《聲波測距避障礙》教學設計教學目標 1.知識與技能初步認識超聲波傳感器，了解超聲波傳感器的作用;能夠搭建小車模型，了解小車避障的原理;能夠通過Scraino軟件編寫程序，使用超聲波傳感器實現(xiàn)小車的自動避障功能。2.過程與方法通過小組合作學習探究，掌握團隊合作的方法。3.情感態(tài)度與價值觀動手制作小車，實現(xiàn)小車避障效果，激發(fā)學習信息技術的興趣，培養(yǎng)動手實踐和發(fā)現(xiàn)探索能力。教學重難點 重點:了解超聲波傳感器的作用和小車避障的原理使用Scraino軟件編寫程序，實現(xiàn)小車避障。難點:利用Scraino軟件編寫程序，實現(xiàn)小車避障。教學準備 arduinoNano硬件設備與電腦。教學方法：基于活動的探究學習和任務動學習。預設教學過程 一、情景引入學生觀看無人駕駛汽車的視頻，隨后教師提出問題：1.看完視頻有什么感想？哪里覺得最震撼？2.讓學生大膽猜測無人駕駛汽車是怎樣實現(xiàn)自動避障功能的？【設計意圖】以視頻導入，調(diào)動學生興趣，拉近與學生之間的距離。通過問題設置引發(fā)學生的思考，進而實現(xiàn)課程的順利導入。二、探究新知1.認識超聲波傳感器（1）演示小實驗讓學生直觀的看到超聲波傳感器能探測到物體與它的距離。3.學生看蝙蝠探路飛行的視頻，進一步學習超聲波傳感器的工作原理?！驹O計意圖】要讓學生不僅要認識超聲波傳感器，還要明白它的工作原理，設計觀看小實驗和視頻兩個環(huán)節(jié)更直觀形象的向學生解釋，學生容易理解掌握。2.搭建感應避障車設計3個思考問題，引領學生積極思考搭建小車的步驟及需要注意的事項。（1）確定安裝步驟，通常先安裝小車的3個輪子，如果車輪安裝后影響其他硬件的安裝也可以再拆卸下來。（2）怎樣確定車頭和車尾？超聲波傳感器該安裝在大輪和小輪方向？（3）傳感器應該安裝的高點還是低點好？【設計意圖】這個環(huán)節(jié)教師先讓小組討論方案，通過交流確定基本步驟，在每一步操作之前都通過問題引領，進過充分的討論交流，讓學生明白其中的道理，從而搭建過程少走彎路，提高課堂效率，使學生能更快地融入到動手連接的過程中，熟悉各部分的功能。3.編寫避障程序（1）明確編程的必要性。編程之前讓學生明白，小車沒有程序驅動，就像人沒有大腦一樣是不能行動的，也更不用說智能化了，所以要使小車能自動駕駛和避障，必須編寫相應的控制程序。（2）分析編程思路。根據(jù)超聲波傳感器的工作原理和小車避障的過程說明，啟發(fā)學生用語言描述編程的思路，分析三個“積木”的作用=1\*GB3①“如果……那么……否則”積木=2\*GB3②“讀取超聲波傳感器的值”積木=3\*GB3③“設置電機的轉速”積木（3）小組分析討論，編寫程序，使自己的小車動起來。A.如何使用程序實現(xiàn)小車前進?B.如何使用程序實現(xiàn)車輪的轉向?活動進行時，教師通過觀察學生進行的進度，了解和掌握學生的活動情況，及時指導或引導學生解決編程中出現(xiàn)的問題，同時引導學生使用小秘笈中的技巧和方法。【設計意圖】學生通過活動進行自主探究，在實踐過程中掌握知識、發(fā)現(xiàn)問題?；顒又薪處熗瑫r注意發(fā)揮小組的作用，引導學生進行小組討論，共同商量解決問題的辦法，逐步養(yǎng)成自己解決問題的習慣。（4）小組成果展示，班級成員進行評價。教師在學生的匯報過程中，及時引導學生對作品作出評價，指出其中的優(yōu)點和不足。展示時，其他同學有問題可隨時提問，由展示學生進行演示和解說。【設計意圖】救師主要引導學生進行交流和評價，讓學生去發(fā)現(xiàn)作品中的優(yōu)點和不足，培養(yǎng)學生的信息交流和信息評價能力，同時也以此作為培養(yǎng)和提高學生審美能力和觀察能力的手段。四、拓展應用小車除了能實現(xiàn)自動避障功能外，還可以給它做的更完美些。1.給小車加上LED燈，在小車遇到障礙物的時候閃動，起到警示的作用？2.在之前活動的基礎上，如何實現(xiàn)小車向左轉、向右轉的避障效果?【設計意圖】在掌握本節(jié)課基本內(nèi)容的基礎上，對知識進行進一步的延伸，培養(yǎng)學生的探索精神和創(chuàng)客精神。五、課堂小結學生談本節(jié)課的主要收獲，認識了超聲波傳感器，了解了超聲波傳感器的工作原理，通過搭建避障小車體驗了能無人駕駛的人工智能技術，同時肯定和表揚同學們的積極表現(xiàn)。最后再給同學們介紹一款網(wǎng)紅無人駕駛清潔車，了解它的性能及將要批量生產(chǎn)應用，讓同學們意識到無人駕駛汽車很快就會進入我們的生活，為迎接智能時代的到來做好準備。 六、板書設計 聲波測距避障礙原理：傳感器發(fā)出的超聲波，遇到障礙物反射回來，根據(jù)傳輸時間測出與障礙物的距離。積木：“如果……那么……否則”“讀取X接口超聲波傳感器的值”“設置電機X的轉速是”《聲波測距避障礙》學情分析通過本單元前面三節(jié)課的學習學生對于用編程控制硬件的運行有了一定的了解，學習了部分積木腳本的使用，有了一定的編程經(jīng)驗。學生對硬件的功能、連接、控制器與電腦的連接，如何上傳程序，脫機運行等都有了一定的操作經(jīng)驗。這一年齡段的學生獲取的信息量很大，對于新興和未知事物具有強烈的好奇心，具備動手操作的能力。本節(jié)課在學生的已有技能的基礎上，通過動手實踐、合作探究、交流分享等活動，搭建一輛能自動避障的小車，進一步增強學生對編程的興趣，通過在做中學，整合知識，進而提煉高階思維，提高創(chuàng)新意識?！堵暡y距避障礙》學習效果分析本節(jié)課的教學目標是學生在了解了無人駕駛技術和超聲波傳感器的工作原理后，以小組合作的方式完成智能避障小車的搭建和程序的編寫任務，并調(diào)試改進。從完成效果來看，90%的小組完成了小車的搭建并編寫程序控制小車躲避障礙物，課堂達成度滿意。分析原因，與老師充足的課前準備，導入環(huán)節(jié)的知識鋪墊和操作環(huán)節(jié)的分析指導是分不開的。在操作環(huán)節(jié)并不是老師直接告訴學生如何去做，而是放手讓學生探究，在學生出現(xiàn)疑問時給他一個敢于提問的機會，把問題拋出來，大家一起分析解決，這樣既調(diào)動了學生的參與積極性，也發(fā)展了學生的思維能力。在展示交流環(huán)節(jié)，兩位同學能把小車的行駛和避障的過程講解出來，而且還給小車加上了警示LED燈，是超出我的基本要求的，同時，其他同學也能準確的評價小車的優(yōu)缺點，這個環(huán)節(jié)同學們的表現(xiàn)我非常滿意，同時也說明了他們對本節(jié)課的學習也是成功的。雖然課堂時間有限，但是學生有了課堂上獲得的基本經(jīng)驗和信心，還希望再有一節(jié)課的時間根據(jù)小秘笈補充的知識繼續(xù)設計完善小車的功能。《聲波測距避障礙》教材分析本課是第二單元《指揮機器人行動》的第四課也是全冊的最后一課。主要引導學生了解超聲波傳感器的工作原理，通過搭建安裝有超聲波傳感器的小車，編寫程序控制小車躲避前方障礙物，感受人工智能的魅力。教材從“情景導入-學習目標-做中學-小秘笈-練一練-我來說-新視窗”七個環(huán)節(jié)展開?！扒榫皩搿杯h(huán)節(jié)通過展示無人駕駛汽車的有關視頻資料進行導入，通過無人駕駛、自動避障的問題引導學生進行探索思考，激發(fā)學生對新知識學習的興趣?！皩W習目標”明確本節(jié)課主要是學習超聲波傳感器的作用，通過Scraino編程軟件編寫程序，完成感應避障車的程序，掌握感應避障車的工作原理?！白鲋袑W”的兩個活動著重培養(yǎng)學生的動手操作能力及團隊合作意識，可以與“小秘笈”和“練一練”兩個環(huán)節(jié)結合，在完成“做中學”兩個活動的基礎上，結合學生的學習興趣和接受能力，滲透“練一練”中設計的思想?！罢f一說”環(huán)節(jié)的主體是學生，讓他們總結和分享學習內(nèi)容，根據(jù)學習反饋，教師對其進行補充和評價。本環(huán)節(jié)教師要善加運用，進一步提高學生的邏輯思維梳理、整理能力，和語言表達能力?！靶乱暣啊敝械膬?nèi)容幫助學生開闊視野，開闊眼界，可以讓學生自學，也可以滲透到教學內(nèi)容中?！堵暡y距避障礙》評測練習超聲波傳感器的工作原理：超聲波傳感器發(fā)出，遇到障礙物就，根據(jù)傳輸?shù)臏y出傳感器與障礙物的距離。小組合作搭建避障小車。需要的硬件。控制器、電機、大輪、小輪、超聲波傳感、條連接電機和控制器的線纜，一條連接傳感器和控制器的。熟悉各部件的連接。思考問題：傳感器應安裝在大輪還是小輪的前方？傳感器安裝的高點還是低一點好？編寫程序。分析小車避障原理，用編寫程序的思維語言描述。運用“如果……那么……否則”積木，“讀取超聲波傳感器的值”積木，“設置電機的轉速”積木編寫程序。三、上傳程序，調(diào)試小車的避障功能?！堵暡y距避障礙》課后反思本節(jié)課成功之處：1.這是一節(jié)學生實踐操作課，課前教師需要做大量的準備工作，檢查硬件是否齊全，控制器是否充滿電，提前給同學們準備好筆記本電腦，并做好軟件的安裝和調(diào)試工作。本節(jié)課要搭建一輛避障小車，學生好奇心強，急于動手，課前充足的準備工作，保證了教學過程的順利展開。2.本節(jié)課的教學任務是讓學生通過小組合作的方式搭建一輛能自動避障的小車，其中用到一個關鍵的傳感器是超聲波傳感器，所以在導入環(huán)節(jié)注重學科知識與生活的聯(lián)系，借助微視頻介紹無人駕駛技術和超聲波傳感器的工作原理，通過小實驗讓學生直觀的看到超聲波傳感器測出的距離，這些形式學生容易理解，節(jié)省了時間。3.在搭建和編程環(huán)節(jié)，學生會提出一系列的問題，比如大輪的安裝位置，超聲波傳感器的安裝位置及高度問題，老師在備課時已預設到，上課才能及時給予學生解答和幫助。4.小組的安排上以好帶差，共同進步。5.教師的語言有激勵性，有明確的問題導向，突破教學重點和難點，通過問題引領帶動學生積極思考，大膽發(fā)言，交流分享，課堂學習氣氛活躍。注重培養(yǎng)學生的動手實踐能力，提升學生的思維能力。不足之處：課堂時間掌握的不太好，只完成了基本的任務，不敢有太多的擴展，對于能力好的同學可能有吃不飽的感覺?！堵暡y距避障礙》課標分析內(nèi)容要求課標要求本單元引導學生初步感受開源硬件與編程的神奇結合，運用Scraino編寫程序與開源硬件進行交互，讓開源硬件在程序的指揮和控制下，執(zhí)行一定的動作，完成一定的任務。本課從學生的生活實際入手