全國滇人版初中信息技術八年級下冊第二單元第11課《“絕壁求生”-避障機器人》教學設計

全國滇人版初中信息技術八年級下冊第二單元第11課《“絕壁求生”——避障機器人》教學設計學校授課教師課時授課班級授課地點教具課程基本信息1.課程名稱：全國滇人版初中信息技術八年級下冊第二單元第11課《“絕壁求生”——避障機器人》

2.教學年級和班級：八年級（1）班

3.授課時間：2023年4月15日星期五第2節(jié)

4.教學時數(shù)：1課時核心素養(yǎng)目標1.技術意識：培養(yǎng)學生對機器人技術及其應用領域的認識和興趣，提高學生對信息技術發(fā)展動態(tài)的關注。

2.信息素養(yǎng)：通過避障機器人的設計和操作，提升學生獲取、處理和評價信息的能力。

3.創(chuàng)新能力：鼓勵學生在設計和改進避障機器人過程中發(fā)揮創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)解決問題的能力。

4.合作能力：在小組合作中，培養(yǎng)學生有效溝通、分工合作和團隊協(xié)作的精神。重點難點及解決辦法重點：

1.避障機器人基本原理的理解：重點在于讓學生理解紅外傳感器的工作原理和避障機制。

2.機器人編程：掌握基本編程語言，能夠編寫簡單的機器人控制程序。

難點：

1.編程邏輯的建立：學生可能難以將實際操作轉(zhuǎn)化為編程邏輯。

2.傳感器調(diào)試：紅外傳感器對環(huán)境光線敏感，調(diào)試過程中可能遇到反應不準確的問題。

解決辦法：

1.通過實物演示和實驗操作，幫助學生建立直觀的避障原理理解。

2.引導學生從簡單的編程案例開始，逐步過渡到復雜邏輯，提供編程模板和示例代碼。

3.針對傳感器調(diào)試，提供多種環(huán)境測試方法，讓學生在實踐中學會調(diào)整和優(yōu)化傳感器參數(shù)。教學方法與手段教學方法：

1.講授法：用于介紹避障機器人的基本原理和編程概念，確保學生理解基礎理論知識。

2.實驗法：通過實際搭建和編程避障機器人，讓學生在實踐中學習技術操作和編程技巧。

3.討論法：鼓勵學生在小組內(nèi)討論編程邏輯和傳感器調(diào)試中的問題，培養(yǎng)合作學習的能力。

教學手段：

1.多媒體展示：利用PPT展示避障機器人的工作原理和編程步驟，增強教學的直觀性。

2.互動軟件：使用編程教學軟件，讓學生在虛擬環(huán)境中進行編程練習，提高編程技能。

3.現(xiàn)場演示：通過現(xiàn)場演示避障機器人的實際操作，激發(fā)學生的學習興趣和探索欲望。教學過程一、導入新課

1.老師角色：以提問的方式引入話題。

2.學生角色：積極參與討論，分享自己對機器人和技術的認識。

問題：同學們，你們在生活中遇到過哪些與機器人相關的事情？你們對機器人有哪些期待？

二、新課講授

1.老師角色：介紹避障機器人的基本原理和功能。

2.學生角色：認真聽講，做好筆記。

內(nèi)容：

-避障機器人的定義和作用

-紅外傳感器的原理和特點

-避障機器人的編程方法

3.老師角色：展示避障機器人的實物，讓學生直觀感受其結構和功能。

4.學生角色：觀察并提問，進一步了解避障機器人的特點。

三、實踐操作

1.老師角色：指導學生分組進行避障機器人的搭建和編程。

2.學生角色：按照老師的要求，動手實踐，嘗試搭建和編程。

內(nèi)容：

-搭建避障機器人的步驟

-編寫避障機器人的控制程序

-調(diào)試傳感器參數(shù)，確保避障效果

3.老師角色：巡回指導，解答學生在操作過程中遇到的問題。

4.學生角色：互相幫助，共同解決問題。

四、討論交流

1.老師角色：組織學生進行小組討論，分享搭建和編程的經(jīng)驗。

2.學生角色：積極參與討論，分享自己的心得體會。

內(nèi)容：

-搭建避障機器人的心得

-編程過程中遇到的問題及解決方法

-對避障機器人未來發(fā)展的展望

五、總結與反思

1.老師角色：總結本節(jié)課的主要內(nèi)容，強調(diào)重點和難點。

2.學生角色：回顧所學知識，提出自己的疑問。

內(nèi)容：

-避障機器人的基本原理和編程方法

-在搭建和編程過程中遇到的問題及解決方法

-對本節(jié)課的自我評價和反思

六、布置作業(yè)

1.老師角色：布置課后作業(yè)，鞏固所學知識。

2.學生角色：認真完成作業(yè)，為下一節(jié)課做好準備。

作業(yè)：

-完成避障機器人的搭建和編程，并調(diào)試傳感器參數(shù)。

-思考避障機器人在生活中的應用場景，撰寫一篇小論文。

七、課堂評價

1.老師角色：對學生的課堂表現(xiàn)進行評價，鼓勵優(yōu)秀學生。

2.學生角色：接受評價，認真反思自己的不足。

評價內(nèi)容：

-學生對避障機器人知識的掌握程度

-學生在搭建和編程過程中的表現(xiàn)

-學生在討論交流中的參與度和積極性知識點梳理1.避障機器人的基本概念

-避障機器人的定義

-避障機器人的功能與應用

2.紅外傳感器的原理與特性

-紅外傳感器的工作原理

-紅外傳感器的類型與應用場景

-紅外傳感器的優(yōu)缺點

3.避障機器人的硬件組成

-電機驅(qū)動模塊

-控制器（如Arduino、RaspberryPi等）

-傳感器模塊（如紅外傳感器、超聲波傳感器等）

-電池模塊

-機械結構

4.避障機器人的編程基礎

-編程語言（如C/C++、Python等）

-編程環(huán)境搭建

-基本編程語句（如if語句、循環(huán)語句等）

-控制算法（如PID控制、模糊控制等）

5.避障機器人的編程實踐

-編寫簡單的避障程序

-傳感器數(shù)據(jù)讀取與處理

-電機控制與速度調(diào)節(jié)

-路徑規(guī)劃與導航算法

6.避障機器人的調(diào)試與優(yōu)化

-傳感器參數(shù)調(diào)整

-電機驅(qū)動參數(shù)調(diào)整

-程序優(yōu)化與調(diào)試技巧

-性能測試與評估

7.避障機器人在生活中的應用

-家庭自動化（如掃地機器人、智能窗簾等）

-工業(yè)自動化（如物流搬運機器人、生產(chǎn)線檢測機器人等）

-教育與培訓（如編程教育、機器人競賽等）

-軍事與安防（如無人機、無人車等）

8.避障機器人的發(fā)展趨勢

-智能化與自主化

-多傳感器融合

-高度集成化與模塊化

-低功耗與長續(xù)航

9.避障機器人的倫理與安全

-機器人倫理原則

-機器人安全規(guī)范

-機器人責任與法律

10.避障機器人的教學資源

-教學案例與實驗指導

-編程教程與學習資源

-機器人競賽與活動信息課堂1.課堂提問與討論

-通過提問環(huán)節(jié)，檢驗學生對避障機器人基本原理的理解程度。

-鼓勵學生參與討論，提出問題，激發(fā)他們的思考和分析能力。

-觀察學生在討論中的表現(xiàn)，如表達能力、邏輯思維和團隊合作能力。

2.實踐操作觀察

-在學生搭建和編程避障機器人的過程中，觀察他們的動手能力、操作技巧和解決問題的能力。

-對于操作不當或遇到困難的學生，及時給予指導和幫助。

3.程序調(diào)試與分析

-觀察學生在編程過程中的代碼編寫情況，評估他們的編程能力和對編程邏輯的掌握。

-分析學生在調(diào)試程序時的問題，判斷他們對傳感器參數(shù)調(diào)整和算法設計的理解。

4.小組合作評價

-評價學生在小組合作中的參與度和貢獻，如分工明確、協(xié)作默契、共同解決問題等。

-鼓勵學生在小組中互相學習，共同進步。

5.課堂測試

-在課程結束后，通過小測驗或?qū)嵺`操作考核，評估學生對避障機器人知識的掌握程度。

-測試內(nèi)容應包括基本原理、編程技巧、傳感器應用等。

6.學生自評與互評

-鼓勵學生進行自我評價，反思自己在課堂上的表現(xiàn)，找出不足之處。

-引導學生進行互評，相互學習，共同提高。

7.課堂反饋與改進

-根據(jù)課堂觀察和測試結果，及時給予學生反饋，指出他們的優(yōu)點和需要改進的地方。

-根據(jù)學生的反饋，調(diào)整教學策略，改進教學方法，提高教學效果。

8.作業(yè)評價

-對學生的課后作業(yè)進行認真批改，確保作業(yè)的質(zhì)量和完整性。

-在作業(yè)評語中，不僅要指出錯誤和不足，還要鼓勵學生的努力和進步。

-通過作業(yè)反饋，幫助學生鞏固課堂所學知識，提高實踐操作能力。

9.定期評價

-定期進行課堂表現(xiàn)和作業(yè)的綜合性評價，評估學生的學習進度和成果。

-根據(jù)評價結果，制定相應的教學計劃，確保每個學生都能達到教學目標。

10.家長溝通

-定期與家長溝通，分享學生在課堂上的表現(xiàn)和進步，共同關注學生的學習情況。

-鼓勵家長參與學生的學習過程，提供必要的支持和幫助。教學反思今天上了《“絕壁求生”——避障機器人》這一課，我覺得收獲頗豐，但也發(fā)現(xiàn)了一些需要改進的地方。

首先，我覺得課堂氣氛非?；钴S，學生們對于避障機器人的興趣很高。他們積極地參與討論，提出了很多有創(chuàng)意的想法，這讓我感到非常欣慰。在課堂上，我嘗試通過提問和小組討論的方式，引導學生們思考，這種互動式的教學方法很受學生們的歡迎。

但是，我也發(fā)現(xiàn)了一些問題。比如，在講解編程部分時，我發(fā)現(xiàn)一些學生對于編程語言的理解并不深刻，他們在編寫程序時遇到了一些困難。這讓我意識到，我可能需要花更多的時間來講解編程的基礎知識，讓學生們對編程有一個更全面的了解。

此外，我在觀察學生的實踐操作時，發(fā)現(xiàn)有些學生的動手能力較強，能夠迅速搭建起避障機器人，但有些學生則顯得有些吃力。這可能是由于他們對硬件組件不夠熟悉，或者缺乏實際操作的經(jīng)驗。因此，我在今后的教學中，可能會考慮增加一些基礎的硬件知識講解，以及提供更多的實踐機會，讓學生們在動手操作中提高自己的技能。

在小組合作方面，我注意到一些學生不太善于表達自己的觀點，或者不太愿意參與討論。這可能是因為他們對自己的能力缺乏信心，或者不習慣在公眾面前發(fā)言。為了解決這個問題，我打算在未來的課程中，更加注重培養(yǎng)學生的溝通能力和團隊合作精神，可以通過角色扮演、辯論等形式，讓學生們更加自信地表達自己。

另外，我在教學過程中也發(fā)現(xiàn)，有些學生對于避障機器人中的某些算法和原理理解不夠透徹。為了提高他們的理解能力，我計劃在課堂上加入更多的實例分析，讓學生通過具體的案例來學習理論知識。

最后，我覺得在教學評價方面，我還可以做得更好。在課堂評價方面，我需要更加細致地觀察每個學生的表現(xiàn)，給予他們更多的個性化指導。在作業(yè)評價方面，我需要更加注重學生的進步和努力，而不是僅僅關注他們的成績。課后作業(yè)1.作業(yè)內(nèi)容：設計一個簡單的避障機器人程序，實現(xiàn)基本的直線行走和避障功能。

作業(yè)要求：使用你所學到的編程語言，編寫一個程序，讓機器人能夠沿著直線行走，并在遇到障礙物時停止并轉(zhuǎn)向繼續(xù)前行。

答案示例：

```python

#假設使用Python編寫

defread_sensor():

#這里應該是讀取傳感器狀態(tài)的代碼

returnTrue#假設傳感器檢測到障礙物

defmove_forward():

#這里應該是控制機器人前進的代碼

print("Movingforward")

defturn_left():

#這里應該是控制機器人左轉(zhuǎn)的代碼

print("Turningleft")

whileTrue:

ifread_sensor():

move_forward()

else:

turn_left()

break

```

2.作業(yè)內(nèi)容：調(diào)整避障機器人的速度控制，使其在遇到障礙物時能夠減速。

作業(yè)要求：修改上述程序，增加速度控制，使得機器人在檢測到障礙物時減速。

答案示例：

```python

#假設使用Python編寫

defread_sensor():

#這里應該是讀取傳感器狀態(tài)的代碼

returnTrue#假設傳感器檢測到障礙物

defmove_forward():

#這里應該是控制機器人前進的代碼

print("Movingforwardatreducedspeed")

defturn_left():

#這里應該是控制機器人左轉(zhuǎn)的代碼

print("Turningleft")

defreduce_speed():

#這里應該是控制機器人減速的代碼

print("Reducingspeed")

whileTrue:

ifread_sensor():

reduce_speed()

move_forward()

else:

turn_left()

break

```

3.作業(yè)內(nèi)容：編寫一個程序，讓避障機器人在遇到障礙物時進行圓形回避。

作業(yè)要求：修改程序，使得機器人在遇到障礙物時能夠進行圓形回避，而不是簡單的左轉(zhuǎn)。

答案示例：

```python

#假設使用Python編寫

defread_sensor():

#這里應該是讀取傳感器狀態(tài)的代碼

returnTrue#假設傳感器檢測到障礙物

defmove_forward():

#這里應該是控制機器人前進的代碼

print("Movingforward")

defturn_left():

#這里應該是控制機器人左轉(zhuǎn)的代碼

print("Turningleft")

defturn_right():

#這里應該是控制機器人右轉(zhuǎn)的代碼

print("Turningright")

whileTrue:

ifread_sensor():

turn_right()

for_inrange(3):#繞圈3次

move_forward()

turn_left()

else:

move_forward()

```

4.作業(yè)內(nèi)容：編寫一個程序，讓避障機器人在遇到障礙物時進行路徑規(guī)劃。

作業(yè)要求：編寫一個簡單的路徑規(guī)劃算法，使得機器人在遇到障礙物時能夠規(guī)劃一條新的路徑繼續(xù)前行。

答案示例：

```python

#假設使用Python編寫

defread_sensor():

#這里應該是讀取傳感器狀態(tài)的代碼

returnTrue#假設傳感器檢測到障礙物

defmove_forward():

#這里應該是控制機器人前進的代碼

print("Movingforward")

defturn_left():

#這里應該是控制機器人左轉(zhuǎn)的代碼

print("Turningleft")

defturn_right():

#這里應該是控制機器人右轉(zhuǎn)的代碼

print("Turningright")

defpath_planning():

#這里應該是路徑規(guī)劃的代碼

print("Planninganewpath")

whileTrue:

ifread_sensor():

path_planning()

turn_left()

else:

move_forward()

```

5.作業(yè)內(nèi)容：編寫一個程序，讓避障機器人在遇到障礙物時記錄下障礙物的位置信息。

作業(yè)要求：在避障程序中增加功能，記錄下每次檢測到障礙物的位置，并存儲起來。

答案示例：

```python

#假設使用Python編寫

defread_sensor():

#這里應該是讀取傳感器狀態(tài)的代碼

returnTrue#假設傳感器檢測到障礙物

defmove_forward():

#這里應該是控制機器人前進的代碼

print("Movingforward")

defturn_left():

#這里應該是控制機器人左轉(zhuǎn)的代碼

print("Turningleft")

defrecord_obstacle():

#這里應該是記錄障礙物位置的代碼

print("Obstacledetectedatposition:",current_position)

current_position=(0,0)#初始位置

whileTrue:

ifread_sensor():

record_obstacle()

turn_left()

else:

move_forward()

current_position=(current_position[0]+1,current_position[1])

```板書設計①避障機器人基本概念

-定義：能夠自主避開障礙物的機器人

-功能：環(huán)境感知、決策、行動

-應用：家庭、工業(yè)、教育等

②