第2單元第7課昂首闊步——紅外傳感器和機(jī)器人的避障行走-教學(xué)設(shè)計(jì)2023—2024學(xué)年清華大學(xué)版（2012）初中信息技術(shù)九年級(jí)下冊(cè)授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間設(shè)計(jì)思路本課以“紅外傳感器和機(jī)器人的避障行走”為主題，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和實(shí)際操作，讓學(xué)生了解紅外傳感器的工作原理，掌握機(jī)器人的避障行走技術(shù)。設(shè)計(jì)注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的信息意識(shí)，理解紅外傳感器在機(jī)器人中的應(yīng)用。

2.培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，通過(guò)編程和邏輯推理解決避障問(wèn)題。

3.增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，通過(guò)實(shí)際操作掌握機(jī)器人避障行走技術(shù)。

4.提升學(xué)生的創(chuàng)新精神和問(wèn)題解決能力，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行拓展實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)。重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法重點(diǎn)：

1.紅外傳感器的工作原理和原理圖分析。

2.機(jī)器人避障行走程序的編寫(xiě)和調(diào)試。

難點(diǎn)：

1.理解紅外傳感器信號(hào)與機(jī)器人行動(dòng)之間的關(guān)系。

2.程序邏輯的編寫(xiě)和復(fù)雜避障場(chǎng)景的處理。

解決辦法：

1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示和原理圖講解，幫助學(xué)生理解紅外傳感器的工作原理。

2.采用逐步分解法，先講解基本程序結(jié)構(gòu)，再逐步增加復(fù)雜度，引導(dǎo)學(xué)生逐步掌握編程技巧。

3.利用案例分析和小組討論，鼓勵(lì)學(xué)生探索不同避障策略，提高問(wèn)題解決能力。

4.提供豐富的實(shí)驗(yàn)材料，讓學(xué)生在實(shí)踐操作中突破難點(diǎn)，培養(yǎng)動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維。教學(xué)資源1.軟硬件資源：紅外傳感器模塊、機(jī)器人平臺(tái)、編程控制器、連接線。

2.課程平臺(tái)：信息技術(shù)課程教學(xué)平臺(tái)。

3.信息化資源：紅外傳感器原理動(dòng)畫(huà)、機(jī)器人避障行走教學(xué)視頻、編程軟件操作指南。

4.教學(xué)手段：實(shí)物演示、分組實(shí)驗(yàn)、課堂討論、在線學(xué)習(xí)平臺(tái)。教學(xué)實(shí)施過(guò)程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過(guò)在線平臺(tái)或班級(jí)微信群，發(fā)布預(yù)習(xí)資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求，例如要求學(xué)生預(yù)習(xí)紅外傳感器的原理和應(yīng)用。

-設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題：圍繞紅外傳感器的工作原理，設(shè)計(jì)一系列具有啟發(fā)性和探究性的問(wèn)題，如“紅外傳感器是如何檢測(cè)障礙物的？”、“紅外傳感器的信號(hào)如何轉(zhuǎn)化為機(jī)器人的行動(dòng)指令？”。

-監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：利用平臺(tái)功能或?qū)W生反饋，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度，確保預(yù)習(xí)效果，如通過(guò)預(yù)習(xí)報(bào)告或課堂提問(wèn)了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。

學(xué)生活動(dòng)：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：按照預(yù)習(xí)要求，自主閱讀預(yù)習(xí)資料，理解紅外傳感器的原理和應(yīng)用。

-思考預(yù)習(xí)問(wèn)題：針對(duì)預(yù)習(xí)問(wèn)題，進(jìn)行獨(dú)立思考，記錄自己的理解和疑問(wèn)，如嘗試解釋紅外傳感器的工作機(jī)制。

-提交預(yù)習(xí)成果：將預(yù)習(xí)成果（如筆記、思維導(dǎo)圖、問(wèn)題等）提交至平臺(tái)或老師處，以便教師了解學(xué)生的預(yù)習(xí)準(zhǔn)備情況。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主思考，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)、微信群等，實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)資源的共享和監(jiān)控。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

-導(dǎo)入新課：通過(guò)展示機(jī)器人避障的視頻或?qū)嶋H操作，引出紅外傳感器在機(jī)器人避障行走中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

-講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解紅外傳感器的原理、電路連接和編程方法，結(jié)合實(shí)例幫助學(xué)生理解，如講解紅外傳感器的輸出信號(hào)如何與機(jī)器人的轉(zhuǎn)向邏輯相連接。

-組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論，讓學(xué)生分組討論如何優(yōu)化避障程序，或進(jìn)行角色扮演，模擬機(jī)器人避障的決策過(guò)程。

-解答疑問(wèn)：針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的疑問(wèn)，如“如何調(diào)整紅外傳感器的靈敏度？”、“在復(fù)雜環(huán)境中如何實(shí)現(xiàn)有效避障？”進(jìn)行及時(shí)解答和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

-聽(tīng)講并思考：認(rèn)真聽(tīng)講，積極思考老師提出的問(wèn)題。

-參與課堂活動(dòng)：積極參與小組討論、角色扮演、實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)，體驗(yàn)紅外傳感器在機(jī)器人避障行走中的應(yīng)用。

-提問(wèn)與討論：針對(duì)不懂的問(wèn)題或新的想法，勇敢提問(wèn)并參與討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：通過(guò)詳細(xì)講解，幫助學(xué)生理解紅外傳感器的原理和應(yīng)用。

-實(shí)踐活動(dòng)法：設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握紅外傳感器在機(jī)器人避障行走中的應(yīng)用。

-合作學(xué)習(xí)法：通過(guò)小組討論等活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

-布置作業(yè)：根據(jù)紅外傳感器和機(jī)器人避障行走的內(nèi)容，布置適量的課后作業(yè)，如設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的避障程序。

-提供拓展資源：提供與紅外傳感器和機(jī)器人避障行走相關(guān)的拓展資源，如在線編程平臺(tái)、相關(guān)書(shū)籍和視頻教程。

-反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，給予學(xué)生反饋和指導(dǎo)，如指出程序中的錯(cuò)誤或提出改進(jìn)建議。

學(xué)生活動(dòng)：

-完成作業(yè)：認(rèn)真完成老師布置的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

-拓展學(xué)習(xí)：利用老師提供的拓展資源，進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和思考，如嘗試使用不同的編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)避障程序。

-反思總結(jié)：對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)，提出改進(jìn)建議，如思考如何優(yōu)化程序以提高避障效率。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

-反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)、編程社區(qū)等，實(shí)現(xiàn)作業(yè)的提交和反饋。學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果

在本節(jié)課的教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)紅外傳感器和機(jī)器人的避障行走，取得了以下方面的效果：

1.理解紅外傳感器的工作原理：學(xué)生能夠掌握紅外傳感器的基本原理，了解其如何檢測(cè)障礙物，并將其信號(hào)轉(zhuǎn)化為機(jī)器人的行動(dòng)指令。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和案例分析，學(xué)生能夠理解紅外傳感器在不同環(huán)境下的應(yīng)用，如光線、溫度和濕度等因素對(duì)傳感器性能的影響。

2.掌握機(jī)器人避障行走技術(shù)：學(xué)生通過(guò)實(shí)際操作，掌握了機(jī)器人避障行走的基本技術(shù)，包括紅外傳感器的電路連接、編程和調(diào)試。學(xué)生能夠根據(jù)不同的避障場(chǎng)景，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的避障程序，提高機(jī)器人的避障性能。

3.培養(yǎng)編程思維：在本節(jié)課中，學(xué)生需要運(yùn)用編程語(yǔ)言編寫(xiě)避障程序，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的編程思維。學(xué)生通過(guò)分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)算法和編寫(xiě)代碼，提高了邏輯思維和問(wèn)題解決能力。

4.增強(qiáng)動(dòng)手實(shí)踐能力：學(xué)生通過(guò)實(shí)際操作機(jī)器人，鍛煉了動(dòng)手實(shí)踐能力。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整傳感器參數(shù)和程序邏輯，這有助于提高學(xué)生的實(shí)際操作技能。

5.提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力：本節(jié)課采用了小組討論和合作學(xué)習(xí)的方式，學(xué)生需要與同伴共同完成任務(wù)。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生學(xué)會(huì)了如何與他人溝通、協(xié)作，提高了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

6.培養(yǎng)創(chuàng)新精神和解決問(wèn)題的能力：學(xué)生在面對(duì)復(fù)雜避障場(chǎng)景時(shí)，需要運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)。通過(guò)不斷嘗試和調(diào)整，學(xué)生能夠找到解決問(wèn)題的方法，培養(yǎng)了創(chuàng)新精神和解決問(wèn)題的能力。

7.提升信息素養(yǎng)：學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)紅外傳感器和機(jī)器人避障行走，了解了信息技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，提高了信息素養(yǎng)。學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到信息技術(shù)對(duì)現(xiàn)代社會(huì)的重要性，激發(fā)了對(duì)信息技術(shù)的興趣。

8.增強(qiáng)自信心：學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目的過(guò)程中，不斷克服困難，取得了成果。這有助于增強(qiáng)學(xué)生的自信心，激發(fā)他們繼續(xù)探索和學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

9.培養(yǎng)環(huán)保意識(shí)：在本節(jié)課中，學(xué)生了解到機(jī)器人避障行走技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用，如清潔能源的使用和減少對(duì)環(huán)境的影響。這有助于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，提高他們的社會(huì)責(zé)任感。

10.提高自主學(xué)習(xí)能力：學(xué)生在預(yù)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)和課后拓展過(guò)程中，不斷自主學(xué)習(xí)和探索。這有助于提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，使他們能夠在未來(lái)的學(xué)習(xí)和工作中更好地適應(yīng)社會(huì)需求。板書(shū)設(shè)計(jì)①紅外傳感器工作原理

-紅外線的基本特性

-紅外傳感器的類(lèi)型

-紅外傳感器的工作原理圖

②機(jī)器人避障行走技術(shù)

-避障行走的基本流程

-紅外傳感器的應(yīng)用

-機(jī)器人轉(zhuǎn)向與前進(jìn)的邏輯

③編程實(shí)現(xiàn)避障

-編程語(yǔ)言基礎(chǔ)

-程序邏輯結(jié)構(gòu)

-傳感器信號(hào)處理與程序控制

④實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng)

-實(shí)驗(yàn)器材準(zhǔn)備

-實(shí)驗(yàn)操作步驟

-安全注意事項(xiàng)與故障排除

⑤課后拓展與思考

-避障程序的優(yōu)化

-傳感器應(yīng)用拓展

-創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐應(yīng)用教學(xué)反思八、教學(xué)反思

今天的教學(xué)，我覺(jué)得還是有一些收獲和反思的。首先，我覺(jué)得在引入新課的時(shí)候，我使用了實(shí)際生活中的案例，比如展示了一些智能機(jī)器人的視頻，這樣的做法挺有效的，因?yàn)楹⒆觽儗?duì)機(jī)器人這個(gè)話題本身就很有興趣，這樣一來(lái)，他們很快就能投入到學(xué)習(xí)中來(lái)。

然后，在講解紅外傳感器的工作原理時(shí)，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于傳感器信號(hào)的轉(zhuǎn)換和解讀有些困難。我意識(shí)到，雖然課本上講得挺清楚，但是理論結(jié)合實(shí)際的操作演示會(huì)更直觀一些。所以，我調(diào)整了教學(xué)方法，增加了實(shí)際操作環(huán)節(jié)，讓學(xué)生親手連接傳感器，觀察傳感器的反應(yīng)，這樣他們理解起來(lái)就容易多了。

在編程環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生對(duì)于編程的邏輯思維不是很適應(yīng)。我反思了一下，可能是因?yàn)樗麄冎敖佑|編程的機(jī)會(huì)不多，所以我在這里花了更多的時(shí)間來(lái)講解編程的基本概念和邏輯結(jié)構(gòu)。我還特別強(qiáng)調(diào)了編程中的“if-else”語(yǔ)句和循環(huán)結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@些是編寫(xiě)避障程序的關(guān)鍵。

在小組討論和實(shí)驗(yàn)操作中，我注意到學(xué)生的參與度非常高，他們積極地提出自己的想法，互相幫助解決問(wèn)題。這讓我很高興，因?yàn)檫@說(shuō)明我的教學(xué)設(shè)計(jì)激發(fā)了學(xué)生的主動(dòng)性和合作精神。但是，我也發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生在討論時(shí)過(guò)于依賴同伴，自己思考的時(shí)間不夠。因此，我決定在下一節(jié)課中，設(shè)置一些獨(dú)立思考的問(wèn)題，讓學(xué)生先獨(dú)立思考，然后再進(jìn)行討論。

在作業(yè)布置方面，我嘗試了不同的方式，既有基礎(chǔ)練習(xí)，也有拓展性的問(wèn)題。我發(fā)現(xiàn)，對(duì)于那些能夠完成拓展性問(wèn)題的學(xué)生，他們的學(xué)習(xí)效果更好，因?yàn)樗麄冃枰约翰殚嗁Y料，思考解決方案。這也提醒我，在今后的教學(xué)中，應(yīng)該更多地鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和探究。

1.理論與實(shí)踐的結(jié)合：理論教學(xué)是基礎(chǔ)，但實(shí)際操作更為重要。我需要確保每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都有相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生能夠更好地理解和應(yīng)用。

2.個(gè)性化教學(xué)：每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力不同，我需