《機器人的控制策略》大單元整體教學設計(地質(zhì)版)

一、內(nèi)容分析與整合

(-)教學內(nèi)容分析

《機器人的控制策略》是高中通用技術選擇性必修2《機器人設計

與制作》中的重要章節(jié)，該章節(jié)主要涉及機器人控制系統(tǒng)的編程與設

計。本章內(nèi)容通過順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)三種基本編程結(jié)構(gòu)，

引導學生理解和掌握機器人控制策略的基本原理和實現(xiàn)方法。具體內(nèi)

容分為三節(jié)：第一節(jié)為順序結(jié)構(gòu)編程，第二節(jié)為分支結(jié)構(gòu)編程，第三節(jié)

為循環(huán)結(jié)構(gòu)編程。每一節(jié)都包含了概念講解和機器人控制實例的應用，

旨在讓學生能夠通過編程實現(xiàn)機器人的基本控制功能。

(-)單元內(nèi)容分析

順序結(jié)構(gòu)編程

順序結(jié)構(gòu)的概念：順序結(jié)構(gòu)是最簡單的程序結(jié)構(gòu)，程序中的各個

語句按照自然順序依次執(zhí)行。

機器人運動——順序結(jié)構(gòu)實現(xiàn)：通過順序結(jié)構(gòu)編程，實現(xiàn)機器人

前進、后退等基本運動。學生需要理解如何通過編程控制機器人的運

動，并掌握順序結(jié)構(gòu)在機器人控制中的應用。

分支結(jié)構(gòu)編程

分支結(jié)構(gòu)的概念：分支結(jié)構(gòu)又稱為選擇結(jié)構(gòu)，根據(jù)條件的不同執(zhí)

行不同的程序分支。

機器人避障——分支結(jié)構(gòu)實現(xiàn)：通過分支結(jié)構(gòu)編程，實現(xiàn)機器人

在遇到障礙物時能夠自動避障。學生需要理解如何利用傳感器檢測障

礙物，并通過編程實現(xiàn)避障功能。

循環(huán)結(jié)構(gòu)編程

循環(huán)結(jié)構(gòu)的概念：循環(huán)結(jié)構(gòu)允許程序中的某段代碼重復執(zhí)行多次,

直到滿足特定條件為止。

機械爪抓取——循環(huán)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)：通過循環(huán)結(jié)構(gòu)編程，實現(xiàn)機械爪

的重復抓取動作。學生需要理解如何設置循環(huán)條件，并通過編程控制

機械爪的抓取動作。

（三）單元內(nèi)容整合

本章內(nèi)容圍繞機器人控制策略展開，通過順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和

循環(huán)結(jié)構(gòu)三種基本編程結(jié)構(gòu)，逐步深入介紹機器人控制系統(tǒng)的設計與

實現(xiàn)。在教學過程中，需要將理論知識與編程實踐相結(jié)合，通過具體的

機器人控制實例，幫助學生理解和掌握編程技巧。還需要注重培養(yǎng)學

生的技術意識、工程思維、創(chuàng)新設計、圖樣表達和物化能力，提高學生

的綜合技術素養(yǎng)。

二、《普通高中通用技術課程標準（2017年版2020年修訂）》分解

通用技術的核心素養(yǎng)目標是：

（-）技術意識

目標描述：

學生能夠形成對技術現(xiàn)象及技術問題的感知與體悟，理解技術與

人類生活、社會進步的關系。

學生能夠具備技術的規(guī)范、標準與專利意識，能夠就某一技術領

域?qū)θ?、社會、環(huán)境的影響作出理性分析。

學生能夠形成技術的安全和責任意識、生態(tài)文明與環(huán)保意識、技

術倫理與道德意識。

在本單元中的體現(xiàn):

學生通過學習機器人控制策略，了解技術在機器人領域的應用，

增強對技術的感知與體悟。

學生通過編程實踐，掌握技術規(guī)范與標準，培養(yǎng)專利意識。

學生通過分析機器人控制對環(huán)境、安全等方面的影響，培養(yǎng)技術

的安全與責任意識。

(-)工程思維

目標描述：

學生能夠認識系統(tǒng)與工程的多樣性和復雜性，運用系統(tǒng)分析的方

法，針對某一具體技術領域的問題進行要素分析、整體規(guī)劃。

學生能夠領悟結(jié)構(gòu)、流程、系統(tǒng)、控制等基本思想和方法，并加以

、-m

用。

學生能夠進行簡單的風險評估和綜合決策。

在本單元中的體現(xiàn)：

學生通過機器人控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，理解系統(tǒng)與工程的復雜

性和多樣性。

學生運用系統(tǒng)分析的方法，對機器人控制問題進行要素分析和整

體規(guī)劃。

學生在編程過程中，考慮機器人運動的流暢性、安全性等因素，進

行風險評估和綜合決策。

(三)創(chuàng)新設計

目標描述：

學生能夠在發(fā)現(xiàn)與明確問題的基礎上，收集相關信息，并運用人

機關系及相關理論進行綜合分析。

學生能夠提出符合設計原則且具有一定創(chuàng)造性的構(gòu)思方案，進行

技術性能和指標的技術試驗、技術探究等實踐操作。

學生能夠綜合各種社會文化因素評價設計方案，并加以優(yōu)化。

在本單元中的體現(xiàn)：

學生通過明確機器人控制的問題，收集相關信息，提出創(chuàng)新性的

控制策略。

學生通過編程實踐，對機器人控制方案進行技術試驗和探究。

學生通過綜合考慮性能、成本、安全等因素，對設計方案進行優(yōu)

化。

（四）圖樣表達

目標描述：

學生能夠識讀簡單的機械加工圖、電子線路圖、效果圖、裝配圖等

常見技術圖樣。

學生能夠運用手工繪圖工具和簡易繪圖軟件繪制草圖、簡單的三

視圖，用技術語言與他人交流設計構(gòu)想。

學生能夠通過圖樣表達設計構(gòu)想，用技術語言實現(xiàn)有形與無形、

抽象與具體的思維轉(zhuǎn)換。

在本單元中的體現(xiàn)：

學生通過識讀機器人控制系統(tǒng)的相關圖樣，理解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作

原理。

學生運用繪圖軟件繪制機器人控制系統(tǒng)的流程圖、方框圖等，表

達設計構(gòu)想。

學生通過圖樣表達與他人交流設計思路和實現(xiàn)方法。

（五）物化能力

目標描述：

學生能夠知道常見材料的屬性和常用工具、基本設備的使用方法。

學生能夠根據(jù)方案設計要求，進行材料選擇、測試與規(guī)劃，工具選

擇與使用，工藝設計與產(chǎn)品制作等。

學生能夠獨立完成模型或產(chǎn)品的成型制作、裝配及測試，具有較

強的動手實踐與創(chuàng)造能力。

在本單元中的體現(xiàn)：

學生通過學習機器人控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，了解常見電子元件

和工具的屬性及使用方法。

學生根據(jù)方案設計要求，選擇合適的電子元件和工具，進行機器

人控制系統(tǒng)的制作與裝配。

學生通過動手實踐，提高物化能力，實現(xiàn)機器人控制系統(tǒng)的物化。

三、學情分析

(-)已知內(nèi)容分析

在高中通用技術選擇性必修2《機器人設計與制作》課程的前幾章

學習中，學生已經(jīng)掌握了機器人設計與制作的基礎知識，包括機器人

的基本構(gòu)成、機械結(jié)構(gòu)、傳感器應用等。特別是，在第四章中，學生已

經(jīng)對機器人控制器的硬件組成和工作原理有了一定的了解，如單片機

作為核心控制器的應用，以及機器人控制電路和外圍設備的連接。這

為后續(xù)學習機器人的控制策略奠定了堅實的基礎。

在編程基礎方面，雖然本章節(jié)首次正式引入編程教學，但考慮到

高中生的認知能力和前期信息技術課程的基礎，學生已經(jīng)具備了一定

的計算機基礎，如文件操作、網(wǎng)絡應用等，這些技能對于理解編程的基

本概念是有幫助的。

(二)新知內(nèi)容分析

本章《機器人的控制策略》主要圍繞機器人的三種基本控制結(jié)構(gòu)

順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)展開，旨在通過實例教學，使學生

掌握這些控制結(jié)構(gòu)在機器人編程中的應用。

順序結(jié)構(gòu)編程：學生將學習順序結(jié)構(gòu)的基本概念，理解程序按語

句順序依次執(zhí)行的特點，并通過機器人前進、后退的實例，掌握順序結(jié)

構(gòu)在機器人運動控制編程中的具體應用。

分支結(jié)構(gòu)編程：在掌握順序結(jié)構(gòu)的基礎上，學生將進一步學習分

支結(jié)構(gòu)，理解條件判斷在程序中的作用。通過機器人避障的實例，學生

將學會如何使用分支結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)機器人的智能避障功能。

循環(huán)結(jié)構(gòu)編程：循環(huán)結(jié)構(gòu)是編程中的重要概念，能夠顯著提高程

序的執(zhí)行效率。學生將通過機械爪抓取物體的實例，學習循環(huán)結(jié)構(gòu)的

基本概念和應用，理解循環(huán)在重復執(zhí)行特定任務中的優(yōu)勢。

本章還涉及機器人編程環(huán)境的搭建、編程語言的初步認識以及程

序調(diào)試等技能，這些都是學生在后續(xù)機器人設計與制作過程中必不可

少的工具和能力。

（三）學生學習能力分析

邏輯思維能力：高中生正處于邏輯思維能力快速發(fā)展的階段，能

夠通過分析、綜合、抽象、概括等思維活動，理解復雜事物的內(nèi)在聯(lián)系

和規(guī)律。這有助于他們掌握機器人控制策略中的邏輯關系和程序流程。

動手實踐能力：通用技術課程強調(diào)學生的動手實踐能力，通過前

期的課程學習，學生已經(jīng)具備了一定的動手能力和實踐經(jīng)驗，這為他

們在本章中進行機器人編程實踐提供了有力支持。

自主學習能力：高中生已經(jīng)具備了一定的自主學習能力，能夠在

教師的引導下，通過閱讀教材、觀看教學視頻、參與在線討論等方式，

自主學習新知識、新技能。

團隊合作能力：在機器人設計與制作過程中，團隊合作至關重要。

通過前期的課程學習和實踐活動，學生已經(jīng)積累了一定的團隊合作經(jīng)

驗，能夠在本章的學習過程中相互協(xié)作、共同進步。

（四）學習障礙突破策略

加強理論與實踐的結(jié)合：針對部分學生對理論知識理解困難的問

題，教師可以通過實物演示、案例分析等方式，將理論知識與機器人編

程實踐緊密結(jié)合起來，幫助學生更好地理解和掌握控制策略的基本原

理和應用方法。

分層教學，因材施教：針對不同學生的學習能力和興趣點，教師可

以采用分層教學的方法，為不同層次的學生提供個性化的學習資源和

指導。例如，對于編程基礎較弱的學生，可以提供更多的編程入門教程

和實例；對于編程能力較強的學生，則可以引導他們探索更復雜的控

制策略和算法。

強化編程實踐：編程是一門實踐性很強的學科，只有通過大量的

實踐才能真正掌握。教師可以設計一系列由易到難的編程任務，讓學

生在實踐中不斷鞏固和提高編程能力。鼓勵學生在課外時間自主進行

編程實踐，以加深對控制策略的理解和應用。

建立學習支持體系：針對學生在學習過程中可能遇到的各種問題,

教師可以建立學習支持體系，包括在線答疑、小組討論、同伴互助等方

式，為學生提供及時、有效的幫助和支持。還可以邀請行業(yè)專家或企業(yè)

工程師來校進行講座或指導，拓寬學生的視野和知識面。

注重思維培養(yǎng)：在編程教學中，不僅要關注學生的技能掌握情況，

還要注重培養(yǎng)他們的邏輯思維能力、創(chuàng)新能力和解決問題的能力。教

師可以通過設計一些開放性的編程任務，引導學生主動思考、積極探

索，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。

通過加強理論與實踐的結(jié)合、分層教學、強化編程實踐、建立學習

支持體系和注重思維培養(yǎng)等策略，可以有效突破學生在學習機器人控

制策略過程中可能遇到的各種障礙，提高他們的編程能力和綜合素質(zhì)。

四、大主題或大概念設計

本大單元的主題為“機器人控制策略的探索與實踐、通過本單元

的學習，學生將深入理解并掌握機器人的控制策略，包括順序結(jié)構(gòu)、分

支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)等編程思想，并通過實踐操作將這些理論知識應用

于機器人的實際控制中。本主題旨在培養(yǎng)學生的技術意識、工程思維、

創(chuàng)新設計、圖樣表達和物化能力，為未來的技術學習和職業(yè)發(fā)展打下

堅實的基礎。

五、大單元目標敘寫

結(jié)合《普通高中通用技術課程標準（2017年版2020年修訂）》的

要求，本大單元的目標敘寫如下：

（-）技術意識

學生能夠認識到機器人技術在現(xiàn)代社會中的重要性，理解機器人

控制系統(tǒng)對機器人功能實現(xiàn)的關鍵作用。

通過分析不同控制策略在機器人中的應用案例，學生能夠形成對

機器人控制技術的理性認識和評價。

學生能夠結(jié)合生活實際，思考機器人控制技術對個人生活和社會

發(fā)展的影響，形成正確的技術價值觀。

（二）工程思維

學生能夠運用系統(tǒng)分析和比較權衡的方法，分析機器人控制策略

的特點和適用范圍。

通過設計和實現(xiàn)機器人的控制程序，學生能夠初步形成系統(tǒng)的工

程思維和問題解決能力。

學生能夠在實踐過程中，考慮機器人控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性

和安全性，體現(xiàn)工程思維中的風險評估和綜合決策。

（三）創(chuàng)新設計

學生能夠基于機器人控制策略的理論知識，提出創(chuàng)新性的控制方

案，解決機器人運動中的實際問題。

通過編程實踐，學生能夠體驗到技術創(chuàng)新的過程，培養(yǎng)創(chuàng)新意識

和創(chuàng)新能力。

學生能夠運用所學的控制策略知識，設計具有獨特功能的機器人,

展現(xiàn)創(chuàng)新設計成果。

（四）圖樣表達

學生能夠使用流程圖、偽代碼等方式，清晰表達機器人控制程序

的邏輯結(jié)構(gòu)。

通過繪制機器人控制系統(tǒng)的框圖、流程圖等，學生能夠提高圖樣

表達的能力，準確傳遞設計思想。

學生能夠在團隊合作中，運用圖樣表達工具進行交流和討論，共

同完善機器人控制方案。

（五）物化能力

學生能夠通過編程和調(diào)試，將機器人控制策略轉(zhuǎn)化為實際的機器

人運動，實現(xiàn)控制程序的物化。

在實踐過程中，學生能夠選擇合適的硬件設備和工具，搭建機器

人控制系統(tǒng)，提高物化能力。

學生能夠針對機器人控制系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題，進行故障排查和維

修，確保系統(tǒng)的正常運行。

六、大單元教學重點

控制策略的理解與應用：重點講解順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)

等控制策略的基本原理和特點，引導學生理解這些策略在機器人控制

中的應用。

編程實踐：通過具體的編程任務，如機器人前進后退、避障、機械

爪抓取等，讓學生親自動手編寫和調(diào)試控制程序，加深對控制策略的

理解。

系統(tǒng)設計與調(diào)試：指導學生進行機器人控制系統(tǒng)的整體設計，包

括硬件選型、軟件編程、系統(tǒng)調(diào)試等，培養(yǎng)學生的系統(tǒng)設計和物化能

力。

七、大單元教學難點

控制策略的綜合運用：如何引導學生將多種控制策略綜合運用，

設計出高效、可靠的機器人控制程序，是教學中的一個難點。

故障排查與調(diào)試：在機器人控制系統(tǒng)的運行過程中，可能會出現(xiàn)

各種故障。如何指導學生快速定位故障原因，并進行有效的調(diào)試和修

復，是另一個教學難點。

創(chuàng)新設計與實現(xiàn)：鼓勵學生進行創(chuàng)新設計，提出具有獨特功能的

機器人控制方案，并將其轉(zhuǎn)化為實際的控制程序，這對學生的創(chuàng)新能

力和物化能力提出了更高的要求。

以下是針對《第五章機器人的控制策略》各節(jié)內(nèi)容的詳細教學設

計：

第一節(jié)順序結(jié)構(gòu)編程

一、順序結(jié)構(gòu)的概念

教學目標：理解順序結(jié)構(gòu)的基本概念和特點，掌握順序結(jié)構(gòu)在機

器人控制程序中的應用。

教學內(nèi)容：講解順序結(jié)構(gòu)的基本概念和流程圖表示方法，通過案

例分析讓學生理解順序結(jié)構(gòu)在機器人前進、后退等簡單運動控制中的

應用。

教學活動：

展示機器人前進、后退的順序結(jié)構(gòu)流程圖。

學生分組討論，分析流程圖中各個步驟的意義和作用。

引導學生編寫簡單的機器人前進、后退控制程序，并進行調(diào)試和

測試。

二、機器人運動一一順序結(jié)構(gòu)實現(xiàn)

教學目標：通過實踐操作，掌握順序結(jié)構(gòu)在機器人運動控制中的

實現(xiàn)方法。

教學內(nèi)容：以機器人前進、后退為例，講解如何通過編程實現(xiàn)順序

結(jié)構(gòu)的控制邏輯。

教學活動：

學生根據(jù)提供的硬件設備和編程環(huán)境，編寫機器人前進、后退的

控制程序。

分組進行程序調(diào)試和機器人運動測試，記錄測試結(jié)果。

討論和總結(jié)在編程和調(diào)試過程中遇到的問題及解決方法。

第二節(jié)分支結(jié)構(gòu)編程

一、分支結(jié)構(gòu)的概念

教學目標：理解分支結(jié)構(gòu)的基本概念和特點，掌握分支結(jié)構(gòu)在機

器人控制程序中的應用。

教學內(nèi)容：講解分支結(jié)構(gòu)的基本概念和流程圖表示方法，通過案

例分析讓學生理解分支結(jié)構(gòu)在機器人避障等復雜運動控制中的應用。

教學活動：

展示機器人避障的分支結(jié)構(gòu)流程圖。

學生分組討論，分析流程圖中分支條件的意義和作用。

引導學生思考其他可能的應用場景，加深對分支結(jié)構(gòu)的理解。

二、機器人避障——分支結(jié)構(gòu)實現(xiàn)

教學目標：通過實踐操作，掌握分支結(jié)構(gòu)在機器人避障控制中的

實現(xiàn)方法。

教學內(nèi)容：以機器人避障為例，講解如何通過編程實現(xiàn)分支結(jié)構(gòu)

的控制邏輯。

教學活動：

學生根據(jù)提供的硬件設備和編程環(huán)境，編寫機器人避障的控制程

序。

分組進行程序調(diào)試和機器人避障測試，記錄測試結(jié)果。

討論和總結(jié)在編程和調(diào)試過程中遇到的問題及解決方法，特別是

如何準確檢測障礙物并做出反應。

第三節(jié)循環(huán)結(jié)構(gòu)編程

一、循環(huán)結(jié)構(gòu)的概念

教學目標：理解循環(huán)結(jié)構(gòu)的基本概念和特點，掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)在機

器人控制程序中的應用。

教學內(nèi)容：講解循環(huán)結(jié)構(gòu)的基本概念和流程圖表示方法，通過案

例分析讓學生理解循環(huán)結(jié)構(gòu)在機器人重復動作控制中的應用。

教學活動：

展示機器人重復抓取物體的循環(huán)結(jié)構(gòu)流程圖。

學生分組討論，分析流程圖中循環(huán)條件和循環(huán)體的意義和作用。

引導學生思考其他可能的應用場景，如機器人巡邏、物料搬運等。

二、機械爪抓取一一循環(huán)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)

教學目標：通過實踐操作，掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)在機器人重復動作控制

中的實現(xiàn)方法。

教學內(nèi)容：以機械爪抓取物體為例，講解如何通過編程實現(xiàn)循環(huán)

結(jié)構(gòu)的控制邏輯。

教學活動：

學生根據(jù)提供的硬件設備和編程環(huán)境，編寫機械爪重復抓取物體

的控制程序。

分組進行程序調(diào)試和機械爪抓取測試，記錄測試結(jié)果。特別關注

循環(huán)次數(shù)、抓取位置和抓取力度的控制。

討論和總結(jié)在編程和調(diào)試過程中遇到的問題及解決方法，特別是

如何保證抓取動作的準確性和穩(wěn)定性。

通過以上教學設計，學生將能夠深入理解并掌握機器人的控制策

略，包括順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)等編程思想，并通過實踐操作

將這些理論知識應用于機器人的實際控制中。學生的技術意識、工程

思維、創(chuàng)新設計、圖樣表達和物化能力也將得到全面提升。

八、大單元整體教學思路

在《普通高中通用技術課程標準（2017年版2020年修訂）》的指

導下，本大單元的教學設計以“機器人的控制策略”為主題，通過順序

結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)編程的教學，旨在培養(yǎng)學生的通用技術核

心素養(yǎng)，包括技術意識、工程思維、創(chuàng)新設計、圖樣表達和物化能力。

以下是大單元整體教學思路的詳細闡述。

一、教學目標設定

（-）技術意識

通過機器人的控制策略學習，學生能夠認識到機器人技術在現(xiàn)代

社會中的重要性，理解機器人技術的發(fā)展趨勢及其對社會生活的影響,

形成對機器人技術的積極態(tài)度和責任感。學生能夠結(jié)合生活中的實際

案例，分析機器人技術的應用場景，理解機器人技術在提高生產(chǎn)效率、

改善生活品質(zhì)等方面的作用，形成對機器人技術的理性認識和初步的

技術意識。

（二）工程思維

通過順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)編程的學習，學生能夠運用

系統(tǒng)分析的方法，對機器人控制策略進行整體規(guī)劃和設計。學生能夠

理解機器人控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成和工作原理，掌握機器人控制策略的

設計方法，學會從輸入、處理、輸出等角度對機器人控制系統(tǒng)進行分析

和優(yōu)化。通過項目實踐，學生能夠培養(yǎng)工程思維，提高解決實際問題的

能力。

（三）創(chuàng)新設計

在機器人控制策略的學習過程中，學生能夠運用創(chuàng)新思維，結(jié)合

實際需求，設計具有創(chuàng)意的機器人控制方案。學生能夠了解機器人控

制策略的多樣性和可變性，學會從多角度、多層次對機器人控制策略

進行創(chuàng)新設計。通過項目實踐，學生能夠體驗技術創(chuàng)新的過程，培養(yǎng)創(chuàng)

新設計能力，為未來的技術創(chuàng)新奠定基礎。

（四）圖樣表達

學生能夠掌握機器人控制策略的圖樣表達方式，學會繪制機器人

控制系統(tǒng)的流程圖、方框圖等。通過圖樣表達，學生能夠清晰地展示機

器人控制系統(tǒng)的構(gòu)成和工作流程，提高技術交流的能力。學生能夠運

用圖樣表達進行方案設計和優(yōu)化，提高技術設計的效率和準確性。

（五）物化能力

通過項目實踐，學生能夠?qū)C器人控制策略的設計方案轉(zhuǎn)化為具

體的物化成果。學生能夠選擇合適的硬件設備和編程工具，搭建機器

人控制系統(tǒng)，實現(xiàn)機器人運動、避障、抓取等功能。在物化過程中，學

生能夠掌握機器人控制系統(tǒng)的調(diào)試和優(yōu)化方法，提高物化能力和實踐

操作能力。

二、教學內(nèi)容整合

本大單元的教學內(nèi)容以“機器人的控制策略”為主題，圍繞順序結(jié)

構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)編程展開。教學內(nèi)容包括機器人控制策略的

基本概念、工作原理、設計方法以及項目實踐等方面。通過教學內(nèi)容的

整合，學生能夠系統(tǒng)地掌握機器人控制策略的知識和技能，培養(yǎng)通用

技術核心素養(yǎng)。

三、教學重難點分析

教學重點

順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)編程的理解和應用：學生能夠理

解順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)的基本概念和工作原理，掌握其編

程方法，能夠運用這些結(jié)構(gòu)進行機器人控制策略的設計和實現(xiàn)。

機器人控制系統(tǒng)的設計和優(yōu)化：學生能夠掌握機器人控制系統(tǒng)的

設計方法，學會從輸入、處理、輸出等角度對機器人控制系統(tǒng)進行分析

和優(yōu)化，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

教學難點

機器人控制策略的創(chuàng)新設計：學生能夠結(jié)合實際需求，運用創(chuàng)新

思維進行機器人控制策略的設計，提出具有創(chuàng)意的解決方案。這需要

學生具備較高的創(chuàng)新思維能力和技術設計能力。

機器人控制系統(tǒng)的物化實現(xiàn)：學生能夠?qū)⒃O計方案轉(zhuǎn)化為具體的

物化成果，搭建機器人控制系統(tǒng)，實現(xiàn)機器人運動、避障、抓取等功

能。這需要學生具備較強的物化能力和實踐操作能力。

四、教學策略與方法

（一）項目式學習

通過項目式學習，學生能夠在解決實際問題的過程中掌握機器人

控制策略的知識和技能。教師可以設計一系列與機器人控制策略相關

的項目任務，如機器人巡線、機器人避障、機器人抓取等，讓學生在完

成項目任務的過程中學習順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)編程，掌握

機器人控制系統(tǒng)的設計方法和優(yōu)化技巧。

（二）案例分析法

通過案例分析，學生能夠更好地理解機器人控制策略的實際應用。

教師可以選取一些典型的機器人控制案例，如工業(yè)機器人、服務機器

人等，引導學生分析這些機器人的控制策略和工作原理，提高學生的

技術意識和工程思維。

（三）小組合作學習

通過小組合作學習，學生能夠相互協(xié)作、共同完成任務，提高團隊

合作能力和交流能力。教師可以將學生分成若干小組，每個小組負責

一個機器人控制策略的項目任務。小組成員之間可以分工合作，共同

完成項目的設計、編程、調(diào)試和優(yōu)化等工作。

（四）探究式學習

通過探究式學習，學生能夠主動探索、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，培養(yǎng)

自主學習能力和創(chuàng)新精神。教師可以引導學生針對機器人控制策略中

的某個問題進行深入探究，如如何提高機器人控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、如

何優(yōu)化機器人的運動軌跡等。學生可以通過查閱資料、實驗驗證等方

式進行探究，提出自己的解決方案。

五、教學實施步驟

（-）導入新課

教師可以通過展示一些機器人控制的視頻或圖片，引導學生了解

機器人控制策略的重要性和應用前景，激發(fā)學生的學習興趣和積極性。

教師可以簡要介紹本單元的學習目標和教學內(nèi)容，為后續(xù)的學習做好

準備。

（二）順序結(jié)構(gòu)編程教學

順序結(jié)構(gòu)的概念講解：教師可以通過講解和示例的方式，讓學生

了解順序結(jié)構(gòu)的基本概念和工作原理。

機器人運動一一順序結(jié)構(gòu)實現(xiàn)：教師可以通過項目實踐的方式，

引導學生運用順序結(jié)構(gòu)編程實現(xiàn)機器人的運動功能。教師可以先演示

一個簡單的機器人運動程序，然后讓學生模仿編寫并調(diào)試自己的程序。

（三）分支結(jié)構(gòu)編程教學

分支結(jié)構(gòu)的概念講解：教師可以通過講解和示例的方式，讓學生

了解分支結(jié)構(gòu)的基本概念和工作原理。

機器人避障一一分支結(jié)構(gòu)實現(xiàn)：教師可以通過項目實踐的方式，

引導學生運用分支結(jié)構(gòu)編程實現(xiàn)機器人的避障功能。教師可以先演示

一個簡單的機器人避障程序，然后讓學生模仿編寫并調(diào)試自己的程序。

（四）循環(huán)結(jié)構(gòu)編程教學

循環(huán)結(jié)構(gòu)的概念講解：教師可以通過講解和示例的方式，讓學生

了解循環(huán)結(jié)構(gòu)的基本概念和工作原理。

機械爪抓取——循環(huán)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)：教師可以通過項目實踐的方式，

引導學生運用循環(huán)結(jié)構(gòu)編程實現(xiàn)機械爪的抓取功能。教師可以先演示

一個簡單的機械爪抓取程序，然后讓學生模仿編寫并調(diào)試自己的程序。

（五）項目實踐與綜合評價

項目任務布置：教師可以根據(jù)學生的學習情況和興趣愛好，布置

一些與機器人控制策略相關的項目任務，如機器人巡線、機器人搬運、

機器人舞蹈等。

項目實施與指導：學生可以根據(jù)項目任務的要求，進行項目的設

計、編程、調(diào)試和優(yōu)化等工作。教師可以提供必要的指導和幫助，確保

學生能夠順利完成項目任務。

項目展示與評價：學生可以將自己的項目成果進行展示，分享項

目的設計思路、實現(xiàn)過程和遇到的問題及解決方案。教師可以通過觀

察、提問、討論等方式對學生的項目成果進行綜合評價，指出學生的優(yōu)

點和不足，提出改進意見。

六、教學資源與環(huán)境

（-）教學資源

教材與教輔資料：選用符合《普通高中通用技術課程標準（2017

年版2020年修訂）》要求的教材和教輔資料，確保教學內(nèi)容的科學性

和系統(tǒng)性。

在線學習資源：利用網(wǎng)絡平臺提供豐富的在線學習資源，如教學

視頻、案例分析、編程工具等，方便學生進行自主學習和拓展學習。

硬件設備與編程工具：提供必要的硬件設備和編程工具，如機器

人開發(fā)板、傳感器、電機、編程軟件等，確保學生能夠順利進行項目實

踐和物化實現(xiàn)。

(-)教學環(huán)境

專用教室：配備符合要求的專用教室，確保教學環(huán)境的整潔、安靜

和安全。

實驗設備：在專用教室內(nèi)配備必要的實驗設備，如機器人實驗平

臺、編程工具、測試儀器等，方便學生進行實驗操作和調(diào)試。

網(wǎng)絡環(huán)境：提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡環(huán)境，確保學生能夠順利進行在線學

習和資源獲取。

七、學業(yè)評價設計

(-)評價原則

全面性：評價應涵蓋學生的知識掌握、技能提升、思維發(fā)展、情感

態(tài)度等多個方面，全面反映學生的學習成果。

客觀性：評價應基于學生的學習表現(xiàn)和項目成果，避免主觀臆斷

和偏見，確保評價的客觀性和公正性。

發(fā)展性：評價應注重學生的發(fā)展和進步，關注學生的學習過程和

努力程度，鼓勵學生積極參與和持續(xù)改進。

(二)評價方式

過程性評價：通過觀察、提問、討論等方式，對學生在課堂上的學

習表現(xiàn)進行評價，及時反饋學生的學習情況，調(diào)整教學策略和方法。

項目評價：根據(jù)學生的項目成果進行評價，包括項目的設計思路、

實現(xiàn)過程、功能效果等方面，評價學生的創(chuàng)新思維、實踐能力和團隊協(xié)

作能力。

自我評價與同伴評價：鼓勵學生進行自我評價和同伴評價，培養(yǎng)

學生的自我反思能力和團隊合作精神。

（三）評價標準

技術意識：評價學生對機器人控制策略的理解和認識程度，以及

對機器人技術發(fā)展趨勢和應用前景的關注程度。

工程思維：評價學生運用系統(tǒng)分析的方法對機器人控制策略進行

設計和優(yōu)化的能力，以及解決實際問題的能力。

創(chuàng)新設計：評價學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)意設計能力，以及提出具有

創(chuàng)意的機器人控制方案的能力。

圖樣表達:評價學生運用圖樣表達進行機器人控制策略設計的能

力，以及圖樣表達的準確性和清晰度。

物化能力：評價學生將機器人控制策略的設計方案轉(zhuǎn)化為具體物

化成果的能力，以及物化實現(xiàn)的穩(wěn)定性和可靠性。

通過以上教學思路的設計和實施，旨在培養(yǎng)學生的通用技術核心

素養(yǎng)，提高學生的技術意識、工程思維、創(chuàng)新設計、圖樣表達和物化能

力，為學生的未來發(fā)展奠定堅實的基礎。

九、學業(yè)評價

一、教學目標

根據(jù)《普通高中通用技術課程標準（2017年版2020年修訂）》的

要求，結(jié)合《機器人設計與制作》第五章《機器人的控制策略》的教學

內(nèi)容，本節(jié)課的教學目標設定如下：

技術意識：

學生能夠認識到機器人控制策略在機器人技術中的重要性，理解

不同控制策略對機器人行為和性能的影響。

學生能夠結(jié)合具體案例，分析機器人控制策略在實際應用中的優(yōu)

缺點，形成對機器人技術的理性評價。

工程思維：

學生能夠運用系統(tǒng)分析的方法，理解機器人控制策略的基本概念

和原理，識別機器人控制系統(tǒng)中的關鍵要素和相互關系。

學生能夠通過實際編程和調(diào)試，初步掌握機器人控制策略的設計

和實現(xiàn)方法，形成初步的工程思維。

創(chuàng)新設計：

學生能夠在理解機器人控制策略的基礎上，結(jié)合具體任務需求，

設計創(chuàng)新的機器人控制方案。

學生能夠通過技術試驗和探究，不斷優(yōu)化機器人控制策略，提高

機器人的性能和穩(wěn)定性。

圖樣表達：

學生能夠識讀和繪制與機器人控制策略相關的技術圖樣，如流程

圖、控制框圖等。

學生能夠用技術圖樣表達機器人控制方案的設計構(gòu)想，并與他人

進行交流。

物化能力：

學生能夠根據(jù)機器人控制方案，選擇合適的硬件和軟件工具，進

行機器人的搭建和編程。

學生能夠通過實際操作和調(diào)試，實現(xiàn)機器人控制策略的功能，并

對機器人的性能進行測試和優(yōu)化。

二、學習目標

基于上述教學目標，本節(jié)課的學習目標具體設定如下：

技術意識：

理解機器人控制策略的基本概念及其對機器人行為的影響。

能夠分析不同控制策略的優(yōu)缺點，形成對機器人技術的理性評價。

工程思維：

掌握順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)的基本概念和原理。

能夠運用系統(tǒng)分析的方法，識別機器人控制系統(tǒng)中的關鍵要素和

相互關系。

通過實際編程和調(diào)試，初步掌握機器人控制策略的設計和實現(xiàn)方

法。

創(chuàng)新設計：

結(jié)合具體任務需求，設計創(chuàng)新的機器人控制方案。

通過技術試驗和探究，不斷優(yōu)化機器人控制策略，提高機器人的

性能和穩(wěn)定性。

圖樣表達：

能夠識讀和繪制與機器人控制策略相關的技術圖樣，如流程圖、

控制框圖等。

用技術圖樣表達機器人控制方案的設計構(gòu)想，并與他人進行交流。

物化能力：

選擇合適的硬件和軟件工具，進行機器人的搭建和編程。

通過實際操作和調(diào)試，實現(xiàn)機器人控制策略的功能，并對機器人

的性能進行測試和優(yōu)化。

三、評價目標設定

根據(jù)教學目標和學習目標，本節(jié)課的評價目標設定如下:

技術意識：

評價內(nèi)容：學生對機器人控制策略的理解程度，以及對不同控制

策略的優(yōu)缺點分析。

評價方式：通過課堂討論、案例分析等方式，評價學生的技術意識

水平。

評價標準：學生能夠準確闡述機器人控制策略的基本概念，結(jié)合

具體案例分析其優(yōu)缺點，形成對機器人技術的理性評價。

工程思維：

評價內(nèi)容：學生對順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)的理解程度，以

及運用系統(tǒng)分析方法識別機器人控制系統(tǒng)關鍵要素的能力。

評價