第2單元第9課《循線而走--地面?zhèn)鞲衅骱蜋C(jī)器人的循線行走》-教學(xué)設(shè)計(jì)清華大學(xué)版（2012）初中信息技術(shù)九年級下冊科目授課時(shí)間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級、授課課時(shí)授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）第2單元第9課《循線而走--地面?zhèn)鞲衅骱蜋C(jī)器人的循線行走》-教學(xué)設(shè)計(jì)清華大學(xué)版（2012）初中信息技術(shù)九年級下冊教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容：本節(jié)課主要講解地面?zhèn)鞲衅骱蜋C(jī)器人的循線行走原理，包括傳感器的工作原理、循線算法等。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系：本節(jié)課內(nèi)容與九年級下冊信息技術(shù)教材第2單元第9課《循線而走--地面?zhèn)鞲衅骱蜋C(jī)器人的循線行走》相關(guān)聯(lián)，學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中已經(jīng)掌握了傳感器的基本概念和簡單應(yīng)用，為本節(jié)課的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生信息意識(shí)，通過地面?zhèn)鞲衅骱蜋C(jī)器人循線行走的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到信息技術(shù)在解決實(shí)際問題中的應(yīng)用價(jià)值。提升學(xué)生的計(jì)算思維，通過分析循線算法，鍛煉學(xué)生邏輯推理和問題解決能力。增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)簡單的循線機(jī)器人，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作和創(chuàng)新能力。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)，通過小組討論和協(xié)作完成項(xiàng)目，提高學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

-地面?zhèn)鞲衅鞯墓ぷ髟恚褐攸c(diǎn)講解紅外傳感器、光電傳感器等地面?zhèn)鞲衅鞯脑?，以及它們?nèi)绾胃兄孛嫔系念伾蚬饩€變化。

-循線算法的原理：強(qiáng)調(diào)循線算法的基本概念，包括顏色識(shí)別、光線檢測等，并舉例說明如何通過算法實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的循線行走。

-機(jī)器人編程實(shí)踐：通過實(shí)際編程，讓學(xué)生掌握如何編寫簡單的循線程序，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的循線行走。

2.教學(xué)難點(diǎn)

-傳感器信號處理：難點(diǎn)在于理解傳感器信號如何被計(jì)算機(jī)處理，以及如何將處理后的信號轉(zhuǎn)換為機(jī)器人的行動(dòng)指令。

-循線算法的調(diào)試：學(xué)生在編程過程中可能會(huì)遇到傳感器信號不穩(wěn)定、循線精度不夠等問題，難點(diǎn)在于如何通過調(diào)試算法和傳感器參數(shù)來優(yōu)化循線效果。

-機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制：難點(diǎn)在于理解機(jī)器人如何根據(jù)循線算法的指令進(jìn)行精確的運(yùn)動(dòng)控制，包括速度、轉(zhuǎn)向等參數(shù)的調(diào)整。

-團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通：在小組合作完成項(xiàng)目時(shí)，難點(diǎn)在于如何有效溝通、分工合作，確保每個(gè)成員都能在項(xiàng)目中發(fā)揮自己的作用。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：

1.講授法：用于講解傳感器原理和循線算法的基本概念，幫助學(xué)生建立知識(shí)框架。

2.討論法：通過小組討論，讓學(xué)生分享對傳感器應(yīng)用和循線問題的理解，促進(jìn)思維碰撞。

3.實(shí)驗(yàn)法：引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)際操作，如搭建循線機(jī)器人模型，親身體驗(yàn)編程和調(diào)試過程。

教學(xué)手段：

1.多媒體演示：利用PPT展示傳感器工作原理和循線算法的動(dòng)畫，增強(qiáng)直觀性。

2.教學(xué)軟件應(yīng)用：使用編程軟件進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中練習(xí)編程。

3.實(shí)物展示：展示實(shí)際傳感器和機(jī)器人模型，讓學(xué)生直觀感受技術(shù)應(yīng)用。教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課

（教師）同學(xué)們，今天我們要學(xué)習(xí)的是《循線而走--地面?zhèn)鞲衅骱蜋C(jī)器人的循線行走》。在日常生活中，我們經(jīng)?？吹綑C(jī)器人或自動(dòng)化設(shè)備在特定的路徑上行走，它們是如何做到的呢？今天，我們就來揭開這個(gè)神秘的面紗。

（學(xué)生）期待地聽著，對機(jī)器人循線行走充滿了好奇。

二、新課講授

1.地面?zhèn)鞲衅鞯墓ぷ髟?/p>

（教師）首先，我們來了解一下地面?zhèn)鞲衅鞯墓ぷ髟?。這里我們以紅外傳感器為例，它通過發(fā)射和接收紅外線來感知地面上的變化。

（學(xué)生）認(rèn)真聽講，并拿出筆記本記錄紅外傳感器的原理。

2.循線算法的原理

（教師）接下來，我們探討一下循線算法的原理。循線算法主要是通過檢測地面顏色或光線的變化，來控制機(jī)器人沿特定路徑行走。

（學(xué)生）思考并提問，對循線算法的概念有了初步理解。

3.機(jī)器人編程實(shí)踐

（教師）現(xiàn)在，讓我們動(dòng)手實(shí)踐一下。我將指導(dǎo)你們編寫一個(gè)簡單的循線程序，讓機(jī)器人沿著指定的路徑行走。

（學(xué)生）興奮地打開電腦，準(zhǔn)備開始編程。

三、課堂實(shí)踐

1.編程指導(dǎo)

（教師）首先，我們需要設(shè)置傳感器的輸入端口，然后編寫檢測地面顏色變化的代碼。接下來，根據(jù)算法，我們還需要編寫控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的代碼。

（學(xué)生）按照老師的指導(dǎo)，逐步編寫程序。

2.調(diào)試與優(yōu)化

（教師）編寫完程序后，我們需要在模擬環(huán)境中運(yùn)行程序，觀察機(jī)器人的循線效果。如果出現(xiàn)偏差，我們需要調(diào)試傳感器參數(shù)或算法。

（學(xué)生）仔細(xì)觀察程序運(yùn)行結(jié)果，根據(jù)反饋調(diào)整程序。

四、小組合作

1.分組討論

（教師）現(xiàn)在，請同學(xué)們分成小組，共同完成一個(gè)循線機(jī)器人項(xiàng)目。每個(gè)小組需要設(shè)計(jì)、搭建一個(gè)循線機(jī)器人，并編寫程序使其能夠沿指定路徑行走。

（學(xué)生）迅速分組，開始討論和設(shè)計(jì)循線機(jī)器人。

2.項(xiàng)目實(shí)施

（教師）在實(shí)施過程中，我會(huì)巡視各小組，解答你們在設(shè)計(jì)和編程過程中遇到的問題。

（學(xué)生）積極提問，共同解決問題。

五、課堂總結(jié)

1.回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容

（教師）同學(xué)們，今天我們學(xué)習(xí)了地面?zhèn)鞲衅鞯墓ぷ髟?、循線算法的原理以及機(jī)器人編程實(shí)踐。你們覺得這些知識(shí)有什么實(shí)際應(yīng)用價(jià)值呢？

（學(xué)生）積極回答，分享自己對循線技術(shù)的理解。

2.鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)探索

（教師）循線技術(shù)只是機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)方面，希望你們在今后的學(xué)習(xí)中，繼續(xù)探索更多有趣的知識(shí)。

（學(xué)生）充滿信心，期待繼續(xù)學(xué)習(xí)。

六、課后作業(yè)

1.完成循線機(jī)器人項(xiàng)目

（教師）請同學(xué)們課后繼續(xù)完善循線機(jī)器人項(xiàng)目，并嘗試調(diào)整傳感器參數(shù)和算法，以提高循線精度。

（學(xué)生）認(rèn)真思考，開始準(zhǔn)備課后作業(yè)。

2.查閱相關(guān)資料

（教師）課后，請同學(xué)們查閱一些關(guān)于循線技術(shù)的資料，了解其應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢。

（學(xué)生）點(diǎn)頭表示明白，開始查閱資料。

七、課堂反思

1.教師反思

（教師）今天的教學(xué)過程中，我發(fā)現(xiàn)同學(xué)們對循線技術(shù)非常感興趣，但在編程實(shí)踐中，部分同學(xué)遇到了一些困難。在今后的教學(xué)中，我將更加注重培養(yǎng)學(xué)生的編程能力和解決問題的能力。

2.學(xué)生反思

（學(xué)生）今天的學(xué)習(xí)讓我對循線技術(shù)有了更深入的了解，也學(xué)會(huì)了如何編寫簡單的循線程序。在今后的學(xué)習(xí)中，我會(huì)更加努力，不斷提高自己的編程能力。知識(shí)點(diǎn)梳理1.地面?zhèn)鞲衅鞯墓ぷ髟?/p>

-紅外傳感器：通過發(fā)射和接收紅外線來感知地面上的變化，適用于檢測不同材質(zhì)的地面。

-光電傳感器：利用光電效應(yīng)檢測光線的變化，適用于檢測地面顏色或光線強(qiáng)度。

2.循線算法的原理

-顏色識(shí)別：通過分析地面顏色變化，確定機(jī)器人的位置和方向。

-光線檢測：利用光電傳感器檢測光線變化，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的循線行走。

3.機(jī)器人編程實(shí)踐

-傳感器輸入端口設(shè)置：根據(jù)傳感器類型，設(shè)置相應(yīng)的輸入端口。

-檢測地面顏色變化的代碼編寫：編寫代碼，使傳感器能夠檢測地面顏色變化。

-控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的代碼編寫：根據(jù)循線算法，編寫控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的代碼。

4.循線機(jī)器人調(diào)試與優(yōu)化

-調(diào)試傳感器參數(shù)：根據(jù)循線效果，調(diào)整傳感器參數(shù)，提高循線精度。

-調(diào)試算法：根據(jù)循線效果，調(diào)整算法參數(shù)，優(yōu)化循線效果。

5.小組合作與項(xiàng)目實(shí)施

-分組討論：在小組內(nèi)討論循線機(jī)器人項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和實(shí)施。

-項(xiàng)目實(shí)施：根據(jù)討論結(jié)果，設(shè)計(jì)、搭建循線機(jī)器人，并編寫程序。

6.課后作業(yè)與拓展

-完成循線機(jī)器人項(xiàng)目：課后繼續(xù)完善循線機(jī)器人項(xiàng)目，提高循線精度。

-查閱相關(guān)資料：了解循線技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢。

7.教學(xué)評價(jià)與反思

-教師評價(jià)：關(guān)注學(xué)生在課堂上的參與度、編程能力和問題解決能力。

-學(xué)生反思：總結(jié)自己在學(xué)習(xí)過程中的收獲和不足，不斷提高自己的編程能力。

8.知識(shí)點(diǎn)綜合應(yīng)用

-將地面?zhèn)鞲衅?、循線算法和機(jī)器人編程實(shí)踐相結(jié)合，解決實(shí)際問題。

-在日常生活中發(fā)現(xiàn)循線技術(shù)的應(yīng)用，提高對信息技術(shù)在實(shí)際生活中的認(rèn)識(shí)。典型例題講解1.例題一：編寫一個(gè)簡單的循線程序，假設(shè)機(jī)器人使用紅外傳感器，傳感器輸出為0表示地面為黑色，輸出為1表示地面為白色。編寫程序使機(jī)器人從起點(diǎn)開始，沿著黑色路徑向前行走。

解答：

```python

deffollow_line(sensor_data):

ifsensor_data==0:

#向前行走

move_forward()

elifsensor_data==1:

#向左轉(zhuǎn)

turn_left()

#前進(jìn)一小步

move_forward()

#向右轉(zhuǎn)

turn_right()

#前進(jìn)一小步

move_forward()

#繼續(xù)前行

move_forward()

whileTrue:

sensor_data=read_sensor()

follow_line(sensor_data)

```

2.例題二：設(shè)計(jì)一個(gè)循線算法，假設(shè)機(jī)器人使用光電傳感器，傳感器輸出為高電平表示地面為白色，輸出為低電平表示地面為黑色。編寫程序使機(jī)器人從起點(diǎn)開始，沿著白色路徑向前行走。

解答：

```python

deffollow_line(sensor_data):

ifsensor_data==HIGH:

#向前行走

move_forward()

elifsensor_data==LOW:

#向左轉(zhuǎn)

turn_left()

#前進(jìn)一小步

move_forward()

#向右轉(zhuǎn)

turn_right()

#前進(jìn)一小步

move_forward()

#繼續(xù)前行

move_forward()

whileTrue:

sensor_data=read_sensor()

follow_line(sensor_data)

```

3.例題三：編寫一個(gè)循線程序，假設(shè)機(jī)器人使用紅外傳感器，傳感器輸出為0表示地面為黑色，輸出為1表示地面為白色。當(dāng)機(jī)器人遇到障礙物時(shí)，程序應(yīng)使機(jī)器人停止行走，并在障礙物清除后繼續(xù)前行。

解答：

```python

deffollow_line(sensor_data):

ifsensor_data==0:

#檢測障礙物

ifis_obstacle():

stop()

else:

#向前行走

move_forward()

elifsensor_data==1:

#向左轉(zhuǎn)

turn_left()

#前進(jìn)一小步

move_forward()

#向右轉(zhuǎn)

turn_right()

#前進(jìn)一小步

move_forward()

#繼續(xù)前行

move_forward()

whileTrue:

sensor_data=read_sensor()

follow_line(sensor_data)

```

4.例題四：編寫一個(gè)循線程序，假設(shè)機(jī)器人使用光電傳感器，傳感器輸出為高電平表示地面為白色，輸出為低電平表示地面為黑色。當(dāng)機(jī)器人遇到分叉路口時(shí)，程序應(yīng)使機(jī)器人選擇直行路徑。

解答：

```python

deffollow_line(sensor_data):

ifsensor_data==HIGH:

#向前行走

move_forward()

elifsensor_data==LOW:

#檢測分叉路口

ifis_division():

go_straight()

else:

#向左轉(zhuǎn)

turn_left()

#前進(jìn)一小步

move_forward()

#向右轉(zhuǎn)

turn_right()

#前進(jìn)一小步

move_forward()

#繼續(xù)前行

move_forward()

whileTrue:

sensor_data=read_sensor()

follow_line(sensor_data)

```

5.例題五：編寫一個(gè)循線程序，假設(shè)機(jī)器人使用紅外傳感器，傳感器輸出為0表示地面為黑色，輸出為1表示地面為白色。當(dāng)機(jī)器人遇到曲線路徑時(shí)，程序應(yīng)使機(jī)器人按照曲線行走。

解答：

```python

deffollow_line(sensor_data):

ifsensor_data==0:

#向前行走

move_forward()

elifsensor_data==1:

#檢測曲線路徑

ifis_curve():

turn_left()#或turn_right()

#前進(jìn)一小步

move_forward()

#調(diào)整方向

turn_left()#或turn_right()

else:

#向左轉(zhuǎn)

turn_left()

#前進(jìn)一小步

move_forward()

#向右轉(zhuǎn)

turn_right()

#前進(jìn)一小步

move_forward()

#繼續(xù)前行

move_forward()

whileTrue:

sensor_data=read_sensor()

follow_line(sensor_data)

```板書設(shè)計(jì)①地面?zhèn)鞲衅鞴ぷ髟?/p>

-紅外傳感器：發(fā)射和接收紅外線，感知地面材質(zhì)變化。

-光電傳感器：利用光電效應(yīng)，檢測地面顏色或光線強(qiáng)度變化。

②循線算法原理

-顏色識(shí)別：分析地面顏色變化，確定機(jī)器人位置和方向。

-光線檢測：光電傳感器檢測光線變化，實(shí)現(xiàn)循線行走。

③機(jī)器人編程實(shí)踐

-傳感器輸入端口設(shè)置：根據(jù)傳感器類型，設(shè)置輸入端口。

-檢測地面顏色變化代碼：編寫代碼，使傳感器檢測地面顏色。

-控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)代碼：編寫代碼，根據(jù)算法控制機(jī)器人行走。

④循線機(jī)器人調(diào)試與優(yōu)化

-調(diào)試傳感器參數(shù)：根據(jù)循線效果，調(diào)整傳感器參數(shù)。

-調(diào)試算法：根據(jù)循線效果，調(diào)整算法參數(shù)。

⑤小組合作與項(xiàng)目實(shí)施

-分組討論：討論循線機(jī)器人項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和實(shí)施。

-項(xiàng)目實(shí)施：設(shè)計(jì)、搭建循線機(jī)器人，編寫程序。

⑥課后作業(yè)與拓展

-完成循線機(jī)器人項(xiàng)目：課后完善項(xiàng)目，提高循線精度。

-查閱相關(guān)資料：了解循線技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢。

⑦教學(xué)評價(jià)與反思

-教師評價(jià)：關(guān)注學(xué)生參與度、編程能力和問題解決能力。

-學(xué)生反思：總結(jié)收獲和不足，提高編程能力。教學(xué)反思同學(xué)們，這節(jié)課我們就《循線而走--地面?zhèn)鞲衅骱蜋C(jī)器人的循線行走》這部分內(nèi)容結(jié)束了。在回顧這節(jié)課的過程中，我想和大家分享一下我的教學(xué)反思。

首先，我覺得這節(jié)課的設(shè)計(jì)比較成功。通過引入生活中的實(shí)際問題，激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，讓他們看到了信息技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用。例如，我們在講解傳感器原理時(shí)，提到了紅外傳感器和光電傳感器，這些都是同學(xué)們生活中常見的物品。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)使得知識(shí)不再抽象，更容易被同學(xué)們接受。

在課堂講解過程中，我發(fā)現(xiàn)同學(xué)們對于循線算法的理解比較吃力。為了解決這個(gè)問題，我采用了分步驟講解的方法。先講解算法