全國川教版信息技術九年級下冊第14課《機器人實驗室綜合實踐活動：“陽光尋覓者”的制作》教學設計設計課題：科目：班級：課時：計劃1課時教師：單位：一、教材分析全國川教版信息技術九年級下冊第14課《機器人實驗室綜合實踐活動：“陽光尋覓者”的制作》教學設計設計，本課內容與課本緊密相關，結合實際教學，引導學生通過制作“陽光尋覓者”機器人，學習機器人編程與控制，提高學生的動手能力和創(chuàng)新能力。二、核心素養(yǎng)目標1.培養(yǎng)學生的信息意識，提高對信息技術應用的認識。

2.增強學生的計算思維，學會運用編程解決實際問題。

3.培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，激發(fā)對機器人制作和編程的興趣。

4.增進學生的團隊合作能力，學會與他人協(xié)作完成項目。三、教學難點與重點1.教學重點：

-理解機器人編程的基本概念和流程。

-掌握使用編程語言控制機器人執(zhí)行特定任務的技巧。

-學會編寫程序代碼，實現“陽光尋覓者”機器人的基本功能。

2.教學難點：

-程序邏輯的理解與設計：學生需要理解如何設計程序邏輯來讓機器人根據陽光的方位進行移動。

-編程調試：學生在編寫程序時可能會遇到錯誤，需要學會調試程序以解決問題。

-編程思維培養(yǎng)：學生需要將現實問題轉化為編程問題，并通過編程解決，這需要培養(yǎng)學生的抽象思維和邏輯推理能力。

-機器人硬件操作：學生需要學會使用機器人實驗室的硬件設備，包括傳感器和執(zhí)行器，這對一些學生來說可能是一個新的挑戰(zhàn)。

-團隊協(xié)作：在完成綜合實踐活動時，學生需要學會與他人合作，共同解決遇到的問題，這對學生的溝通能力和團隊協(xié)作能力提出了要求。四、教學資源-軟硬件資源：機器人實驗室設備（如Arduino板、機器人底盤、傳感器、執(zhí)行器等）

-課程平臺：學校信息平臺或在線教育平臺

-信息化資源：機器人編程軟件（如ArduinoIDE、Scratch等）

-教學手段：實物演示、小組討論、編程實踐五、教學過程1.導入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：展示一段機器人表演視頻，提問學生機器人是如何工作的，激發(fā)學生對機器人編程的興趣。

-回顧舊知：簡要回顧編程的基本概念，如變量、循環(huán)、條件語句等，為學習新的編程技巧做鋪墊。

2.新課呈現（約30分鐘）

-講解新知：

a.介紹“陽光尋覓者”機器人的設計理念和基本功能。

b.講解如何使用編程語言控制機器人移動，包括傳感器讀取和電機控制。

c.介紹編程環(huán)境，如ArduinoIDE的使用方法。

-舉例說明：

a.通過實際代碼示例展示如何編寫控制機器人移動的程序。

b.解釋代碼中的關鍵語句和函數，如`moveForward()`,`turnRight()`,`readLightSensor()`等。

-互動探究：

a.將學生分成小組，討論如何設計程序讓機器人尋找陽光。

b.每組學生嘗試編寫簡單的程序，并在小組內分享和討論。

3.編程實踐（約30分鐘）

-學生活動：

a.學生根據所學知識，獨立編寫控制機器人尋找陽光的程序。

b.學生在編程過程中遇到問題時，可以參考教師提供的示例代碼。

-教師指導：

a.教師巡視各小組，觀察學生編程過程，解答學生在編程中遇到的問題。

b.教師鼓勵學生嘗試不同的編程思路，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。

4.機器人組裝（約20分鐘）

-學生活動：

a.學生根據所學知識，組裝“陽光尋覓者”機器人。

b.學生在組裝過程中，注意傳感器的正確連接和電機的安裝。

-教師指導：

a.教師示范機器人組裝過程，強調安全注意事項。

b.教師解答學生在組裝過程中遇到的問題。

5.程序調試與優(yōu)化（約20分鐘）

-學生活動：

a.學生將編寫的程序上傳到機器人，進行調試。

b.學生根據調試結果，優(yōu)化程序，提高機器人尋找陽光的效率。

-教師指導：

a.教師指導學生如何分析調試過程中的錯誤信息。

b.教師鼓勵學生嘗試不同的調試方法，提高問題解決能力。

6.小組展示與評價（約10分鐘）

-學生活動：

a.各小組展示自己的機器人“陽光尋覓者”。

b.學生介紹自己的程序設計思路和調試過程。

-教師評價：

a.教師對學生的展示進行評價，肯定學生的努力和創(chuàng)新。

b.教師提出改進建議，幫助學生進一步提高。

7.總結與反思（約5分鐘）

-教師總結本節(jié)課的重點內容，強調編程思維和團隊協(xié)作的重要性。

-學生反思自己在學習過程中的收獲和不足，提出改進措施。六、學生學習效果學生學習效果主要體現在以下幾個方面：

1.編程能力提升：

學生通過學習“陽光尋覓者”機器人的制作，掌握了基本的編程知識和技能，能夠獨立編寫簡單的程序代碼，實現機器人的基本功能。這有助于學生提高邏輯思維能力和問題解決能力。

2.技術應用能力增強：

學生在制作過程中，學會了如何將理論知識應用到實際項目中，提高了技術應用能力。他們能夠根據需求設計程序，并解決實際問題，為將來的學習和工作打下基礎。

3.創(chuàng)新意識培養(yǎng)：

通過設計“陽光尋覓者”機器人，學生充分發(fā)揮了自己的想象力和創(chuàng)造力，提出了一系列創(chuàng)新性的解決方案。這有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

4.團隊合作能力提高：

在小組合作過程中，學生學會了與他人溝通、協(xié)作，共同完成任務。他們學會了傾聽他人的意見，尊重他人的想法，培養(yǎng)了良好的團隊合作精神。

5.實踐操作能力增強：

學生在組裝機器人過程中，學會了使用各種工具和設備，提高了實踐操作能力。這有助于學生在未來的學習和工作中，更好地適應實際工作環(huán)境。

6.信息素養(yǎng)提升：

學生通過學習信息技術，了解了信息技術的應用領域和發(fā)展趨勢，提高了信息素養(yǎng)。他們能夠利用信息技術解決生活中的問題，為個人發(fā)展奠定了基礎。

7.安全意識增強：

在機器人制作過程中，學生了解了安全操作規(guī)程，增強了安全意識。他們能夠遵守操作規(guī)范，確保自己和他人的安全。

8.跨學科知識融合：

在本課程中，學生將編程、物理、數學等學科知識進行了融合。這有助于學生形成跨學科的知識體系，提高綜合素質。

9.自主學習能力提高：

學生在完成課程任務的過程中，學會了自主學習，能夠根據自身需求查找資料、解決問題。這有助于他們在未來的學習和工作中，更好地適應不斷變化的環(huán)境。

10.適應社會發(fā)展的能力：

通過學習“陽光尋覓者”機器人的制作，學生了解了機器人技術的發(fā)展趨勢，為將來適應社會發(fā)展奠定了基礎。他們能夠把握時代脈搏，為我國科技創(chuàng)新貢獻力量。七、反思改進措施反思改進措施（一）教學特色創(chuàng)新

1.項目式學習：在“陽光尋覓者”的制作過程中，我們采用了項目式學習的方式，讓學生在真實情境中學習編程知識，這種實踐性強的教學方法能夠激發(fā)學生的學習興趣，提高他們的動手能力。

2.跨學科融合：課程設計中融入了物理、數學等學科知識，讓學生在解決實際問題的過程中，體會到跨學科知識的重要性，培養(yǎng)他們的綜合素養(yǎng)。

反思改進措施（二）存在主要問題

1.教學組織：在小組合作環(huán)節(jié)，部分學生參與度不高，可能是因為缺乏有效的分組策略和激勵機制。

2.教學評價：評價方式較為單一，主要依賴于學生的作品展示，缺乏對學生學習過程的評價，未能全面反映學生的學習情況。

3.校企合作：雖然課程設計中有與企業(yè)合作的元素，但實際操作中，與企業(yè)合作的深度和廣度還有待提高，未能充分利用企業(yè)資源為學生提供更多實踐機會。

反思改進措施（三）

1.教學組織：

-優(yōu)化分組策略，確保每個小組都有不同能力的學生，促進互補學習。

-設立激勵機制，如優(yōu)秀小組獎勵，提高學生的參與積極性。

2.教學評價：

-采用多元化的評價方式，包括過程性評價和結果性評價，全面了解學生的學習情況。

-建立學生成長檔案，記錄學生的學習過程，為學生的個性化發(fā)展提供依據。

3.校企合作：

-加強與企業(yè)聯(lián)系，拓展合作項目，為學生提供更多實習和實訓機會。

-邀請企業(yè)工程師參與課程設計，為學生提供行業(yè)前沿的技術指導和實踐經驗。

-通過校企合作，建立校外實踐基地，讓學生在真實的工作環(huán)境中提升專業(yè)技能。八、教學評價與反饋1.課堂表現：

-學生在課堂上的參與度較高，能夠積極回答問題，對機器人編程的概念和原理表現出濃厚的興趣。

-學生在編程實踐中遇到問題時，能夠主動尋求幫助，展現出良好的自主學習能力。

2.小組討論成果展示：

-小組討論過程中，學生能夠有效溝通，共同探討如何設計程序讓機器人尋找陽光。

-各小組展示的程序設計思路清晰，體現了團隊合作和創(chuàng)意思維。

3.隨堂測試：

-通過隨堂測試，評估學生對編程基礎知識的掌握程度，包括變量、循環(huán)、條件語句等。

-測試結果顯示，大部分學生對編程基礎有一定的理解，但仍有個別學生在邏輯思維和編程實踐中存在困難。

4.機器人實踐操作：

-學生在組裝機器人時，能夠按照步驟操作，正確連接傳感器和執(zhí)行器。

-通過實際操作，學生能夠將理論知識應用到實踐中，提高了動手能力。

5.教師評價與反饋：

-針對學生課堂表現，教師給予積極評價，鼓勵學生保持學習的熱情和積極性。

-對于學生在編程實踐中遇到的問題，教師及時給予指導，幫助學生理解編程邏輯。

-在小組討論環(huán)節(jié)，教師關注每個學生的發(fā)言，引導他們提出問題和解決方案。

-教師根據隨堂測試的結果，為學生提供個性化的輔導，幫助他們克服學習中的困難。

-對于學生在機器人實踐操作中的表現，教師給予肯定，并指出改進方向，如提高編程效率和優(yōu)化機器人性能。

6.學生自我評價與反饋：

-學生在課程結束后，進行自我評價，反思自己在編程學習中的收獲和不足。

-學生提出改進措施，如加強基礎知識的學習，提高編程實踐能力。

7.教學評價反饋的記錄與改進：

-教師將學生的課堂表現、小組討論成果、隨堂測試成績和機器人實踐操作情況進行記錄。

-教師根據反饋信息，分析教學效果，找出教學中的不足，制定相應的改進措施。

-教師與學生家長溝通，反饋學生的學習情況，共同關注學生的成長。板書設計①機器人編程基礎

-編程概念

-變量

-循環(huán)

-條件語句

②“陽光尋覓者”機器人設計

-傳感器：光敏傳感器

-執(zhí)行器：電機驅動

-編程目標：跟隨陽光移動

③程序設計步驟

-讀取光敏傳感器數據

-分析數據，確定機器人移動方向

-控制電機執(zhí)行動作

④機器人組裝步驟

-連接Arduino板與傳感器

-連接電機與執(zhí)行器

-測試機器人基本功能

⑤編程調試技巧

-程序邏輯分析

-錯誤排查與解決

-性能優(yōu)化課后作業(yè)1.實踐作業(yè)：

-設計一個簡單的機器人程序，使其能夠根據光線強弱自動調整亮度，當光線較暗時，機器人內部的燈亮起；當光線較亮時，燈熄滅。

-編寫代碼并解釋程序中使用的變量、條件和循環(huán)語句。

2.創(chuàng)新作業(yè)：

-考慮到機器人的移動速度可能對尋找陽光的效果有影響，設計一個程序，使得機器人能夠根據當前陽光的強度調整自己的移動速度。

-編寫代碼，并說明如何通過調整變量來控制機器人的速度。

3.綜合應用作業(yè)：

-設計一個程序，讓機器人能夠避開障礙物，同時尋找陽光。假設機器人前方有一個障礙物檢測傳感器，當檢測到障礙物時，機器人應該停止前進并轉向。

-編寫代碼，展示如何使用條件語句和循環(huán)語句來實現這一功能。

4.進階作業(yè)：

-假設機器人擁有多個傳感器，如超聲波傳感器和紅外傳感器，設計一個程序，使得機器人能夠綜合使用這些傳感器來尋找陽光并避開障礙物。

-編寫代碼，說明如何將多個傳感器的數據整合到程序中，并作出相應的決策。

5.復習鞏固作業(yè)：

-回顧本節(jié)課學到的編程知識，設計一個游戲程序，讓機器人根據玩家的指令移動，如“前進”、“后退”、“左轉”、“右轉”等。

-編寫代碼，并解釋如何使用函數和變量來控制機器人的行為。

答案示例：

1.實踐作業(yè)答案：

```python

light_level=read_light_sensor()

iflight_level<300:#假設光線強度低于300表示較暗

turn_on_light()

else:

turn_off_light()

```

2.創(chuàng)新作業(yè)答案：

```python

light_level=read_light_sensor()

speed=255iflight_level<300else100#假設最低速度為100，最高速度為255

move_robot(speed)

```

3.綜合應用作業(yè)答案：

```python

obstacle_detected=read_obstacle_sensor()

light_level=read_light_sensor()

ifobstacle_detected:

stop_robot()

turn_left()

eliflight_level<300:

turn_on_light()

else:

turn_off_light()

```

4.進階作業(yè)答案：

```python

ultrasonic_distance=read_ultrasonic_sensor()

infrared_distance=read_inf