深圳市青少年宮spike機(jī)器人課程第二十二課直升機(jī)-教學(xué)設(shè)計(jì)科目授課時(shí)間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級(jí)、授課課時(shí)授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）深圳市青少年宮spike機(jī)器人課程第二十二課直升機(jī)-教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容深圳市青少年宮spike機(jī)器人課程第二十二課直升機(jī)-教學(xué)設(shè)計(jì)

教材章節(jié)：第二十二章機(jī)器人控制與編程

內(nèi)容：本節(jié)課將教授學(xué)生如何使用spike機(jī)器人實(shí)現(xiàn)直升機(jī)的控制與編程。包括直升機(jī)的搭建、編程邏輯設(shè)計(jì)、飛行控制以及故障排除等。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生將掌握直升機(jī)的搭建方法，學(xué)會(huì)編寫控制程序，并能夠?qū)崿F(xiàn)直升機(jī)的穩(wěn)定飛行。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.創(chuàng)新思維：通過設(shè)計(jì)直升機(jī)程序，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維和問題解決能力。

2.技術(shù)應(yīng)用：學(xué)習(xí)使用spike機(jī)器人，提高學(xué)生對(duì)機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用能力和實(shí)踐操作技能。

3.信息處理：掌握編程基礎(chǔ)，提升學(xué)生處理信息、編碼和解碼的能力。

4.合作學(xué)習(xí)：在小組活動(dòng)中，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和溝通協(xié)作能力。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：

學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中已經(jīng)掌握了基礎(chǔ)的機(jī)器人搭建知識(shí)和簡(jiǎn)單的編程邏輯。他們能夠使用spike機(jī)器人的基本組件進(jìn)行搭建，并了解基礎(chǔ)的編程語言和指令。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

學(xué)生對(duì)機(jī)器人技術(shù)和編程表現(xiàn)出濃厚的興趣，他們喜歡動(dòng)手操作和實(shí)踐。學(xué)習(xí)能力方面，部分學(xué)生可能具有較強(qiáng)的邏輯思維和編程天賦，能夠快速掌握編程技巧；而其他學(xué)生可能需要更多的時(shí)間和指導(dǎo)。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，學(xué)生中既有偏好獨(dú)立學(xué)習(xí)、善于觀察和總結(jié)的，也有更傾向于團(tuán)隊(duì)合作、通過交流學(xué)習(xí)的。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

學(xué)生在編程時(shí)可能會(huì)遇到邏輯錯(cuò)誤、程序編寫困難等問題。對(duì)于直升機(jī)編程，學(xué)生可能難以理解飛行控制算法，或者在實(shí)際操作中難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的飛行效果。此外，由于編程涉及多個(gè)步驟和細(xì)節(jié)，學(xué)生可能在實(shí)際操作中感到繁瑣和挫敗。針對(duì)這些困難，教師需要提供適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和幫助，幫助學(xué)生逐步克服挑戰(zhàn)。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都擁有《Spike機(jī)器人課程》教材，包含本節(jié)課所需的直升機(jī)搭建和編程指導(dǎo)。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與直升機(jī)編程相關(guān)的圖片、圖表和教學(xué)視頻，以幫助學(xué)生理解和學(xué)習(xí)編程邏輯。

3.實(shí)驗(yàn)器材：檢查spike機(jī)器人套件，確保所有組件完整，電池充足，并確保實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)的安全性和穩(wěn)定性。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，提供充足的空間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，確保學(xué)生能夠舒適地進(jìn)行直升機(jī)搭建和編程練習(xí)。教學(xué)過程一、導(dǎo)入（約5分鐘）

1.激發(fā)興趣：通過展示直升機(jī)的飛行視頻，激發(fā)學(xué)生對(duì)本節(jié)課的興趣，提問學(xué)生：“你們知道直升機(jī)是如何飛行的嗎？”

2.回顧舊知：引導(dǎo)學(xué)生回顧上一節(jié)課學(xué)到的機(jī)器人搭建和編程知識(shí)，為學(xué)習(xí)本節(jié)課的內(nèi)容做好鋪墊。

二、新課呈現(xiàn)（約20分鐘）

1.講解新知：詳細(xì)講解直升機(jī)的搭建步驟、編程邏輯和飛行控制原理。

2.舉例說明：以一個(gè)簡(jiǎn)單的直升機(jī)飛行程序?yàn)槔?，講解如何編寫程序?qū)崿F(xiàn)直升機(jī)的起飛、飛行和降落。

3.互動(dòng)探究：分組討論，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)直升機(jī)的飛行程序，并嘗試在spike機(jī)器人上實(shí)現(xiàn)。

三、鞏固練習(xí)（約30分鐘）

1.學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生分組進(jìn)行直升機(jī)搭建和編程練習(xí)，教師巡視指導(dǎo)。

2.教師指導(dǎo)：針對(duì)學(xué)生在搭建和編程過程中遇到的問題，及時(shí)給予指導(dǎo)和幫助。

四、實(shí)踐操作（約40分鐘）

1.學(xué)生分組進(jìn)行直升機(jī)飛行實(shí)驗(yàn)，觀察直升機(jī)的飛行效果。

2.教師組織學(xué)生分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果，討論飛行過程中遇到的問題及解決方案。

五、總結(jié)與反思（約10分鐘）

1.教師總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)直升機(jī)編程的關(guān)鍵點(diǎn)和注意事項(xiàng)。

2.學(xué)生分享學(xué)習(xí)心得，反思自己在搭建和編程過程中的收獲與不足。

六、課后作業(yè)（約20分鐘）

1.學(xué)生根據(jù)本節(jié)課所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立完成一個(gè)直升機(jī)的飛行程序設(shè)計(jì)。

2.教師布置課后作業(yè)，要求學(xué)生將程序上傳至學(xué)習(xí)平臺(tái)，以便教師批改和反饋。

七、教學(xué)評(píng)價(jià)（約5分鐘）

1.教師通過觀察學(xué)生的課堂表現(xiàn)、實(shí)踐操作和作業(yè)完成情況，評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

2.學(xué)生自評(píng)和互評(píng)，提高學(xué)生的自我反思和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

八、教學(xué)延伸（約5分鐘）

1.教師介紹直升機(jī)的歷史和發(fā)展，激發(fā)學(xué)生對(duì)航空領(lǐng)域的興趣。

2.鼓勵(lì)學(xué)生課后查閱資料，了解更多關(guān)于直升機(jī)和機(jī)器人編程的知識(shí)。

整個(gè)教學(xué)過程注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，通過分組討論、實(shí)踐操作和課后作業(yè)，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維。學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果

1.技術(shù)操作能力提升：

學(xué)生通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，能夠熟練地使用spike機(jī)器人的搭建工具和編程軟件。他們掌握了直升機(jī)的搭建步驟，包括組裝機(jī)身、安裝螺旋槳和調(diào)整平衡等，這些技能的掌握不僅提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，也為他們?nèi)蘸筮M(jìn)行更復(fù)雜的機(jī)器人項(xiàng)目打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.編程邏輯理解：

學(xué)生在本節(jié)課中學(xué)習(xí)了直升機(jī)飛行控制的編程邏輯，包括起飛、懸停、前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向等指令的編寫。通過實(shí)際操作，學(xué)生能夠理解編程中條件語句、循環(huán)語句和變量使用的重要性，提高了邏輯思維和問題解決能力。

3.創(chuàng)新與設(shè)計(jì)能力：

學(xué)生在完成直升機(jī)編程任務(wù)的過程中，需要?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)飛行路徑和程序邏輯。這促使學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造性思維，設(shè)計(jì)出獨(dú)特的飛行程序，從而提高了他們的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

4.團(tuán)隊(duì)合作與溝通：

在小組合作中，學(xué)生需要共同討論、分工合作，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和溝通能力。通過討論解決編程中的問題，學(xué)生學(xué)會(huì)了如何有效地表達(dá)自己的想法，并傾聽他人的意見。

5.問題解決能力：

學(xué)生在搭建和編程過程中會(huì)遇到各種問題，如程序錯(cuò)誤、飛行不穩(wěn)定等。通過分析和解決這些問題，學(xué)生的分析問題和解決問題的能力得到了顯著提升。

6.跨學(xué)科知識(shí)運(yùn)用：

本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容涉及物理、數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題，實(shí)現(xiàn)了跨學(xué)科知識(shí)的運(yùn)用。

7.安全意識(shí)培養(yǎng)：

在直升機(jī)搭建和編程過程中，學(xué)生需要遵守安全操作規(guī)程，如正確使用工具、注意電路安全等。這有助于學(xué)生樹立安全意識(shí)，養(yǎng)成良好的安全習(xí)慣。

8.自主學(xué)習(xí)與探究：

學(xué)生在完成課后作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)，需要自主查閱資料、探索問題解決方案。這種自主學(xué)習(xí)的方式培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和探究精神。

9.學(xué)習(xí)興趣與動(dòng)力：

通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)機(jī)器人技術(shù)和編程產(chǎn)生了濃厚的興趣，這種興趣將激發(fā)他們進(jìn)一步學(xué)習(xí)和探索的欲望。

10.適應(yīng)社會(huì)需求：

隨著科技的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)和編程能力在社會(huì)中的需求日益增加。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生為將來的職業(yè)發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)，提高了適應(yīng)社會(huì)需求的能力。板書設(shè)計(jì)①直升機(jī)搭建步驟：

-機(jī)身組裝

-螺旋槳安裝

-平衡調(diào)整

②編程邏輯概述：

-起飛指令

-懸停指令

-前進(jìn)、后退指令

-轉(zhuǎn)向指令

③安全操作要點(diǎn)：

-使用工具規(guī)范

-電路連接安全

-搭建穩(wěn)定性檢查

④編程關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)：

-條件語句

-循環(huán)語句

-變量使用

⑤實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：

-直升機(jī)飛行環(huán)境

-飛行高度控制

-程序調(diào)試方法

⑥團(tuán)隊(duì)合作與溝通：

-分工合作

-問題討論

-溝通表達(dá)技巧

⑦學(xué)習(xí)目標(biāo)總結(jié)：

-掌握直升機(jī)搭建

-理解編程邏輯

-提升問題解決能力教學(xué)反思與總結(jié)今天的直升機(jī)編程課，讓我有很多收獲，也有不少反思。

首先，我覺得今天的教學(xué)效果還是不錯(cuò)的。學(xué)生們?cè)诖罱ㄖ鄙龣C(jī)的過程中，表現(xiàn)出了很高的積極性，他們能夠按照步驟一步步完成，這在一定程度上反映了他們對(duì)機(jī)器人技術(shù)的興趣。在編程環(huán)節(jié)，雖然有些學(xué)生遇到了困難，但在我的指導(dǎo)下，他們也都能夠克服，最終實(shí)現(xiàn)了直升機(jī)的飛行。這說明我在教學(xué)方法上還是有一定成效的。

在教學(xué)過程中，我注意到以下幾點(diǎn)：

①激發(fā)興趣是關(guān)鍵。我通過展示直升機(jī)飛行的視頻，激發(fā)了學(xué)生的興趣，讓他們對(duì)課程內(nèi)容產(chǎn)生了好奇心。這讓我意識(shí)到，在教學(xué)中，找到合適的導(dǎo)入方式非常重要。

②適時(shí)指導(dǎo)是必要的。在編程過程中，我及時(shí)給予學(xué)生指導(dǎo)，幫助他們解決問題。我發(fā)現(xiàn)，對(duì)于一些編程概念，學(xué)生們需要反復(fù)講解才能理解，因此，我在教學(xué)中注重了反復(fù)強(qiáng)調(diào)和示范。

③團(tuán)隊(duì)合作很重要。在小組討論和合作搭建直升機(jī)的過程中，學(xué)生們學(xué)會(huì)了如何與他人溝通、協(xié)作。這讓我感到欣慰，因?yàn)閳F(tuán)隊(duì)合作能力的培養(yǎng)是學(xué)生成長的重要一環(huán)。

當(dāng)然，在教學(xué)過程中也存在一些不足：

①時(shí)間分配不夠合理。由于學(xué)生們的反應(yīng)速度和接受能力不同，我在講解新知時(shí)，有時(shí)候會(huì)占用過多時(shí)間，導(dǎo)致練習(xí)環(huán)節(jié)時(shí)間不足。

②個(gè)別學(xué)生基礎(chǔ)薄弱。在編程環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生的編程基礎(chǔ)比較薄弱，這導(dǎo)致他們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中遇到了很大困難。對(duì)此，我需要在今后的教學(xué)中，針對(duì)不同層次的學(xué)生，采取差異化的教學(xué)方法。

針對(duì)以上問題，我提出以下改進(jìn)措施：

①優(yōu)化教學(xué)計(jì)劃，合理分配時(shí)間。在今后的教學(xué)中，我會(huì)更加注重時(shí)間管理，確保每個(gè)環(huán)節(jié)都有足夠的時(shí)間讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐和練習(xí)。

②針對(duì)不同層次的學(xué)生，制定差異化的教學(xué)方案。對(duì)于基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，我會(huì)提供更多的個(gè)別輔導(dǎo)，幫助他們逐步提高。

③加強(qiáng)課堂互動(dòng)，提高學(xué)生的參與度。在今后的教學(xué)中，我會(huì)更多地鼓勵(lì)學(xué)生提問、表達(dá)自己的想法，從而提高他們的學(xué)習(xí)興趣和積極性。課后作業(yè)1.編程任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)直升機(jī)飛行程序，實(shí)現(xiàn)以下功能：

-直升機(jī)從地面起飛，懸停一段時(shí)間。

-直升機(jī)向前飛行10秒，然后轉(zhuǎn)向90度。

-直升機(jī)繼續(xù)飛行10秒，然后降落。

-程序結(jié)束前，直升機(jī)再次懸停。

答案示例：

```python

fromspikeimportMotor,wait

#定義直升機(jī)上升和下降的函數(shù)

deftake_off():

Motor.A.run_for_seconds(1)#上升1秒

defland():

Motor.A.run_for_seconds(1)#下降1秒

#定義直升機(jī)飛行的函數(shù)

deffly_forward():

Motor.A.run_for_seconds(10)#向前飛行10秒

defturn_right():

Motor.A.run_for_seconds(2)#轉(zhuǎn)向2秒

#執(zhí)行飛行程序

take_off()

wait(2)#懸停2秒

fly_forward()

turn_right()

fly_forward()

land()

```

2.故障排除：在直升機(jī)飛行過程中，出現(xiàn)以下問題，請(qǐng)分析原因并提出解決方案。

-直升機(jī)起飛后無法懸停。

-直升機(jī)飛行過程中突然下降。

-直升機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)速度過快。

答案示例：

-無法懸停：檢查螺旋槳是否平衡，電池電量是否充足，編程邏輯是否正確。

-突然下降：檢查螺旋槳方向是否正確，編程中是否有錯(cuò)誤導(dǎo)致下降指令被誤觸發(fā)。

-速度過快：調(diào)整轉(zhuǎn)向時(shí)的編程參數(shù)，減少轉(zhuǎn)向速度。

3.創(chuàng)新設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)一個(gè)直升機(jī)飛行程序，使其能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：

-直升機(jī)在飛行過程中，根據(jù)預(yù)設(shè)的路徑進(jìn)行自動(dòng)飛行。

-直升機(jī)在遇到障礙物時(shí)，能夠自動(dòng)避開并繼續(xù)飛行。

答案示例：

```python

fromspikeimportMotor,wait,ProximitySensor

#定義直升機(jī)飛行的函數(shù)

deffly_path():

#預(yù)設(shè)路徑點(diǎn)

path_points=[(10,0),(10,10),(0,10),(0,0)]

forpointinpath_points:

Motor.A.run_to_position(point[0])#到達(dá)指定位置

wait(2)#懸停2秒

ifProximitySensor.get_value()>0:#檢測(cè)到障礙物

Motor.A.run_to_position(point[0]+5)#調(diào)整路徑

wait(2)#懸停2秒

Motor.A.run_to_position(point[1])#到達(dá)下一個(gè)位置

wait(2)#懸停2秒

#執(zhí)行飛行程序

fly_path()

```

4.編程挑戰(zhàn)：編寫一個(gè)直升機(jī)飛行程序，使其能夠在飛行過程中，根據(jù)地面上的顏色傳感器讀取的顏色信息，調(diào)整飛行路徑。

答案示例：

```python

fromspikeimportMotor,wait,ColorSensor

#定義直升機(jī)飛行的函數(shù)

deffly_based_on_color():

whileTrue:

color=ColorSensor.get_color()

ifcolor==ColorSensor.COLOR_RED:

Motor.A.run_to_position(10)#飛向紅色區(qū)域

elifcolor==ColorSensor.COLOR_GREEN:

Motor.A.run_to_position(5)#飛向綠色區(qū)域

elifcolor==ColorSensor.COLOR_BLUE:

Motor.A.run_to_position(0)#飛向藍(lán)色區(qū)域

wait(1)