《人與機器人》大單元整體教學設計

一、內(nèi)容分析與整合

(-)教學內(nèi)容分析

《第一章人與機器人》是高中通用技術選擇性必修2《機器人設計

與制作》的開篇章節(jié)，具有承上啟下的作用。本章內(nèi)容主要包括“什么

是機器人”和“人與機器人的關系”兩大部分，旨在幫助學生全面了解

機器人的基本概念、發(fā)展歷史、組成結構以及機器人與人類社會的互

動關系。

什么是機器人：本節(jié)通過介紹機器人的定義、發(fā)展歷史、基本組成

和功能特點，讓學生建立起對機器人的初步認識。機器人作為一種集

成了機械、電子、控制、傳感、人工智能等多種技術的復雜系統(tǒng)，其設

計、制造和應用體現(xiàn)了高度的技術集成和創(chuàng)新。

人與機器人的關系：本節(jié)深入探討了機器人與人類社會的相互關

系，包括機器人對人類生活的影響、機器人三定律、人機協(xié)作的實際案

例等。通過這些內(nèi)容的學習，學生能夠理解機器人技術在現(xiàn)代社會中

的重要作用，以及未來人機協(xié)作的發(fā)展趨勢。

(二)單元內(nèi)容分析

本單元內(nèi)容緊密圍繞機器人的核心概念展開，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。具休而言：

技術意識：通過了解機器人的發(fā)展歷程、技術特點和應用領域，學

生能夠形成對機器人技術的初步認識和感知，理解機器人技術在現(xiàn)代

社會中的價值和意義。

工程思維：通過分析機器人的組成結構和工作原理，學生能夠運

用系統(tǒng)分析的方法，理解機器人的整體架構和各部分之間的相互作用，

培養(yǎng)初步的工程思維能力。

創(chuàng)新設計：在了解機器人技術的基礎上，鼓勵學生思考如何創(chuàng)新

性地設計和應用機器人技術，解決實際問題，提升創(chuàng)新設計能力。

圖樣表達：通過繪制機器人結構示意圖、工作流程圖等，學生能夠

運用圖樣表達技術思想，提升技術交流和溝通能力。

物化能力：結合實踐操作和案例分析，學生能夠了解機器人的制

造和調(diào)試過程，培養(yǎng)將設計思想轉化為實際產(chǎn)品的物化能力。

（三）單元內(nèi)容整合

為了實現(xiàn)本單元的教學目標，我們將對教學內(nèi)容進行有機整合，

形成一個邏輯清晰、層次分明的教學體系。具體整合思路如下：

引入階段：通過展示機器人在不同領域的應用案例，激發(fā)學生對

機器人的興趣和好奇心，引入機器人的基本概念和發(fā)展歷史。

理論學習階段：詳細講解機器人的定義、組成結構和工作原理，結

合實例分析機器人的技術特點和應用領域。引入機器人三定律，探討

人與機器人的關系，培養(yǎng)學生的技術意識和工程思維。

實踐操作階段：設計一系列與機器人相關的實踐操作活動，如繪

制機器人結構示意圖、編寫簡單的機器人控制程序等，提升學生的圖

樣表達能力和物化能力。

創(chuàng)新設計階段：鼓勵學生結合所學知識，提出創(chuàng)新性的機器人設

計方案，解決實際問題。通過小組討論、頭腦風暴等方式，激發(fā)學生的

創(chuàng)新思維和設計能力。

總結評價階段：對本單元的學習內(nèi)容進行總結回顧，通過測試、作

業(yè)、項目展示等方式評價學生的學習成果，同時反思教學過程中的不

足，為后續(xù)教學提供參考。

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

內(nèi)涵：技術意識是對技術現(xiàn)象及技術問題的感知與體悟，是技術

素養(yǎng)的重要組成部分。它要求學生能夠形成對人工世界和人技關系的

基本觀念，理解技術的規(guī)范、標準與專利意識；能夠就某一技術領域對

人、社會、環(huán)境的影響作出理性分析，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)：

在學習機器人的基本概念和發(fā)展歷史時，引導學生理解機器人技

術的起源、發(fā)展和未來趨勢，形成對機器人技術的初步認識和感知°

通過分析機器人的技術特點和應用領域，讓學生認識到機器人技

術對社會、經(jīng)濟、文化等方面的影響，培養(yǎng)學生的技術意識和責任意

識。

探討人與機器人的關系時，引導學生思考機器人技術對人類生活

的影響和挑戰(zhàn)，形成正確的技術倫理和道德觀念。

（二）工程思維

內(nèi)涵：工程思維是以系統(tǒng)分析和比較權衡為核心的一種籌劃性思

維。它要求學生能夠認識系統(tǒng)與工程的多樣性和復雜性；能夠運用系

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，并運用模擬和簡易建模等方法進行設計；能夠領悟結構、流程、系

統(tǒng)、控制等基本思想和方法并加以運用；能夠進行簡單的風險評估和

綜合決策。

控制框圖等常見技術圖樣；能分析技術對象的圖樣特征，會用手工和

二維、三維設計軟件繪制簡單的技術圖樣等；能通過圖樣表達設計構

想，用技術語言實現(xiàn)有形與無形、抽象與具體的思維轉換。

在本單元中的體現(xiàn)：

在學習機器人組成結構時，要求學生繪制機器人結構示意圖，提

升圖樣表達能力。

通過實踐操作活動，如編寫機器人控制程序、調(diào)試機器人等，引導

學生運用圖樣表達技術思想和方法。

在項目展示環(huán)節(jié)，要求學生提交詳細的設計圖樣和說明文檔，評

價其圖樣表達的準確性和清晰度。

（五）物化能力

內(nèi)涵：物化能力是指采用一定的工藝方法等將意念、方案轉化為

有用物品，或對已有物品進行改進與優(yōu)化的能力。它要求學生知道常

見材料的屬性和常用工具、基本設備的使用方法，了解一些常見工藝

方法，并形成一定的操作經(jīng)驗積累和感悟；能根據(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；能

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；能體驗工匠精神對技術制造質量的獨特作用，形成物化

過程中嚴謹細致、精益求精、追求卓越的工作態(tài)度。

在本單元中的體現(xiàn)：

在實踐操作環(huán)節(jié)，鼓勵學生運用所學知識和技能進行機器人制作

和調(diào)試，提升物化能力。

通過機器人制作項目，讓學生體驗從設計到物化的全過程，培養(yǎng)

嚴謹細致的工作態(tài)度和精益求精的工匠精神。

在項目評價環(huán)節(jié)，重點考察學生的物化成果的質量和實用性，評

價其物化能力的提升情況。

三、學情分析

（-）已知內(nèi)容分析

高一年級的學生已經(jīng)具備了一定的物理、數(shù)學基礎知識，對力學、

電學、編程等概念有了初步了解。他們在初中階段可能接觸過簡單的

機器人模型或玩具，對機器人的基本概念和應用有一定的感性認識。

通過信息技術課程的學習，學生可能對計算機編程和算法有了一定的

了解，這為學習機器人設計與制作奠定了基礎。

對于機器人設計與制作這一領域，學生往往缺乏系統(tǒng)性的認知和

實踐經(jīng)驗。他們可能不知道機器人是如何工作的，不清楚機器人的組

成部分及其功能，也不了解機器人與人類及環(huán)境之間的關系。在教學

過程中，需要引導學生從基本概念入手，逐步深入理解機器人的工作

原理和應用場景。

（二）新知內(nèi)容分析

在《第一章人與機器人》的教學內(nèi)容中，學生將接觸到以下新知內(nèi)

容：

機器人的定義與分類：學生需要了解機器人的基本概念，包括不

同領域（如工業(yè)、醫(yī)療、軍事、服務等）機器人的應用實例，以及機器

人的組成和工作原理。

人與機器人的關系：學生需要理解機器人三定律，探討機器人與

人類社會的互動關系，包括機器人在生產(chǎn)、生活、服務等方面的作用，

以及可能帶來的社會倫理問題。

機器人設計與制作的基礎知識:雖然本章內(nèi)容主要聚焦于人與機

器人的關系，但也會涉及機器人設計與制作的一些基礎知識，如傳感

器、執(zhí)行器、控制器等核心組件的作用，以及機器人編程和路徑規(guī)劃的

基本概念。

綜合學習活動：通過實地考察、視頻觀看、案例分析等方式，學生

將更深入地了解機器人的工作過程和應用場景，培養(yǎng)觀察、分析和解

決問題的能力。

（三）學生學習能力分析

邏輯思維能力：高一年級的學生已經(jīng)具備了一定的邏輯思維能力,

能夠理解和分析復雜問題。在機器人設計與制作的學習中，他們需要

運用這種能力來分析機器人的工作原理、組成部分及其相互關系。

動手實踐能力：機器人設計與制作是一門實踐性很強的學科，要

求學生具備較強的動手實踐能力。學生需要通過實驗操作、模型制作

等方式來加深對機器人知識的理解。

團隊協(xié)作能力：在機器人項目的設計與實施過程中，團隊協(xié)作至

關重要。學生需要學會與他人溝通、協(xié)調(diào)，共同完成任務。

創(chuàng)新能力：機器人設計與制作鼓勵學生發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，設

計出具有創(chuàng)新性的機器人作品。學生需要具備創(chuàng)新思維，不斷探索新

的解決方案和技術應用。

（四）學習障礙突破策略

加強理論與實踐的結合：針對學生對機器人理論知識理解不透徹

的問題，可以通過實驗教學、案例分析等方式加強理論與實踐的結合。

例如，在講解機器人的工作原理時，可以展示機器人實物或模型，讓學

生觀察其運動方式和工作過程；在講解機器人編程時，可以讓學生親

自動手編寫簡單的程序，體驗編程的樂趣和成就感。

開展多樣化的教學活動：為了激發(fā)學生的學習興趣和積極性，可

以開展多樣化的教學活動。例如，組織機器人制作比賽、機器人創(chuàng)意設

計大賽等，讓學生在競爭中學習和成長；邀請機器人領域的專家或企

業(yè)代表來校講座或指導實踐活動，讓學生了解最新的機器人技術和發(fā)

展趨勢。

注重培養(yǎng)團隊協(xié)作能力：在機器人設計與制作的過程中，團隊協(xié)

作至關重要。教師可以通過小組合作的方式來培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能

力。例如，將學生分成若干小組，每個小組負責一個機器人項目的設計

與實施。在項目實施過程中，小組成員需要共同討論問題、制定解決方

案、分工合作完成任務。通過這種方式，學生可以在實踐中學會與他人

溝通、協(xié)調(diào)、合作。

鼓勵創(chuàng)新思維和個性化發(fā)展：機器人設計與制作是一門鼓勵創(chuàng)新

思維的學科。教師可以鼓勵學生大膽嘗試新的想法和技術應用，不拘

泥于傳統(tǒng)的思維模式和設計方案。也要尊重學生的個性化發(fā)展需求，

允許學生在自己的興趣和能力范圍內(nèi)選擇適合自己的學習方向和項目

類型。

提供充足的資源和支持：為了幫助學生克服學習障礙并取得更好

的學習效果，學校需要提供充足的資源和支持。例如，建立機器人實驗

室或工作室，配備先進的機器人設備和工具；購買或訂閱相關的圖書、

期刊、數(shù)據(jù)庫等資源供學生查閱和學習；為教師提供培訓和發(fā)展機會，

提高他們的教學水平和專業(yè)素養(yǎng)。

針對《第一章人與機器人》的教學內(nèi)容和學生特點，教師需要采取

多種策略來突破學生的學習障礙并提高他們的學習效果。通過加強理

論與實踐的結合、開展多樣化的教學活動、注重培養(yǎng)團隊協(xié)作能力、鼓

勵創(chuàng)新思維和個性化發(fā)展以及提供充足的資源和支持等措施，可以幫

助學生更好地理解機器人知識、掌握機器人設計與制作技能并培養(yǎng)他

們的綜合素質和能力。

四、大主題或大概念設計

本單元的大主題設計為“探索機器人世界：人與機器人的和諧共

生二通過這一主題，學生將全面探索機器人的定義、發(fā)展歷程、組成

結構、應用領域，以及人與機器人之間的關系。通過實踐項目和設計任

務，學生將深入理解機器人的工作原理，培養(yǎng)技術意識、工程思維、創(chuàng)

新設計、圖樣表達和物化能力等通用技術核心素養(yǎng)。

五、大單元目標敘寫

結合《普通高中通用技術課程標準（2017年版2020年修訂）》的

要求，本單元的教學目標聚焦于通用技術的五大核心素養(yǎng)：

（一）技術意識

學生能夠理解機器人的基本概念、發(fā)展歷程和重要性，認識到機

器人在現(xiàn)代社會中的廣泛應用及其對人類社會的影響。

學生能夠分析機器人技術在不同領域的應用案例，形成對機器人

技術的積極態(tài)度和評價。

學生能夠認識到機器人技術發(fā)展對職業(yè)道德、法律法規(guī)和社會倫

理的影響，形成負責任的技術使用意識。

（二）工程思維

學生能夠理解機器人的組成結構和工作原理，包括機械部分和電

子控制部分。

學生能夠運用系統(tǒng)分析的方法，識別機器人設計中的關鍵要素，

如傳感器、控制器和執(zhí)行器等，并進行簡單的系統(tǒng)設計。

學生能夠通過案例分析，理解機器人在實際應用中的性能需求和

約束條件，培養(yǎng)解決實際工程問題的能力。

（三）創(chuàng)新設計

學生能夠基于用戶需求和場景分析，提出具有創(chuàng)新性的機器人設

計方案。

學生能夠運用創(chuàng)新思維和創(chuàng)造技法，改進和優(yōu)化機器人的功能和

性能。

學生能夠制作機器人原型或模型，并通過測試和評估驗證設計方

案的可行性。

（四）圖樣表達

學生能夠識讀和繪制機器人相關的技術圖樣，如結構圖、流程圖、

控制系統(tǒng)方框圖等。

學生能夠運用圖樣表達設計構想，與他人進行技術交流和合作。

學生能夠使用計算機輔助設計軟件繪制機器人的三維模型，并進

行仿真和優(yōu)化。

（五）物化能力

學生能夠根據(jù)設計方案選擇合適的材料和工具，進行機器人的制

作和組裝。

學生能夠掌握機器人調(diào)試和測試的基本方法，確保機器人按預期

工作。

學生能夠撰寫機器人制作的技術文檔和使用說明書，提高物化實

現(xiàn)的能力。

六、大單元教學重點

機器人的基本概念和發(fā)展歷程：幫助學生建立對機器人的整體認

識，了解機器人的起源、發(fā)展和未來趨勢。

機器人的組成結構和工作原理：深入剖析機器人的機械部分和電

子控制部分，理解各部分的功能和相互作用。

人與機器人的關系：探討機器人對人類社會的影響，包括正面影

響和潛在挑戰(zhàn)，以及如何建立人與機器人之間的和諧共生關系。

機器人設計與制作實踐：通過實際的設計項目和制作任務，培養(yǎng)

學生的實踐能力和創(chuàng)新思維。

七、大單元教學難點

機器人的復雜系統(tǒng)理解：機器人是一個復雜的系統(tǒng)，涉及機械、電

子、控制等多個領域的知識，學生需要綜合運用這些知識來理解機器

人的工作原理。

創(chuàng)新設計與方案優(yōu)化：鼓勵學生提出具有創(chuàng)新性的設計方案，并

能夠在實踐中不斷優(yōu)化和改進，這對學生的創(chuàng)新能力和實踐能力提出

了較高要求。

圖樣表達與物化實現(xiàn)：學生需要將設計方案轉化為具體的技術圖

樣，并通過制作和調(diào)試實現(xiàn)物化。這個過程中需要解決許多實際問題，

如材料選擇、工具使用、測試評估等。

詳細教學設計（示例）

第一課時：機器人的基本概念與發(fā)展歷程

教學目標：

理解機器人的基本概念和定義。

了解機器人的發(fā)展歷程和未來趨勢。

認識到機器人技術對社會的影響。

教學過程：

導入新課：通過展示一段機器人應用的視頻或圖片，引發(fā)學生的

興趣，導入機器人的主題。

講授新知：

定義機器人：引用不同國家和組織對機器人的定義，引導學生總

結機器人的共同特征。

發(fā)展歷程：簡述機器人從誕生到現(xiàn)在的發(fā)展歷程，包括關鍵事件

和重要里程碑。

社會影響：分析機器人技術在各個領域的應用案例，以及對社會

經(jīng)濟、就業(yè)、生活等方面的影響。

討論與交流：

分組討論：讓學生分組討論機器人技術的優(yōu)缺點，以及未來可能

的發(fā)展趨勢。

全班分享：各組派代表分享討論結果，教師進行總結和評價。

課堂練習：設計一些選擇題或判斷題，檢驗學生對機器人基本概

念和發(fā)展歷程的理解。

布置作業(yè)：讓學生搜集更多關于機器人應用的案例，準備在下一

節(jié)課進行分享。

第二課時：機器人的組成結構和工作原理

教學目標：

理解機器人的組成結構。

掌握機器人的工作原理。

能夠識別機器人中的關鍵部件和系統(tǒng)。

教學過程：

復習舊知：簡要回顧上一節(jié)課關于機器人基本概念和發(fā)展歷程的

內(nèi)容。

講授新知：

組成結構：詳細介紹機器人的機械部分（如關節(jié)、傳動裝置、執(zhí)行

器等）和電子控制部分（如傳感器、控制器、驅動電路等）。

工作原理：通過動畫或實物演示，展示機器人如何通過感知環(huán)境、

處理信息和執(zhí)行動作來完成任務。

實踐操作：

拆解簡單機器人模型：讓學生分組拆解一個簡單的機器人模型，

觀察其內(nèi)部結構和關鍵部件。

繪制結構圖：引導學生根據(jù)拆解結果繪制機器人的結構圖，并用

簡單的文字說明各部分的功能。

案例分析：選取一兩個典型的機器人應用案例，深入分析其組成

結構和工作原理。

課堂總結：總結機器人的組成結構和工作原理，強調(diào)各部分之間

的相互作用和協(xié)調(diào)。

布置作業(yè)：讓學生設計一個簡單的機器人模型，并繪制其結構圖。

第三課時：人與機器人的關系

教學目標：

探討人與機器人之間的關系。

分析機器人對人類社會的影響。

思考如何建立人與機器人之間的和諧共生關系。

教學過程：

導入新課：通過一段關于人機協(xié)作的視頻或案例，引發(fā)學生對人

與機器人關系的思考。

講授新知：

人機關系：介紹人機協(xié)作、人機交互等概念，分析機器人在不同領

域中的應用如何改變?nèi)祟惖墓ぷ鞣绞胶蜕盍晳T。

社會影響：深入討論機器人技術對社會就業(yè)、倫理道德、法律法規(guī)

等方面的影響。

小組討論：

分組討論：讓學生分組討論如何看待機器人技術的發(fā)展對人類社

會的影響，以及如何建立人與機器人之間的和諧共生關系。

角色扮演：選取一兩個場景進行角色扮演，如機器人護理員與老

年人的互動、機器人廚師與餐廳顧客的交流等，讓學生親身體驗人機

協(xié)作的過程。

全班分享：各組派代表分享討論結果和角色扮演的體會。

課堂總結：總結人與機器人之間的關系及其對社會的影響，強調(diào)

建立和諧共生關系的重要性。

布置作業(yè)：讓學生撰寫一篇關于人與機器人關系的短文或報告。

第四課時：機器人設計與制作實踐（一）

教學目標：

培養(yǎng)學生的創(chuàng)新設計能力。

掌握機器人設計的基本步驟和方法。

開始進行機器人模型的初步設計。

教學過程：

復習舊知：簡要回顧前幾節(jié)課關于機器人基本概念、組成結構、工

作原理和人與機器人關系的內(nèi)容。

講授新知:

設計步驟：介紹機器人設計的基本步驟，包括需求分析、方案設

計、技術選型、制作調(diào)試等。

創(chuàng)新設計：強調(diào)創(chuàng)新設計在機器人領域的重要性，引導學生關注

用戶需求和市場趨勢。

實踐操作：

需求分析：分組進行用戶需求和場景分析，確定機器人的功能需

求和性能指標。

方案設計：基于需求分析結果，進行機器人的方案設計，包括結構

設計、控制系統(tǒng)設計等。

課堂指導：教師巡視各組的設計過程，給予必要的指導和幫助。

布置作業(yè)：繼續(xù)完善機器人設計方案，并準備相關材料和工具進

行制作。

第五課時：機器人設計與制作實踐（二）

教學目標：

培養(yǎng)學生的圖樣表達能力和物化能力。

完成機器人模型的制作和調(diào)試。

對機器人模型進行測試和評估。

教學過程：

復習舊知：簡要回顧上一節(jié)課關于機器人設計步驟和方法的內(nèi)容。

實踐操作：

制作與組裝：分組進行機器人模型的制作和組裝工作，注意選擇

合適的材料和工具。

調(diào)試與測試：對制作完成的機器人模型進行調(diào)試和測試，確保其

能夠按預期工作。

課堂指導：教師巡視各組的制作和調(diào)試過程，及時解決遇到的問

題。

圖樣表達：引導學生繪制機器人模型的結構圖、流程圖等技術圖

樣，并進行交流展示。

測試與評估：對機器人模型進行測試和評估，包括功能測試、性能

測試等方面。

課堂總結：總結機器人設計與制作實踐的過程和收獲，強調(diào)圖樣

表達和物化能力的重要性。

布置作業(yè)：讓學生撰寫機器人制作的技術文檔和使用說明書。

第六課時：機器人應用案例分析與討論

教學目標：

分析機器人應用案例。

討論機器人技術的發(fā)展趨勢和挑戰(zhàn)。

培養(yǎng)學生的批判性思維和解決問題的能力。

教學過程：

導入新課：通過展示幾個典型的機器人應用案例視頻或圖片，引

發(fā)學生的興趣。

案例分析：

選取幾個不同領域的機器人應用案例進行深入分析，如工業(yè)機器

人、服務機器人、教育機器人等。

討論每個案例的應用背景、技術特點,優(yōu)缺點以及市場前景等。

趨勢與挑戰(zhàn)：引導學生探討機器人技術的發(fā)展趨勢和面臨的挑戰(zhàn),

如技術瓶頸、倫理道德、法律法規(guī)等方面。

小組討論：分組討論如何克服機器人技術面臨的挑戰(zhàn)，以及如何

推動機器人技術的可持續(xù)發(fā)展。

全班分享：各組派代表分享討論結果和觀點。

課堂總結：總結機器人應用案例分析的收獲和啟示，強調(diào)批判性

思維和解決問題能力的重要性。

第七課時：本章回顧與評價

教學目標：

回顧本章學習的主要內(nèi)容。

對學生的學習成果進行評價和反饋。

展望機器人的未來發(fā)展。

教學過程：

復習舊知：引導學生回顧本章學習的主要內(nèi)容，包括機器人的基

本概念、組成結構、工作原理、人與機器人的關系以及機器人設計與制

作實踐等。

學習成果展示：

小組展示：讓學生分組展示機器人設計與制作實踐的成果，包括

機器人模型、技術圖樣、技術文檔等。

個人報告：每位學生撰寫一篇關于本章學習的報告或總結，分享

自己的學習體會和收獲。

評價與反饋：

教師評價：對學生的機器人模型、技術圖樣、技術文檔等進行評

價，指出優(yōu)點和不足，并給予改進建議。

同學互評：讓學生互相評價彼此的作品和報告，促進相互學習和

交流。

展望未來：引導學生展望機器人的未來發(fā)展趨勢和應用前景，鼓

勵學生繼續(xù)關注機器人技術的發(fā)展動態(tài)。

課堂總結：總結本章學習的重點和難點，強調(diào)通用技術核心素養(yǎng)

的培養(yǎng)和提升。

布置作業(yè)：讓學生繼續(xù)完善自己的機器人作品或報告，并準備參

加后續(xù)的展示或比賽活動。

八、大單元整體教學思路

教學目標設定

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，結合粵教版高中通用技術選擇性必修2《機器人設計與制作》第

一章《人與機器人》的教學內(nèi)容，本大單元的整體教學思路旨在通過一

系列教學活動，全面提升學生的通用技術核心素養(yǎng)，具體包括技術意

識、工程思維、創(chuàng)新設計、圖樣表達、物化能力五個方面。

（一）技術意識

技術認知與理解：學生能夠認識到機器人技術作為現(xiàn)代技術體系

中的重要組成部分，理解機器人技術的發(fā)展歷程、基本組成及其在各

個領域的應用，形成對機器人技術的全面認知。

技術價值與社會責任：通過分析機器人對人類生活和社會發(fā)展的

影響，學生能夠理解機器人技術的價值所在，并意識到在使用機器人

技術時應承擔的社會責任，包括倫理、法律、安全等方面的考慮。

技術決策與評估：在面對機器人技術相關的問題時，學生能夠基

于技術意識進行初步的技術決策，評估機器人技術的利弊，提出合理

的解決方案。

（二）工程思維

系統(tǒng)分析與設計：學生能夠運用系統(tǒng)分析的方法，理解機器人系

統(tǒng)的構成和工作原理，針對特定的機器人設計任務，進行系統(tǒng)化的分

析和設計。

問題解決與優(yōu)化：在機器人設計與制作過程中，學生能夠識別問

題、分析問題、提出解決方案，并通過不斷優(yōu)化設計方案，提高機器人

的性能和效率。

風險評估與決策：在進行機器人設計與制作時，學生能夠考慮到

各種可能的風險因素，進行風險評估，并基于風險評估結果進行決策，

確保設計的合理性和安全性。

（三）創(chuàng)新設計

創(chuàng)新思維培養(yǎng)：通過機器人設計與制作的學習，學生能夠激發(fā)創(chuàng)

新思維，敢于提出新的想法和解決方案，探索機器人技術的無限可能。

設計實踐能力提升：學生能夠將創(chuàng)新思維轉化為實際的設計實踐,

通過動手制作機器人，提升自己的設計實踐能力。

跨學科知識整合：在機器人設計與制作過程中，學生能夠整合物

理學、數(shù)學、計算機科學等多個學科的知識，形成跨學科的綜合設計能

力。

（四）圖樣表達

技術圖樣識讀與繪制：學生能夠識讀機器人相關的技術圖樣，如

機械圖紙、電路圖紙等，并能夠運用繪圖軟件繪制機器人設計圖樣，準

確表達設計意圖。

設計構思與方案呈現(xiàn)：通過圖樣表達，學生能夠清晰地呈現(xiàn)自己

的設計構思和方案，便于與他人交流和合作。

技術交流與溝通：學生能夠運用技術圖樣進行技術交流和溝通，

與團隊成員、教師或專家共同討論和完善設計方案。

（五）物化能力

材料選擇與加工：在機器人制作過程中，學生能夠根據(jù)設計要求

選擇合適的材料，并掌握材料的加工方法和工藝，確保機器人制作的

順利進行。

工具使用與操作：學生能夠熟練使用各種工具和設備進行機器人

制作，如手工工具、電動工具、計算機輔助設計軟件等。

模型制作與調(diào)試：學生能夠根據(jù)設計圖樣制作出機器人模型，并

進行調(diào)試和優(yōu)化，確保機器人能夠按照預期的功能和性能要求工作。

教學重點與難點

教學重點

機器人技術的基本認知：包括機器人的發(fā)展歷程、基本組成、應用

領域等。

機器人系統(tǒng)的設計與分析：運用系統(tǒng)分析的方法，對機器人系統(tǒng)

進行設計和分析，確保設計的合理性和有效性。

機器人制作技能的培養(yǎng)：通過動手制作機器人，提升學生的材料

選擇、工具使用、模型制作等技能。

教學難點

系統(tǒng)分析與設計的復雜性：機器人系統(tǒng)涉及多個學科的知識和多

個組件的協(xié)同工作，學生需要在復雜的環(huán)境中進行系統(tǒng)分析和設計。

創(chuàng)新思維的激發(fā)與培養(yǎng)：如何在教學過程中有效激發(fā)學生的創(chuàng)新

思維，鼓勵學生提出新穎的設計方案，是一個具有挑戰(zhàn)性的任務。

圖樣表達與交流的準確性：技術圖樣是設計交流的重要工具，學

生需要掌握準確的圖樣表達和交流技巧，以確保設計方案的準確傳達。

教學策略與方法

教學策略

項目式學習：通過設定具體的機器人設計與制作項目，讓學生在

完成項目的過程中學習和掌握相關知識和技能。

情境教學法：創(chuàng)設與機器人技術相關的情境，讓學生在情境中學

習和體驗機器人技術的應用和價值。

合作學習：鼓勵學生進行小組合作，共同完成機器人設計與制作

任務，培養(yǎng)團隊協(xié)作能力和溝通能力。

案例分析：通過分析典型的機器人設計案例，讓學生了解機器人

設計的流程、方法和技巧，提升設計能力。

教學方法

講授法：對機器人技術的基本概念、發(fā)展歷程、基本組成等進行系

統(tǒng)講授，幫助學生建立全面的知識體系。

演示法：通過演示機器人的制作過程、調(diào)試方法等，讓學生直觀地

了解機器人技術的實際應用和操作技巧。

實踐操作法：提供充足的實踐機會，讓學生親自動手制作機器人，

提升物化能力和實踐經(jīng)驗。

討論法：組織學生進行小組討論和全班討論，鼓勵學生發(fā)表自己

的觀點和見解，培養(yǎng)批判性思維和創(chuàng)新能力。

教學過程設計

第一階段：導入與準備（2課時）

導入新課：通過展示機器人技術在各個領域的應用案例，激發(fā)學

生對機器人技術的興趣和好奇心。

學習目標明確：向學生明確本單元的學習目標，包括技術意識、工

程思維、創(chuàng)新設計、圖樣表達、物化能力等方面的要求。

預習與資料搜集：要求學生預習教材內(nèi)容，搜集與機器人技術相

關的資料和信息，為后續(xù)學習做好準備。

第二階段：理論學習（6課時）

機器人技術的基本認知（2課時）

講授機器人的發(fā)展歷程、基本組成、應用領域等基本概念。

分析機器人技術對人類生活和社會發(fā)展的影響。

討論機器人技術的倫理、法律、安全等方面的問題。

機器人系統(tǒng)的設計與分析（2課時）

講授系統(tǒng)分析的方法在機器人設計中的應用。

分析機器人系統(tǒng)的構成和工作原理。

引導學生運用系統(tǒng)分析的方法進行機器人設計實踐。

創(chuàng)新設計與圖樣表達（2課時）

講授創(chuàng)新設計的方法和技巧。

分析機器人設計案例，提升學生的設計思維能力。

講授技術圖樣的識讀與繪制方法。

引導學生運用繪圖軟件進行機器人設計圖樣的繪制。

第三階段：實踐操作（10課時）

材料選擇與加工（2課時）

講授機器人制作中常用的材料及其加工方法。

引導學生進行材料選擇和加工實踐。

工具使用與操作（2課時）

講授機器人制作中常用的工具和設備的使用方法。

引導學生進行工具使用和操作實踐。

模型制作與調(diào)試（6課時）

分組進行機器人模型制作實踐。

在制作過程中，教師提供必要的指導和幫助。

完成模型制作后，進行調(diào)試和優(yōu)化，確保機器人能夠按照預期的

功能和性能要求工作。

第四階段：總結與展示（2課時）

成果展示：各組展示自己制作的機器人模型，介紹設計思路、制作

過程和調(diào)試結果。

評價與反思：引導學生進行自我評價和相互評價，總結學習過程

中的收獲和不足。

總結與提升：教師對本單元的學習進行總結，提出改進建議，并鼓

勵學生繼續(xù)探索機器人技術的奧秘。

學業(yè)評價設計

評價原則

全面性：評價應涵蓋技術意識、工程思維、創(chuàng)新設計、圖樣表達、

物化能力等方面，全面反映學生的學習成果。

客觀性：評價應基于學生的實際表現(xiàn)和作品質量，避免主觀臆斷

和偏見。

發(fā)展性：評價應關注學生的進步和發(fā)展，鼓勵學生在原有基礎上

不斷提高。

評價方式

過程性評價：通過觀察學生在課堂上的表現(xiàn)、參與討論的情況、完

成作業(yè)的質量等方式進行評價。

作品評價：對學生制作的機器人模型進行評價，包括設計創(chuàng)意、制

作工藝、功能實現(xiàn)等方面。

自我評價與相互評價：鼓勵學生進行自我評價和相互評價，培養(yǎng)

自我評價和批判性思維的能力。

教師評價：教師根據(jù)學生的學習表現(xiàn)和作品質量進行評價，給出

具體的反饋和建議。

評價標準

技術意識：能夠準確理解機器人技術的基本概念和應用領域，形

成對機器人技術的全面認知；能夠意識到機器人技術的價值和社會責

任。

工程思維：能夠運用系統(tǒng)分析的方法進行機器人設計；能夠識別

問題、分析問題、提出解決方案并進行優(yōu)化；能夠進行風險評估和決

策。

創(chuàng)新設計：能夠提出新穎的設計方案；能夠運用跨學科知識進行

綜合設計；能夠運用繪圖軟件進行圖樣表達。

圖樣表達：能夠準確識讀和繪制機器人相關的技術圖樣；能夠清

晰呈現(xiàn)設計構思和方案；能夠進行有效的技術交流和溝通。

物化能力：能夠選擇合適的材料和工具進行機器人制作；能夠掌

握材料的加工方法和工藝；能夠制作出符合設計要求的機器人模型并

進行調(diào)試和優(yōu)化。

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，結合2019版粵教版高中通用技術選擇性必修2《機器人設計與

制作》第一章《人與機器人》的教學內(nèi)容，設定以下教學目標：

技術意識:

學生能夠理解機器人的定義、發(fā)展歷史及其在社會中的應用，形

成對機器人技術的正確認知。

學生能夠分析機器人技術對人、社會、環(huán)境的影響，培養(yǎng)技術的安

全、倫理和環(huán)保意識。

工程思維：

學生能夠運用系統(tǒng)分析的方法，理解機器人的組成、工作原理及

其與人、環(huán)境的互動關系。

學生能夠識別并解決與機器人設計和應用相關的工程問題，形成

初步的系統(tǒng)思維和工程建模能力。

創(chuàng)新設計：

學生能夠基于機器人的功能需求，提出創(chuàng)新性的設計方案，并進

行初步的技術試驗和優(yōu)化。

學生能夠運用多學科知識，綜合設計機器人的控制系統(tǒng)和感知系

統(tǒng)，提高創(chuàng)新設計能力。

圖樣表達：

學生能夠識讀和繪制與機器人相關的技術圖樣，如機械結構圖、

控制系統(tǒng)方框圖等。

學生能夠運用二維、三維設計軟件表達機器人設計方案，提高技

術圖樣表達能力。

物化能力：

學生能夠根據(jù)設計方案選擇合適的材料和工具，進行機器人的組

裝和調(diào)試。

學生能夠解決機器人制作過程中的實際問題，提高物化實現(xiàn)能力

和解決問題的能力。

二、學習目標

認識機器人

了解機器人的定義、發(fā)展歷史及分類。

理解機器人的基本組成和工作原理。

理解人與機器人的關系

分析機器人三定律及其在人機關系中的應用。

探討機器人對人類生活、工作和社會的影響。

創(chuàng)新設計與綜合實踐

基于功能需求，提出機器人創(chuàng)新設計方案。

進行技術試驗，優(yōu)化機器人設計方案。

圖樣表達與軟件應用

識讀和繪制機器人相關技術圖樣。

運用二維、三維設計軟件表達機器人設計方案。

物化實現(xiàn)與問題解決

選擇合適的材料和工具，進行機器人組裝和調(diào)試。

解決機器人制作過程中的實際問題，提高物化實現(xiàn)能力。

三、評價目標設定

（一）技術意識

評價內(nèi)容：

學生對機器人技術的認知程度，包括機器人的定義、發(fā)展歷史、分

類及應用。

學生分析機器人技術對人、社會、環(huán)境影響的能力，包括技術的安

全性、倫理性和環(huán)保性。

評價方式：

通過課堂討論、問卷調(diào)查、案例分析等方式，評價學生對機器人技

術的認知程度。

通過小組討論、報告撰寫等方式，評價學生分析機器人技術影響

的能力。

評價標準：

能夠準確描述機器人的定義、發(fā)展歷史及分類。

能夠全