第4章創(chuàng)意制作——機(jī)器人入門第4節(jié)循跡小車——馬達(dá)與傳感器應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)2023—2024學(xué)年河大版（2023）初中信息技術(shù)第二冊課題：科目：班級：課時：計(jì)劃1課時教師：單位：一、教學(xué)內(nèi)容分析親愛的小伙伴們，今天我們要一起走進(jìn)第4章“創(chuàng)意制作——機(jī)器人入門”的第4節(jié)“循跡小車——馬達(dá)與傳感器應(yīng)用”。這節(jié)課，我們將會揭開馬達(dá)和傳感器的神秘面紗，看看它們是如何讓我們的循跡小車跑起來的。說到這，你們還記得我們之前學(xué)過的《電路基礎(chǔ)》嗎？沒錯，今天的內(nèi)容可是和那息息相關(guān)哦！我們將會通過實(shí)際的動手操作，讓馬達(dá)和傳感器在我們的循跡小車中發(fā)揮出巨大的作用。讓我們一起期待這趟充滿樂趣的科技之旅吧！??????二、核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，通過動手實(shí)踐，激發(fā)學(xué)生對機(jī)器人技術(shù)的興趣。

2.培養(yǎng)學(xué)生的信息意識，讓學(xué)生理解傳感器在信息技術(shù)中的應(yīng)用。

3.提升學(xué)生的計(jì)算思維，讓學(xué)生掌握馬達(dá)與傳感器的基本連接和操作方法。

4.增強(qiáng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力，使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

-核心內(nèi)容：馬達(dá)與傳感器的連接與控制。

-細(xì)節(jié)說明：學(xué)生需要理解馬達(dá)的工作原理，以及如何通過傳感器讀取環(huán)境信息來控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)動。重點(diǎn)在于理解馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)控制信號，以及如何通過編寫程序來控制循跡小車按照預(yù)設(shè)路徑行駛。

-舉例解釋：例如，講解如何使用Arduino編程控制馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)，以及如何使用紅外傳感器來檢測地面上的黑線，從而實(shí)現(xiàn)小車沿著黑線移動。

2.教學(xué)難點(diǎn)

-難點(diǎn)內(nèi)容：傳感器的讀取與數(shù)據(jù)處理。

-細(xì)節(jié)說明：學(xué)生可能難以理解傳感器信號的讀取過程，以及如何將讀取到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為小車行駛的指令。難點(diǎn)在于傳感器信號的穩(wěn)定性、干擾處理以及數(shù)據(jù)處理的算法。

-舉例解釋：例如，在講解紅外傳感器的使用時，學(xué)生可能會遇到信號不穩(wěn)定導(dǎo)致小車行駛路徑偏離的問題，這就需要學(xué)生理解如何通過軟件濾波來提高信號穩(wěn)定性，以及如何調(diào)整程序來適應(yīng)不同的地面條件。四、教學(xué)方法與策略1.采用項(xiàng)目導(dǎo)向?qū)W習(xí)法，引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)際操作構(gòu)建循跡小車，讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)馬達(dá)與傳感器的應(yīng)用。

2.結(jié)合講授與實(shí)驗(yàn)，先講解馬達(dá)和傳感器的基本原理，再通過小組實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親自動手連接電路，觀察現(xiàn)象，增強(qiáng)理解。

3.利用多媒體教學(xué)，展示馬達(dá)與傳感器的工作視頻，幫助學(xué)生直觀理解其工作原理。

4.設(shè)計(jì)互動游戲環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在游戲中學(xué)習(xí)和鞏固知識，提高學(xué)習(xí)興趣和參與度。五、教學(xué)過程設(shè)計(jì)一、導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）

1.創(chuàng)設(shè)情境：展示一段機(jī)器人比賽的精彩視頻，引發(fā)學(xué)生對機(jī)器人技術(shù)的興趣。

2.提出問題：視頻中機(jī)器人是如何實(shí)現(xiàn)循跡行駛的？它們使用了哪些傳感器和馬達(dá)？

3.引導(dǎo)思考：今天我們就來學(xué)習(xí)馬達(dá)與傳感器的應(yīng)用，揭開機(jī)器人循跡行駛的奧秘。

二、講授新課（15分鐘）

1.馬達(dá)的工作原理：講解馬達(dá)的結(jié)構(gòu)、工作原理以及正反轉(zhuǎn)控制信號。

2.傳感器的作用：介紹紅外傳感器的原理、特點(diǎn)以及在循跡小車中的應(yīng)用。

3.電路連接：展示馬達(dá)與傳感器的連接方法，強(qiáng)調(diào)電路的安全性。

4.編程控制：講解Arduino編程語言的基本語法，演示如何編寫控制馬達(dá)和傳感器的程序。

三、鞏固練習(xí)（10分鐘）

1.小組討論：分組討論如何改進(jìn)循跡小車的性能，如提高速度、穩(wěn)定性等。

2.實(shí)踐操作：學(xué)生分組動手搭建循跡小車，連接馬達(dá)和傳感器，并進(jìn)行調(diào)試。

3.互幫互助：鼓勵學(xué)生互相幫助，共同解決問題。

四、課堂提問（5分鐘）

1.提問：如何判斷傳感器信號的穩(wěn)定性？

2.解答：通過軟件濾波、調(diào)整傳感器位置等方法提高信號穩(wěn)定性。

3.提問：如何使循跡小車在轉(zhuǎn)彎時更加順暢？

4.解答：調(diào)整馬達(dá)轉(zhuǎn)速、優(yōu)化程序算法等。

五、師生互動環(huán)節(jié)（5分鐘）

1.教師提問：如何實(shí)現(xiàn)循跡小車在直線行駛和轉(zhuǎn)彎時的速度控制？

2.學(xué)生回答：通過調(diào)整馬達(dá)轉(zhuǎn)速、優(yōu)化程序算法等實(shí)現(xiàn)。

3.教師點(diǎn)評：鼓勵學(xué)生積極思考，提出自己的見解。

4.教師總結(jié)：強(qiáng)調(diào)馬達(dá)與傳感器在機(jī)器人技術(shù)中的應(yīng)用，以及編程的重要性。

六、課堂小結(jié)（5分鐘）

1.回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容：馬達(dá)、傳感器、電路連接、編程控制等。

2.強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)：馬達(dá)與傳感器的連接方法、編程控制技巧。

3.布置作業(yè)：讓學(xué)生回家后繼續(xù)研究循跡小車，嘗試改進(jìn)性能。

七、課堂延伸（5分鐘）

1.教師提問：如何將循跡小車應(yīng)用于實(shí)際生活中？

2.學(xué)生討論：如智能家居、環(huán)境監(jiān)測等。

3.教師總結(jié)：鼓勵學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)意，將所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中。

整個教學(xué)過程共計(jì)45分鐘，環(huán)節(jié)緊湊，注重師生互動，培養(yǎng)學(xué)生動手實(shí)踐、創(chuàng)新思維和問題解決能力。六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-傳感器種類與應(yīng)用：介紹不同類型的傳感器及其在機(jī)器人制作中的應(yīng)用，如超聲波傳感器、紅外傳感器、光敏傳感器等。

-馬達(dá)原理與分類：深入研究不同類型馬達(dá)的工作原理和特點(diǎn)，如直流馬達(dá)、步進(jìn)馬達(dá)等。

-機(jī)器人編程基礎(chǔ)：介紹編程語言的基礎(chǔ)知識，如C語言、Python等，以及它們在機(jī)器人編程中的應(yīng)用。

-機(jī)器人競賽案例：分析國內(nèi)外機(jī)器人競賽的案例，了解機(jī)器人技術(shù)的最新發(fā)展趨勢。

2.拓展建議：

-學(xué)生可以閱讀相關(guān)科普書籍，如《機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用》、《編程從入門到精通》等，以加深對機(jī)器人技術(shù)的理解。

-鼓勵學(xué)生參加機(jī)器人制作比賽或科技創(chuàng)新活動，通過實(shí)踐提升自己的動手能力和創(chuàng)新能力。

-組織學(xué)生觀看機(jī)器人制作的紀(jì)錄片或視頻教程，如《機(jī)器人大戰(zhàn)》、《機(jī)器人總動員》等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

-建議學(xué)生關(guān)注機(jī)器人技術(shù)相關(guān)的公眾號、論壇等，了解行業(yè)動態(tài)和技術(shù)趨勢。

-鼓勵學(xué)生參加線上課程或工作坊，如慕課、編程訓(xùn)練營等，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)機(jī)器人技術(shù)相關(guān)知識。

-組織學(xué)生參觀機(jī)器人展覽或企業(yè)，實(shí)地了解機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用場景和發(fā)展前景。

-引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科學(xué)習(xí)，如結(jié)合數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)科學(xué)等知識，綜合運(yùn)用所學(xué)技能解決實(shí)際問題。

-建議學(xué)生組建學(xué)習(xí)小組，共同研究機(jī)器人項(xiàng)目，分享學(xué)習(xí)心得，互相促進(jìn)成長。

-鼓勵學(xué)生關(guān)注國內(nèi)外機(jī)器人領(lǐng)域的最新研究動態(tài)，如人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛等，為未來職業(yè)發(fā)展做好準(zhǔn)備。七、教學(xué)評價與反饋1.課堂表現(xiàn)：

-學(xué)生出勤情況：記錄學(xué)生的出勤情況，確保所有學(xué)生都能參與課堂活動。

-學(xué)生參與度：觀察學(xué)生在課堂上的參與程度，包括提問、回答問題、小組討論等。

-學(xué)生態(tài)度：評估學(xué)生對機(jī)器人技術(shù)學(xué)習(xí)的興趣和態(tài)度，以及是否能夠保持專注和積極。

2.小組討論成果展示：

-小組合作表現(xiàn)：評價學(xué)生在小組討論中的合作能力和團(tuán)隊(duì)精神。

-創(chuàng)新思維：觀察學(xué)生在討論中提出的創(chuàng)新想法和解決方案。

-解決問題的能力：評估學(xué)生是否能夠有效解決討論中遇到的問題。

3.隨堂測試：

-知識掌握情況：通過隨堂測試，檢查學(xué)生對馬達(dá)與傳感器基本原理的掌握程度。

-編程技能：評估學(xué)生編寫控制馬達(dá)和傳感器的程序的能力。

-實(shí)踐操作：觀察學(xué)生在實(shí)際搭建循跡小車過程中的操作熟練度和問題解決能力。

4.學(xué)生自評與互評：

-學(xué)生自評：鼓勵學(xué)生在課后反思自己的學(xué)習(xí)過程，包括學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)成果。

-互評：組織學(xué)生之間進(jìn)行互評，讓學(xué)生從他人的表現(xiàn)中學(xué)習(xí)，同時也提高自我評價的能力。

5.教師評價與反饋：

-針對課堂表現(xiàn)：對學(xué)生在課堂上的積極參與、正確回答問題、創(chuàng)新思維給予正面反饋，對不足之處提出建設(shè)性意見。

-針對小組討論成果展示：肯定小組合作的成功，對提出獨(dú)特解決方案的學(xué)生給予特別表揚(yáng)，對需要改進(jìn)的地方提出具體建議。

-針對隨堂測試：對測試結(jié)果進(jìn)行分析，對表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生給予鼓勵，對存在困難的學(xué)生提供個別輔導(dǎo)。

-針對學(xué)習(xí)態(tài)度：關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，對認(rèn)真學(xué)習(xí)的同學(xué)給予肯定，對態(tài)度不端正的同學(xué)進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和糾正。

-針對實(shí)踐操作：對學(xué)生的動手能力進(jìn)行評價，對能夠獨(dú)立完成操作的學(xué)生給予表揚(yáng)，對需要幫助的學(xué)生提供必要的指導(dǎo)。八、板書設(shè)計(jì)①馬達(dá)與傳感器概述

-馬達(dá)類型：直流馬達(dá)、步進(jìn)馬達(dá)

-傳感器類型：紅外傳感器、超聲波傳感器、光敏傳感器

-馬達(dá)與傳感器在機(jī)器人中的應(yīng)用

②馬達(dá)工作原理

-結(jié)構(gòu)：線圈、磁鐵、電刷

-工作原理：電磁感應(yīng)

-正反轉(zhuǎn)控制信號

③傳感