全國(guó)河大音像版初中信息技術(shù)八年級(jí)上冊(cè)第五章第一節(jié)《巡線機(jī)器人的搭建與測(cè)試》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）全國(guó)河大音像版初中信息技術(shù)八年級(jí)上冊(cè)第五章第一節(jié)《巡線機(jī)器人的搭建與測(cè)試》教學(xué)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路本節(jié)課以《巡線機(jī)器人的搭建與測(cè)試》為主題，結(jié)合全國(guó)河大音像版初中信息技術(shù)八年級(jí)上冊(cè)第五章第一節(jié)內(nèi)容，通過(guò)實(shí)際操作和理論講解相結(jié)合的方式，引導(dǎo)學(xué)生了解巡線機(jī)器人的基本原理和搭建方法，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維。教學(xué)設(shè)計(jì)注重實(shí)踐操作，強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主探究，旨在提高學(xué)生的信息技術(shù)素養(yǎng)。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析培養(yǎng)學(xué)生信息意識(shí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到信息技術(shù)在生活中的廣泛應(yīng)用；提升計(jì)算思維，通過(guò)機(jī)器人搭建過(guò)程，鍛煉學(xué)生邏輯推理和問(wèn)題解決能力；強(qiáng)化創(chuàng)新精神，鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)踐中探索和創(chuàng)造；增強(qiáng)實(shí)踐能力，通過(guò)動(dòng)手操作，提高學(xué)生的實(shí)際操作技能；促進(jìn)信息安全意識(shí)，教育學(xué)生尊重知識(shí)產(chǎn)權(quán)，正確使用信息技術(shù)。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)，

①巡線機(jī)器人電路原理的掌握，包括電源、傳感器、執(zhí)行器等元件的功能和連接方式。

②機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的搭建技巧，確保機(jī)器人能準(zhǔn)確跟隨線路前進(jìn)。

③編程調(diào)試方法，使學(xué)生學(xué)會(huì)如何通過(guò)編程控制機(jī)器人的行為。

2.教學(xué)難點(diǎn)，

①理解傳感器的工作原理，并將其與實(shí)際電路連接，解決傳感器信號(hào)讀取問(wèn)題。

②機(jī)器人路徑規(guī)劃和調(diào)整，確保機(jī)器人能在復(fù)雜環(huán)境中穩(wěn)定行走。

③代碼調(diào)試能力，學(xué)生需具備一定的編程基礎(chǔ)，能夠解決編程過(guò)程中的錯(cuò)誤和優(yōu)化程序。

④安全操作意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生正確使用電子設(shè)備和工具的習(xí)慣，預(yù)防意外事故。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有全國(guó)河大音像版初中信息技術(shù)八年級(jí)上冊(cè)教材。

2.輔助材料：準(zhǔn)備巡線機(jī)器人搭建原理圖、電路圖、編程示例等多媒體資源。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備機(jī)器人搭建所需的電子元件、電路板、傳感器、電機(jī)等。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，配備實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，確保學(xué)生能夠安全、有序地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。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)發(fā)布《巡線機(jī)器人的搭建與測(cè)試》相關(guān)PPT和視頻，明確預(yù)習(xí)目標(biāo)，如理解機(jī)器人電路的基本構(gòu)成。

設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題：提出如“如何選擇合適的傳感器？”“電路連接中需要注意哪些問(wèn)題？”等問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考。

監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過(guò)平臺(tái)查看學(xué)生提交的預(yù)習(xí)筆記，確保學(xué)生預(yù)習(xí)效果。

學(xué)生活動(dòng)：

自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生閱讀相關(guān)資料，理解機(jī)器人電路的基礎(chǔ)知識(shí)。

思考預(yù)習(xí)問(wèn)題：學(xué)生針對(duì)預(yù)習(xí)問(wèn)題進(jìn)行思考，記錄疑問(wèn)。

提交預(yù)習(xí)成果：學(xué)生提交預(yù)習(xí)筆記和疑問(wèn)列表。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：通過(guò)預(yù)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)進(jìn)行資源共享和監(jiān)控。

作用與目的：

幫助學(xué)生提前了解機(jī)器人搭建的基本概念，為課堂學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

導(dǎo)入新課：以現(xiàn)實(shí)生活中的巡線機(jī)器人案例引入，激發(fā)學(xué)生興趣。

講解知識(shí)點(diǎn)：講解巡線機(jī)器人的電路設(shè)計(jì)、傳感器工作原理等知識(shí)點(diǎn)。

組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組合作搭建巡線機(jī)器人，并測(cè)試其功能。

解答疑問(wèn)：針對(duì)學(xué)生在搭建過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行解答。

學(xué)生活動(dòng)：

聽(tīng)講并思考：學(xué)生認(rèn)真聽(tīng)講，積極思考。

參與課堂活動(dòng)：學(xué)生積極參與搭建和測(cè)試活動(dòng)。

提問(wèn)與討論：學(xué)生在活動(dòng)中提出問(wèn)題，與其他同學(xué)討論解決。

教學(xué)方法/手段/資源：

講授法：講解理論知識(shí)點(diǎn)。

實(shí)踐活動(dòng)法：通過(guò)實(shí)際操作，讓學(xué)生掌握技能。

合作學(xué)習(xí)法：通過(guò)小組合作，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

作用與目的：

通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生掌握巡線機(jī)器人的搭建和測(cè)試方法，強(qiáng)化動(dòng)手能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

布置作業(yè)：布置設(shè)計(jì)改進(jìn)巡線機(jī)器人的任務(wù)，如增加傳感器種類或優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。

提供拓展資源：推薦相關(guān)書(shū)籍和在線教程，供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：批改作業(yè)，給予學(xué)生反饋。

學(xué)生活動(dòng)：

完成作業(yè)：學(xué)生完成設(shè)計(jì)任務(wù)，提交作品。

拓展學(xué)習(xí)：學(xué)生利用拓展資源進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。

反思總結(jié)：學(xué)生反思自己的設(shè)計(jì)過(guò)程，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

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：通過(guò)反思，幫助學(xué)生提升自我學(xué)習(xí)能力。

作用與目的：

鞏固課堂所學(xué)知識(shí)，通過(guò)拓展學(xué)習(xí)，提升學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.知識(shí)掌握：

學(xué)生通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，能夠掌握巡線機(jī)器人的基本原理，了解機(jī)器人電路的設(shè)計(jì)與搭建方法。具體表現(xiàn)為：

-學(xué)生能夠識(shí)別并理解機(jī)器人電路中的主要元件，如電源、傳感器、執(zhí)行器等。

-學(xué)生能夠根據(jù)電路圖進(jìn)行實(shí)際操作，正確連接電路元件。

-學(xué)生能夠理解傳感器的工作原理，并能在實(shí)際搭建中正確使用。

2.技能提升：

本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)之一是培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，以下為學(xué)生在技能方面的提升效果：

-學(xué)生能夠獨(dú)立完成巡線機(jī)器人的搭建，包括電路連接、傳感器安裝等。

-學(xué)生能夠通過(guò)編程調(diào)試，使機(jī)器人按照預(yù)定路徑行走。

-學(xué)生能夠?qū)C(jī)器人進(jìn)行故障排除，解決簡(jiǎn)單的操作問(wèn)題。

3.創(chuàng)新思維：

通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生的創(chuàng)新思維得到鍛煉，具體表現(xiàn)在：

-學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)際需求，對(duì)巡線機(jī)器人進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，如增加新的功能模塊。

-學(xué)生在搭建過(guò)程中，能夠提出自己的創(chuàng)新想法，如優(yōu)化電路設(shè)計(jì)、改進(jìn)機(jī)器人結(jié)構(gòu)等。

-學(xué)生能夠通過(guò)團(tuán)隊(duì)協(xié)作，共同完成更復(fù)雜的機(jī)器人設(shè)計(jì)任務(wù)。

4.團(tuán)隊(duì)合作：

本節(jié)課的教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生需要分組進(jìn)行合作，以下為學(xué)生在團(tuán)隊(duì)合作方面的提升效果：

-學(xué)生能夠與團(tuán)隊(duì)成員有效溝通，共同商討搭建方案。

-學(xué)生能夠在團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮自己的專長(zhǎng)，為團(tuán)隊(duì)貢獻(xiàn)力量。

-學(xué)生能夠?qū)W會(huì)傾聽(tīng)他人意見(jiàn)，尊重團(tuán)隊(duì)合作。

5.信息素養(yǎng)：

本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容與信息技術(shù)緊密相關(guān)，以下為學(xué)生在信息素養(yǎng)方面的提升效果：

-學(xué)生能夠通過(guò)查閱資料、學(xué)習(xí)教程，了解相關(guān)技術(shù)知識(shí)。

-學(xué)生能夠運(yùn)用信息技術(shù)手段，如編程、電路設(shè)計(jì)等，解決問(wèn)題。

-學(xué)生能夠關(guān)注信息技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)的意識(shí)。

6.安全意識(shí)：

在本節(jié)課的教學(xué)過(guò)程中，教師強(qiáng)調(diào)安全意識(shí)，以下為學(xué)生在安全意識(shí)方面的提升效果：

-學(xué)生能夠正確使用實(shí)驗(yàn)器材，避免意外傷害。

-學(xué)生能夠了解電路連接中的安全注意事項(xiàng)，如避免短路、過(guò)載等。

-學(xué)生能夠關(guān)注自身和他人的安全，共同維護(hù)良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

7.學(xué)習(xí)態(tài)度：

通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度得到改善，具體表現(xiàn)為：

-學(xué)生對(duì)信息技術(shù)學(xué)科產(chǎn)生濃厚興趣，愿意主動(dòng)學(xué)習(xí)。

-學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，能夠保持積極的心態(tài)，勇于面對(duì)挑戰(zhàn)。

-學(xué)生能夠?qū)W會(huì)自我管理，合理安排學(xué)習(xí)時(shí)間。作業(yè)布置與反饋?zhàn)鳂I(yè)布置：

1.設(shè)計(jì)一份巡線機(jī)器人的電路圖，包括電源、傳感器、執(zhí)行器等元件的連接方式。要求電路圖清晰，標(biāo)注元件名稱和規(guī)格。

2.編寫(xiě)一段簡(jiǎn)單的機(jī)器人控制程序，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在直線上行走的功能。要求程序邏輯清晰，能夠根據(jù)傳感器的輸入調(diào)整機(jī)器人的方向。

3.根據(jù)實(shí)際操作過(guò)程中遇到的問(wèn)題，撰寫(xiě)一份故障排查報(bào)告。要求報(bào)告詳細(xì)描述故障現(xiàn)象、原因分析、解決措施。

作業(yè)反饋：

1.對(duì)學(xué)生的電路圖作業(yè)進(jìn)行批改，重點(diǎn)檢查以下內(nèi)容：

-電路元件的連接是否正確；

-電路圖的清晰度和標(biāo)注是否規(guī)范；

-是否根據(jù)實(shí)際情況對(duì)電路進(jìn)行了合理的優(yōu)化。

2.對(duì)學(xué)生的控制程序作業(yè)進(jìn)行批改，重點(diǎn)關(guān)注以下方面：

-程序的邏輯是否正確；

-是否能夠根據(jù)傳感器的輸入調(diào)整機(jī)器人的行為；

-代碼的規(guī)范性，如命名、注釋等。

3.對(duì)學(xué)生的故障排查報(bào)告進(jìn)行批改，檢查以下內(nèi)容：

-故障現(xiàn)象描述是否準(zhǔn)確；

-原因分析是否合理；

-解決措施是否有效。

具體反饋建議如下：

電路圖作業(yè)：

-對(duì)連接錯(cuò)誤的地方進(jìn)行標(biāo)記，并提示學(xué)生重新檢查；

-對(duì)標(biāo)注不規(guī)范的地方提出修改建議，如統(tǒng)一使用標(biāo)準(zhǔn)的電路圖符號(hào)；

-對(duì)于電路優(yōu)化的部分，鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的想法，并提供可能的改進(jìn)方案。

控制程序作業(yè)：

-對(duì)邏輯錯(cuò)誤的部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，并指導(dǎo)學(xué)生修改；

-對(duì)程序的可讀性提出建議，如改進(jìn)變量命名、增加必要的注釋；

-對(duì)程序的性能提出改進(jìn)意見(jiàn)，如優(yōu)化算法、減少冗余代碼。

故障排查報(bào)告：

-對(duì)故障現(xiàn)象描述不清的地方進(jìn)行追問(wèn)，確保學(xué)生準(zhǔn)確理解問(wèn)題；

-對(duì)原因分析不全面的地方提出補(bǔ)充，幫助學(xué)生形成系統(tǒng)的思維；

-對(duì)解決措施不夠有效的部分提出改進(jìn)方案，引導(dǎo)學(xué)生思考問(wèn)題的根本原因。課后作業(yè)1.設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的巡線機(jī)器人電路圖，包括電源、傳感器、電機(jī)和連接線。要求：

-選擇合適的傳感器和電機(jī)。

-設(shè)計(jì)電路圖，確保電路連接正確。

-注明電源電壓和元件規(guī)格。

答案示例：


2.編寫(xiě)一個(gè)控制巡線機(jī)器人按照預(yù)定路徑行走的程序。假設(shè)使用的是Arduino平臺(tái)，編寫(xiě)以下代碼片段：

```cpp

intsensorPin=A0;//傳感器連接到A0引腳

intmotorPin1=9;//電機(jī)1連接到9號(hào)引腳

intmotorPin2=10;//電機(jī)2連接到10號(hào)引腳

voidsetup(){

pinMode(sensorPin,INPUT);

pinMode(motorPin1,OUTPUT);

pinMode(motorPin2,OUTPUT);

}

voidloop(){

intsensorValue=analogRead(sensorPin);

if(sensorValue<500){//假設(shè)傳感器輸出低于500表示檢測(cè)到線

//機(jī)器人前進(jìn)

digitalWrite(motorPin1,HIGH);

digitalWrite(motorPin2,LOW);

}else{

//機(jī)器人停止

digitalWrite(motorPin1,LOW);

digitalWrite(motorPin2,LOW);

}

}

```

請(qǐng)解釋代碼中`sensorValue`的作用，并說(shuō)明如何調(diào)整程序使機(jī)器人能夠左右調(diào)整方向。

答案示例：

`sensorValue`用于讀取傳感器輸入的模擬電壓值，這個(gè)值可以根據(jù)傳感器的類型和實(shí)際電路進(jìn)行調(diào)整。要使機(jī)器人左右調(diào)整方向，可以通過(guò)增加額外的邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如：

```cpp

//增加一個(gè)變量用于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)向的方向

intdirection=1;//1表示向左，-1表示向右

if(sensorValue<500){

if(direction==1){

//向左調(diào)整方向

digitalWrite(motorPin1,LOW);

digitalWrite(motorPin2,HIGH);

}else{

//向右調(diào)整方向

digitalWrite(motorPin1,HIGH);

digitalWrite(motorPin2,LOW);

}

}

```

3.如果巡線機(jī)器人需要克服一個(gè)小斜坡，你需要修改程序來(lái)確保機(jī)器人能夠順利通過(guò)。請(qǐng)說(shuō)明你需要進(jìn)行的修改，并解釋原因。

答案示例：

為了使機(jī)器人能夠順利通過(guò)小斜坡，我們需要在程序中增加一個(gè)檢測(cè)斜坡的功能，并在檢測(cè)到斜坡時(shí)增加一定的動(dòng)力輸出。例如：

```cpp

intslopeSensorPin=A1;//斜坡傳感器連接到A1引腳

//...

voidloop(){

intsensorValue=analogRead(sensorPin);

intslopeValue=analogRead(slopeSensorPin);

if(sensorValue<500){

if(slopeValue<500){

//斜坡上，增加動(dòng)力輸出

analogWrite(motorPin1,200);//增加電機(jī)1的輸出

analogWrite(motorPin2,200);//增加電機(jī)2的輸出

}else{

//普通路徑

//...(原有程序代碼)

}

}else{

//...(機(jī)器人停止的代碼)

}

}

```

4.在搭建巡線機(jī)器人時(shí)，遇到了一個(gè)問(wèn)題：當(dāng)傳感器接觸到地面時(shí)，電機(jī)無(wú)法正常工作。請(qǐng)分析可能的原因，并提出解決方案。

答案示例：

可能的原因包括傳感器接觸不良或接地不良。解決方案如下：

-檢查傳感器的引腳是否干凈且連接緊密。

-確保傳感器的接地線正確連接到地線。

-如果傳感器仍然無(wú)法正常工作，考慮更換傳感器或檢查電路板的其他部分。

5.在測(cè)試巡線機(jī)器人時(shí)，發(fā)現(xiàn)機(jī)器人在遇到交叉路徑時(shí)無(wú)法正確判斷方向。請(qǐng)?zhí)岢龈倪M(jìn)方案，并說(shuō)明如何實(shí)施。

答案示例：

改進(jìn)方案包括增加更多的傳感器或優(yōu)化現(xiàn)有傳感器的讀取邏輯。實(shí)施步驟如下：

-增加兩個(gè)額外的傳感器，分別位于機(jī)器人的前后方向，用于檢測(cè)交叉路徑。

-使用一個(gè)狀態(tài)機(jī)來(lái)管理機(jī)器人的行為，根據(jù)傳感器的輸入調(diào)整機(jī)器人的方向。

-修改程序，在交叉路徑檢測(cè)到時(shí)，根據(jù)前后傳感器的輸入決定機(jī)器人的轉(zhuǎn)向。教學(xué)反思與總結(jié)嗯，這節(jié)課過(guò)得真快啊，回想一下，我覺(jué)得自己在教學(xué)方法和策略上還是有些得意的，但也存在一些不足，我想和大家分享一下。

首先，我覺(jué)得這節(jié)課的教學(xué)效果還是不錯(cuò)的。同學(xué)們對(duì)巡線機(jī)器人的搭建和測(cè)試表現(xiàn)出了濃厚的興趣，很多同學(xué)都能積極參與到課堂活動(dòng)中來(lái)。在知識(shí)方面，大家基本掌握了巡線機(jī)器人的電路原理和搭建方法，這對(duì)于他們今后的學(xué)習(xí)和實(shí)踐都是非常有幫助的。

不過(guò)，我也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題。比如，有些同學(xué)在搭建電路時(shí)，對(duì)元件的識(shí)別和連接不是很熟練，導(dǎo)致電路搭建出錯(cuò)。這可能是因?yàn)樗麄冊(cè)谡n前預(yù)習(xí)不夠充分，或者是對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解不夠深入。所以，我覺(jué)得在今后的教學(xué)中，我們需要更加重視學(xué)生的預(yù)習(xí)工作，確保他們能夠在課前對(duì)知識(shí)點(diǎn)有一個(gè)基本的了解。

再比如，我在講解傳感器的工作原理時(shí)，可能沒(méi)有用足夠直觀的方式去講解，導(dǎo)致一些同學(xué)理解起來(lái)比較困難。這說(shuō)明我在教學(xué)方法上還需要更多的改進(jìn)。以后，我會(huì)嘗試使用更多樣的教學(xué)方法，比如通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示