第二節(jié)用開源硬件制作機器人教學(xué)設(shè)計-2025-2026學(xué)年初中信息技術(shù)粵高教版B版九年級下冊-粵高教版B版科目授課時間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級、授課課時授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）第二節(jié)用開源硬件制作機器人教學(xué)設(shè)計-2025-2026學(xué)年初中信息技術(shù)粵高教版B版九年級下冊-粵高教版B版設(shè)計意圖本節(jié)課以“用開源硬件制作機器人”為主題，旨在通過實踐活動，讓學(xué)生了解機器人制作的基本原理，培養(yǎng)動手實踐能力和創(chuàng)新意識。課程內(nèi)容與課本緊密關(guān)聯(lián)，結(jié)合實際操作，幫助學(xué)生掌握機器人制作的基本技能。核心素養(yǎng)目標培養(yǎng)學(xué)生信息意識，通過開源硬件的學(xué)習(xí)，提升學(xué)生信息獲取、處理和創(chuàng)造的能力。增強學(xué)生的計算思維，學(xué)會運用編程和硬件知識解決問題。同時，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，激發(fā)學(xué)生對科技的興趣和探索欲望。教學(xué)難點與重點1.教學(xué)重點，

①掌握開源硬件的基本組成和工作原理；

②學(xué)會使用編程語言編寫控制機器人的程序；

③能夠根據(jù)需求設(shè)計并制作簡單的機器人。

2.教學(xué)難點，

①理解和運用傳感器數(shù)據(jù)控制機器人動作；

②解決實際問題時，如何進行合理的硬件選型和程序設(shè)計；

③機器人制作過程中的調(diào)試和優(yōu)化技巧。教學(xué)資源準備1.教材：確保每位學(xué)生都有本節(jié)課所需的教材或?qū)W習(xí)資料，包括粵高教版B版九年級下冊信息技術(shù)教材。

2.輔助材料：準備與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的開源硬件介紹視頻、機器人制作步驟圖解等圖片和圖表。

3.實驗器材：提前準備Arduino開發(fā)板、傳感器模塊、電機驅(qū)動器等開源硬件，確保實驗器材的完整性和安全性。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，配備實驗操作臺，便于學(xué)生分組進行機器人制作和編程練習(xí)。教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課

詳細內(nèi)容：通過展示一些有趣的機器人視頻，引發(fā)學(xué)生對機器人的興趣，提問學(xué)生：“你們對機器人有什么了解？為什么機器人這么吸引人？”以此導(dǎo)入新課，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，用時5分鐘。

2.新課講授

①介紹開源硬件的基本組成和工作原理：通過PPT展示Arduino開發(fā)板、傳感器、執(zhí)行器等硬件組件，講解它們在機器人制作中的作用，用時10分鐘。

②編程控制機器人：介紹如何使用編程語言編寫控制機器人的程序，通過實例演示如何實現(xiàn)簡單的機器人動作，如前進、后退、轉(zhuǎn)彎等，用時10分鐘。

③傳感器應(yīng)用：講解傳感器在機器人中的應(yīng)用，如紅外傳感器、超聲波傳感器等，通過實例說明如何利用傳感器數(shù)據(jù)控制機器人動作，用時10分鐘。

3.實踐活動

①學(xué)生分組：將學(xué)生分成小組，每組配備一套開源硬件和編程軟件。

②設(shè)計機器人：每組根據(jù)所學(xué)知識，設(shè)計并繪制機器人草圖，討論所需硬件和編程邏輯。

③制作機器人：學(xué)生在指導(dǎo)下，動手制作機器人，安裝傳感器和執(zhí)行器，并編寫程序控制機器人動作。

④測試與調(diào)試：學(xué)生測試機器人功能，發(fā)現(xiàn)并解決問題，優(yōu)化機器人性能。

4.學(xué)生小組討論

舉例回答：

①如何選擇合適的傳感器？

回答：根據(jù)機器人功能和需求選擇合適的傳感器，如需要檢測距離則選擇超聲波傳感器。

②如何編寫控制程序？

回答：根據(jù)機器人動作要求，編寫相應(yīng)的控制邏輯，如使用條件語句實現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能。

③如何解決機器人制作過程中遇到的問題？

回答：查閱相關(guān)資料，與同學(xué)討論，或向老師請教，共同解決問題。

5.總結(jié)回顧

內(nèi)容：回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，強調(diào)開源硬件、編程和傳感器在機器人制作中的重要性，鼓勵學(xué)生在課后繼續(xù)探索和學(xué)習(xí)?？偨Y(jié)本節(jié)課的重難點，如傳感器應(yīng)用和程序編寫，通過實例分析，幫助學(xué)生理解和掌握，用時5分鐘。

總用時：45分鐘拓展與延伸六、拓展與延伸

1.提供與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料

-《機器人技術(shù)基礎(chǔ)》：介紹機器人技術(shù)的發(fā)展歷程、基本原理和應(yīng)用領(lǐng)域。

-《開源硬件技術(shù)與應(yīng)用》：詳細講解開源硬件的種類、特點以及在實際項目中的應(yīng)用。

-《編程入門指南》：針對不同編程語言的入門教程，幫助學(xué)生深入學(xué)習(xí)編程知識。

2.鼓勵學(xué)生進行課后自主學(xué)習(xí)和探究

-學(xué)生可以嘗試使用不同的開源硬件平臺，如RaspberryPi、BeagleBoneBlack等，進行更多樣化的機器人制作。

-鼓勵學(xué)生探索機器人視覺、語音識別等高級功能，了解相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用。

-學(xué)生可以嘗試參加機器人競賽，如RoboCup、VEX機器人競賽等，提升自己的實踐能力和團隊協(xié)作精神。

3.知識點拓展

-了解機器人控制算法，如PID控制、模糊控制等，以及它們在機器人運動控制中的應(yīng)用。

-學(xué)習(xí)機器人運動學(xué)基礎(chǔ)，包括關(guān)節(jié)運動、軌跡規(guī)劃等，為設(shè)計復(fù)雜機器人動作提供理論基礎(chǔ)。

-探索機器人傳感器融合技術(shù)，如多傳感器數(shù)據(jù)融合、傳感器標定等，提高機器人感知環(huán)境的準確性。

4.實用性拓展

-學(xué)生可以嘗試將所學(xué)知識應(yīng)用于日常生活，如設(shè)計一個自動清潔機器人，幫助家庭清潔地面。

-學(xué)習(xí)機器人編程語言，如Python、C++等，為后續(xù)學(xué)習(xí)更高級的編程技術(shù)打下基礎(chǔ)。

-探索機器人倫理問題，如機器人在社會中的角色、機器人與人類的關(guān)系等，培養(yǎng)學(xué)生的社會責任感。

5.項目案例

-學(xué)生可以嘗試設(shè)計一個基于開源硬件的智能家居系統(tǒng)，實現(xiàn)燈光控制、溫度調(diào)節(jié)等功能。

-設(shè)計一個自動導(dǎo)航的機器人，使其能夠在室內(nèi)外環(huán)境中自主移動，完成指定任務(wù)。

-制作一個能夠進行簡單人臉識別的機器人，應(yīng)用于安防、門禁等領(lǐng)域。課堂1.課堂評價

課堂評價是教學(xué)過程中不可或缺的一環(huán)，旨在實時監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，確保教學(xué)目標的達成。以下是一些具體的評價方法：

a.提問：通過課堂提問，可以檢驗學(xué)生對知識的理解和掌握程度。例如，在講解機器人編程時，可以提問學(xué)生：“如何使用循環(huán)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)機器人的重復(fù)動作？”通過學(xué)生的回答，教師可以了解他們對編程邏輯的理解。

b.觀察：教師通過觀察學(xué)生的課堂參與度、實驗操作和小組討論情況，評估學(xué)生的動手能力和團隊合作精神。例如，在學(xué)生進行機器人制作時，教師可以觀察他們是否能夠按照步驟正確連接電路，是否能夠與團隊成員有效溝通。

c.小組展示：學(xué)生分組完成機器人制作后，進行小組展示，教師可以評估學(xué)生的項目完成情況、創(chuàng)新能力和解決問題的能力。例如，在展示環(huán)節(jié)，教師可以詢問：“你們在制作過程中遇到了哪些問題？是如何解決的？”

d.測試：定期進行小測驗或單元測試，評估學(xué)生對知識的掌握程度。例如，可以出一些關(guān)于機器人編程和硬件知識的題目，讓學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)完成。

課堂評價的目的是及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)難點，調(diào)整教學(xué)策略，確保每個學(xué)生都能跟上教學(xué)進度。

2.作業(yè)評價

作業(yè)是鞏固課堂知識的重要手段，作業(yè)評價有助于學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)效果，并激勵他們繼續(xù)努力。

a.認真批改：教師對學(xué)生的作業(yè)進行認真批改，確保每個作業(yè)都能得到及時反饋。例如，在機器人編程作業(yè)中，教師需要檢查學(xué)生的代碼是否正確，邏輯是否清晰。

b.點評反饋：在批改作業(yè)的同時，教師給出具體的點評和建議，幫助學(xué)生改進不足。例如，如果學(xué)生的代碼存在錯誤，教師可以指出錯誤的原因，并提供修正的方法。

c.及時反饋：作業(yè)的反饋應(yīng)在學(xué)生提交后的第一時間進行，確保學(xué)生能夠及時了解自己的學(xué)習(xí)情況。例如，教師可以在第二天課堂上對學(xué)生的作業(yè)進行點評，并解答學(xué)生的疑問。

d.鼓勵學(xué)生：在作業(yè)評價中，教師應(yīng)注重鼓勵學(xué)生的努力和進步，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，對于完成出色的作業(yè)，教師可以給予口頭表揚或小獎勵。

通過課堂評價和作業(yè)評價，教師能夠全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，同時也為學(xué)生提供了一個展示自己學(xué)習(xí)成果的平臺。這種評價方式有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進他們的全面發(fā)展。板書設(shè)計①機器人制作基礎(chǔ)

-開源硬件簡介

-常用傳感器類型

-常用執(zhí)行器類型

-簡單電路連接方法

②機器人編程基礎(chǔ)

-編程語言簡介

-基本語法結(jié)構(gòu)

-控制語句（如循環(huán)、條件）

-傳感器數(shù)據(jù)讀取與處理

③機器人制作步驟

-設(shè)計階段：需求分析、功能規(guī)劃、草圖繪制

-制作階段：硬件選型、電路搭建、編程實現(xiàn)

-測試階段：功能測試、性能優(yōu)化、故障排除反思改進措施反思改進措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.實踐導(dǎo)向：我們的課程設(shè)計注重實踐操作，讓學(xué)生通過動手制作機器人來加深對知識的理解。這種教學(xué)方式能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的動手能力和創(chuàng)新思維。

2.跨學(xué)科融合：在課程中，我們嘗試將信息技術(shù)與物理、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識相結(jié)合，讓學(xué)生在制作機器人的過程中，綜合運用多學(xué)科知識，培養(yǎng)他們的綜合能力。

反思改進措施（二）存在主要問題

1.學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊：由于學(xué)生的背景和興趣不同，他們在學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)也存在較大差異。這給教學(xué)組織帶來了挑戰(zhàn)，需要教師更加細致地關(guān)注每個學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

2.教學(xué)資源分配不均：雖然我們提供了豐富的教學(xué)資源，但實際使用中，部分學(xué)生可能因為設(shè)備不足或操作不熟練而無法充分利用這些資源。

3.評價方式單一：目前的評價方式主要依賴于作業(yè)和測試，缺乏對學(xué)生在實踐活動中的表現(xiàn)和團隊協(xié)作能力的全面評估。

反思改進措施（三）改進措施

1.個性化教學(xué)：針對學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊的問題，我們可以采用分層教學(xué)的方法，為不同層次的學(xué)生提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)材料和指導(dǎo)，確保每個學(xué)生都能有所收獲。

2.優(yōu)化資源分配：加強教學(xué)資源的維護和管理，確保每個學(xué)生都能平等地接觸到必要的實驗器材和軟件資源。同時，鼓勵學(xué)生之間相互幫助，共同提高。

3.多元化評價方式：引入更多的評價方式，如項目展