(chuàng)新設(shè)計：鼓勵學生結(jié)合所學知識，設(shè)計一個具有額外功能的避障機器人程序，如自動燈光調(diào)節(jié)、聲音提示等。

-實際操作：學生在教師的指導下，嘗試將新功能添加到避障程序中，并進行實際操作測試。

5.總結(jié)與反思（5分鐘）

-知識梳理：教師帶領(lǐng)學生回顧本節(jié)課的學習內(nèi)容，包括紅外傳感器的工作原理和機器人避障程序的編寫。

-學習反饋：學生分享在編程實踐中的體驗和收獲，提出在學習和實踐中遇到的問題。

-課后作業(yè)：布置課后作業(yè)，要求學生編寫一份關(guān)于紅外傳感器和機器人避障的總結(jié)報告，并準備在下節(jié)課進行分享。

6.課堂延伸（5分鐘）

-布置拓展任務(wù)：鼓勵學生課后探索紅外傳感器在其他領(lǐng)域的應(yīng)用，并思考如何將所學知識應(yīng)用于實際生活。

-互動交流：教師提供聯(lián)系方式，鼓勵學生課后與教師交流學習心得和遇到的問題。

整個教學過程注重理論與實踐相結(jié)合，通過互動討論和實際操作，培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新思維，同時強化學生的信息素養(yǎng)和問題解決能力。六、教學反思

這節(jié)課通過紅外傳感器和機器人避障行走的學習，學生們表現(xiàn)出了很高的興趣和積極參與的態(tài)度。他們在編程實踐中遇到了一些挑戰(zhàn)，但通過小組合作和我的指導，大多數(shù)學生都能夠完成任務(wù)。我注意到，對于一些編程基礎(chǔ)較弱的學生，他們需要更多的個別輔導。下次我會準備一些更簡單的編程示例，幫助他們更好地理解和掌握編程技能。此外，我也發(fā)現(xiàn)學生在實際操作中更能理解理論知識，今后我會更多地結(jié)合實際案例進行教學，以提高學生的學習效果。七、作業(yè)布置與反饋

作業(yè)布置：

1.編程作業(yè)：請學生們根據(jù)課堂上學習的紅外傳感器避障程序，嘗試編寫一個更加復雜的避障程序，要求機器人能夠在遇到多個障礙物時進行靈活避讓。請將編寫的程序保存并提交至課程平臺。

2.實踐報告：每位學生需要撰寫一份關(guān)于紅外傳感器和機器人避障的實踐報告，報告中應(yīng)包含以下內(nèi)容：

-紅外傳感器的工作原理及在避障中的應(yīng)用；

-編寫避障程序的思路和步驟；

-實際操作中遇到的問題及解決方法；

-對本次學習的心得體會。

3.額外挑戰(zhàn)：有興趣的學生可以嘗試為機器人添加額外的功能，如自動燈光調(diào)節(jié)、聲音提示等，并將新增功能的程序和效果記錄在報告中。

作業(yè)反饋：

在收到學生的作業(yè)后，我對每一份作業(yè)都進行了仔細的批改和評價。以下是對作業(yè)的整體反饋：

1.編程作業(yè)方面，大多數(shù)學生能夠根據(jù)要求完成避障程序的編寫，但部分學生在編寫復雜邏輯時出現(xiàn)了錯誤。對于這些學生，我逐一指出了錯誤所在，并給出了修改建議。同時，我也鼓勵他們在課后繼續(xù)嘗試，直到程序能夠順利運行。

2.實踐報告方面，學生們普遍能夠詳細描述紅外傳感器的工作原理和避障程序的編寫過程。但在分析問題和心得體會部分，有些學生的描述較為簡單。我建議他們在報告中深入思考學習過程中的體會和收獲，以便更好地理解所學知識。

3.額外挑戰(zhàn)部分，有幾位學生成功為機器人添加了額外功能，這體現(xiàn)了他們的創(chuàng)新精神和實踐能力。我對他們的成果給予了高度評價，并鼓勵其他學生向他們學習，不斷提升自己的技能。

針對每位學生的具體情況，我提供了個性化的反饋和建議，旨在幫助他們鞏固所學知識，提高解決問題的能力。同時，我也在課堂上對共性問題進行了總結(jié)，以便學生們能夠共同進步。在未來的教學中，我將繼續(xù)關(guān)注學生的個別差異，提供更多的支持和引導，幫助他們更好地掌握信息技術(shù)。八、教學資源與支持

-多媒體資源：

-圖片素材：收集紅外傳感器的外形圖、內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖以及機器人避障的示意圖，用于導入新課，幫助學生直觀地理解紅外傳感器的工作原理和機器人的避障機制。

-視頻素材：準備一段紅外傳感器在機器人上應(yīng)用的演示視頻，以及一段機器人避障行走的操作視頻，用于輔助教學，讓學生更清晰地看到避障過程。

-音頻素材：錄制一段紅外傳感器工作原理的講解音頻，供學生在課后復習時使用。

-閱讀材料：

-編程指南：提供一本關(guān)于紅外傳感器應(yīng)用和機器人編程的電子書籍，讓學生在課后可以自主學習更多相關(guān)知識。

-技術(shù)文檔：準備一份詳細的編程軟件使用說明文檔，包括軟件的安裝、基本操作和編程語言的語法規(guī)則。

-實踐工具：

-編程軟件：確保每臺電腦都安裝了編程軟件，如ArduinoIDE，以及相關(guān)的編程插件，以便學生能夠直接進行編程實踐。

-機器人套件：準備足夠的機器人套件，包括紅外傳感器模塊、控制器、電機等，確保每個小組都能進行實際操作。

-調(diào)試工具：提供調(diào)試工具，如邏輯分析儀、信號發(fā)生器等，幫助學生檢測程序運行中的問題。

-教學平臺：

-課程網(wǎng)站：建立課程網(wǎng)站，提供教學大綱、課程通知、作業(yè)提交、資源下載等功能，方便學生隨時獲取課程信息。

-在線討論區(qū)：在課程網(wǎng)站上設(shè)置在線討論區(qū)，鼓勵學生在討論區(qū)提問、分享經(jīng)驗，促進生生互動。

-輔助材料：

-編程示例：準備一系列編程示例，涵蓋從基礎(chǔ)到復雜的避障邏輯，供學生在實踐中參考。

-問題解答集：收集學生在學習過程中常見的問題及解答，形成問題解答集，方便學生查閱。

-技術(shù)支持：提供技術(shù)支持服務(wù)，包括軟件問題解決、硬件故障排查等，確保學生在遇到問題時能夠及時得到幫助。九、教學評估與改進

1.教學評估

這節(jié)課通過紅外傳感器和機器人避障行走的主題，讓學生們對傳感器的實際應(yīng)用有了更直觀的認識。從學生的課堂表現(xiàn)來看，他們對編程環(huán)節(jié)特別感興趣，能夠積極投入到編寫避障程序的活動中。在小組討論時，學生們也能夠主動分享自己的思路和遇到的問題，共同尋找解決方案。作業(yè)提交情況良好，大多數(shù)學生能夠按照要求完成編程任務(wù)和實踐報告，反映出他們對于新知識的吸收和應(yīng)用能力。

在評估學生的編程作品時，我發(fā)現(xiàn)一些學生能夠設(shè)計出較為復雜的避障邏輯，但也有一些學生在編程語法和邏輯上存在困難。實踐報告方面，學生們能夠描述避障程序的編寫過程，但深入分析問題的能力還有待提高。此外，通過課堂問答和作業(yè)反饋，我也發(fā)現(xiàn)個別學生在理解紅外傳感器的工作原理上存在誤區(qū)。

2.教學改進

針對上述評估結(jié)果，我認為以下幾方面的改進措施是必要的：

-加強基礎(chǔ)教學：對于編程基礎(chǔ)較弱的學生，我計劃在下一節(jié)課安排一些基礎(chǔ)編程練習，幫助他們鞏固語法知識，提高編程能力。

-個性化輔導：在課堂練習和課后作業(yè)中，我將提供更多的個性化輔導，特別是對于那些在理解傳感器原理和編程邏輯上有困難的學生。

-實踐與理論相結(jié)合：我會增加一些課堂演示，讓學生能夠更直觀地看到紅外傳感器的工作過程，以及避障程序是如何控制機器人行走的。

-激發(fā)創(chuàng)新思維：鼓勵學生在完成基本編程任務(wù)后，嘗試添加額外的功能，如自動燈