五年級EV3編程項目課：智能挖掘機設(shè)計與控制一、教學(xué)內(nèi)容分析??本節(jié)課內(nèi)容隸屬于小學(xué)信息技術(shù)（或通用技術(shù)）課程中“機器人設(shè)計與編程”模塊。從《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》出發(fā)，本課定位于“過程與控制”核心概念下的工程實踐。在知識技能圖譜上，它承接了學(xué)生已掌握的EV3基礎(chǔ)搭建與直線運動編程，重點引入“電機角度傳感器”的精確讀取與應(yīng)用，以及“多任務(wù)并行”的程序結(jié)構(gòu)邏輯。這不僅是實現(xiàn)機械臂精準(zhǔn)控制的技術(shù)關(guān)鍵，更是從“順序執(zhí)行”邁向“協(xié)同控制”這一認知躍遷的樞紐，為后續(xù)學(xué)習(xí)復(fù)雜自動化系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。在過程方法上，本節(jié)課深度融合了工程設(shè)計思維（EDP）與計算思維。學(xué)生將通過“分析需求設(shè)計算法編程實現(xiàn)測試優(yōu)化”的完整流程，體驗將現(xiàn)實世界中的挖掘動作（挖、抬、轉(zhuǎn)、卸）解構(gòu)為可執(zhí)行的程序指令序列，并利用循環(huán)與分支結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，這正是抽象、分解、算法等計算思維核心要素的具象化實踐。其素養(yǎng)價值滲透于項目全過程，旨在培育學(xué)生嚴謹求實的工程精神、在調(diào)試失敗中展現(xiàn)的堅韌品格，以及通過團隊協(xié)作將創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為實物的創(chuàng)新能力，實現(xiàn)技術(shù)素養(yǎng)與人文素養(yǎng)的共生。??學(xué)情方面，五年級學(xué)生已具備基本的圖形化編程操作能力和簡單的結(jié)構(gòu)搭建經(jīng)驗，對機器人活動興趣濃厚。然而，他們的思維正從具體運算階段向形式運算階段過渡，對于“角度傳感器數(shù)值”與“物理世界動作幅度”之間的抽象映射關(guān)系，以及“多個電機同時運行”的邏輯協(xié)調(diào)，可能存在認知障礙。常見誤區(qū)包括將傳感器數(shù)值等同于固定時間，或認為程序塊按順序?qū)懢鸵馕吨鴦幼鲊栏褚来伟l(fā)生。因此，教學(xué)過程評估將重點觀察學(xué)生在任務(wù)卡引導(dǎo)下的探究過程，通過“說一說你的程序邏輯”、“比一比誰的控制更精準(zhǔn)”等即時提問與展示，動態(tài)診斷其理解深度?；诖?，教學(xué)調(diào)適應(yīng)提供分層支持：為概念理解較慢的學(xué)生提供“角度動作”對照表可視化支架；為進度較快的學(xué)生設(shè)置“優(yōu)化卸料效率”的挑戰(zhàn)性參數(shù)，確保所有學(xué)生都能在“最近發(fā)展區(qū)”內(nèi)獲得成功體驗。二、教學(xué)目標(biāo)??在知識維度上，學(xué)生將建構(gòu)起“傳感器數(shù)據(jù)驅(qū)動程序決策”的核心認知。他們不僅能準(zhǔn)確說出電機角度傳感器的作用是反饋馬達旋轉(zhuǎn)位置，更能理解其數(shù)值變化與機械臂運動幅度之間的定量關(guān)系，并應(yīng)用“等待電機角度”模塊和“并行序列”結(jié)構(gòu)，編寫出能控制挖掘機完成“挖掘回轉(zhuǎn)卸料復(fù)位”連貫動作的程序。??在能力維度上，本節(jié)課聚焦于工程實踐與計算思維能力的協(xié)同發(fā)展。學(xué)生能夠以小組為單位，遵循設(shè)計流程，將復(fù)雜的機械操作任務(wù)分解為獨立的子動作，并為之設(shè)計、調(diào)試與優(yōu)化對應(yīng)的程序模塊，最終整合成一個穩(wěn)定運行的整體系統(tǒng)，體驗完整的“分析設(shè)計實現(xiàn)測試”工程循環(huán)。??在情感態(tài)度與價值觀維度上，課程著力于培養(yǎng)合作精神與探究韌性。期望學(xué)生在小組角色分工中（如程序員、測試員、記錄員）積極承擔(dān)個人責(zé)任，同時學(xué)會傾聽與整合同伴意見；在面對程序運行不如預(yù)期的調(diào)試過程中，能表現(xiàn)出耐心、細致和不輕易放棄的科學(xué)態(tài)度。??在科學(xué)（學(xué)科）思維目標(biāo)上，重點發(fā)展學(xué)生的系統(tǒng)思維與算法思維。引導(dǎo)他們將挖掘機視為一個由硬件（結(jié)構(gòu)、傳感器）和軟件（程序）構(gòu)成的協(xié)同系統(tǒng)，并學(xué)習(xí)通過設(shè)計明確的步驟序列（算法）來控制這個系統(tǒng)，理解反饋（傳感器數(shù)據(jù)）在實現(xiàn)精準(zhǔn)控制中的關(guān)鍵作用。??在評價與元認知目標(biāo)上，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)展批判性審視與反思的能力。他們將依據(jù)“動作連貫性”、“定位準(zhǔn)確性”等量規(guī)評價自己及他組的作品，并能在課后反思中闡述：在調(diào)試過程中，自己采用了哪些策略（如分段測試、變量調(diào)整）來定位并解決問題，從而提升對自身學(xué)習(xí)策略的監(jiān)控意識。三、教學(xué)重點與難點??教學(xué)重點在于“利用電機角度傳感器實現(xiàn)機械臂的精準(zhǔn)定位控制”。確立此為重點，源于其在課標(biāo)“過程與控制”大概念中的核心地位——它體現(xiàn)了程序通過感知（傳感器輸入）來決策并控制輸出（電機運動）的閉環(huán)邏輯，是理解自動控制系統(tǒng)原理的奠基性實例。從能力立意看，掌握此點是學(xué)生能否從“讓機器人動起來”躍升至“按我的意圖精確動起來”的關(guān)鍵，直接影響后續(xù)所有復(fù)雜項目學(xué)習(xí)的深度。??教學(xué)難點在于“理解并協(xié)調(diào)多任務(wù)并行程序的執(zhí)行邏輯”。難點成因在于其抽象性：學(xué)生容易將圖形化編程中上下排列的程序塊直觀理解為“先上后下”的嚴格時間順序，難以理解當(dāng)多個“并行序列”啟動后，多個電機實際上是“同時”在后臺運行。這需要克服固有的線性思維定式。突破方向在于利用生動的比喻（如“同時向不同廚師下達做菜指令”）和編程環(huán)境的可視化高亮執(zhí)行功能，讓抽象的并發(fā)過程變得具體可觀。四、教學(xué)準(zhǔn)備清單1.教師準(zhǔn)備1.1媒體與教具：交互式白板課件（內(nèi)含挖掘機工作視頻、關(guān)鍵編程模塊動畫演示）；EV3機器人套件（每組一套，已預(yù)裝履帶底盤和四連桿挖掘臂基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)）；教師演示用大型模型。1.2學(xué)習(xí)資料：分層學(xué)習(xí)任務(wù)單（含基礎(chǔ)任務(wù)卡與挑戰(zhàn)任務(wù)卡）；課堂評價量規(guī)表；調(diào)試記錄單。2.學(xué)生準(zhǔn)備2.1知識與預(yù)習(xí)：復(fù)習(xí)電機模塊的使用；預(yù)習(xí)“傳感器”面板中的“等待電機角度”模塊說明。2.2物品：自帶平板電腦或筆記本電腦（已安裝EV3編程軟件）。3.環(huán)境布置3.1座位安排：四至五人一組，圍坐成“島狀”，便于合作與器材取放。3.2實踐區(qū)域：教室前方設(shè)置統(tǒng)一的“物料區(qū)”（用積木模擬沙土）和“卸料區(qū)”，供各小組測試。五、教學(xué)過程第一、導(dǎo)入環(huán)節(jié)1.情境創(chuàng)設(shè)與問題提出：同學(xué)們，上節(jié)課我們完成了智能挖掘機的“身軀”建造?，F(xiàn)在，請看這段真實挖掘機作業(yè)的視頻（播放10秒）。觀察一下，它的動作有什么特點？是不是“挖”、“抬”、“轉(zhuǎn)”、“卸”一氣呵成，非常精準(zhǔn)？好，問題來了：我們能不能用手中的EV3，造出一臺能真正工作的‘智能挖掘機’呢？讓它也能完成這一套連貫動作，把“物料區(qū)”的積木搬運到“卸料區(qū)”。2.建立聯(lián)系與路徑明晰：要實現(xiàn)這個目標(biāo)，靠我們之前學(xué)的“等待時間”控制行不行？（停頓，等待學(xué)生思考）可能有同學(xué)發(fā)現(xiàn)了，用時間控制不穩(wěn)定，每次電池電量、摩擦力不一樣，動作就可能走樣。那怎樣才能像真挖掘機一樣“指哪打哪”？今天，我們就請出一位秘密武器——電機角度傳感器。它將幫助我們實現(xiàn)“毫米級”的精準(zhǔn)控制。這節(jié)課，我們將化身工程師，三步走：第一，探索傳感器如何告知我們機械臂的位置；第二，學(xué)習(xí)讓多個電機“協(xié)同作戰(zhàn)”的編程秘訣；第三，完成挑戰(zhàn)，讓我們的挖掘機高效工作起來！第二、新授環(huán)節(jié)任務(wù)一：探究機械臂的“位置密碼”——電機角度傳感器教師活動：首先，請大家不要編程，手動緩慢轉(zhuǎn)動連接挖掘臂的電機，同時緊盯軟件中“端口視圖”區(qū)域?qū)?yīng)馬達的度數(shù)變化?！白⒁饪?，當(dāng)你向上抬臂，這個數(shù)字怎么變？是增大還是減??？”教師巡視，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律。接著，提出核心挑戰(zhàn)：“現(xiàn)在，不靠眼睛看，只用程序讓機械臂自動抬升到剛好‘豎直’的位置停下。誰有思路？”引導(dǎo)學(xué)生思考利用“等待電機角度”模塊，并搭建一個簡單測試程序：當(dāng)電機角度“大于”某個值（如80度）時停止?！拔覀兿炔乱粋€數(shù)值，比如80度，試試看。如果沒到豎直就停了，說明猜的數(shù)值是大了還是小了？我們該怎么調(diào)整？”學(xué)生活動：動手轉(zhuǎn)動馬達，觀察并記錄角度變化與動作方向的關(guān)聯(lián)。嘗試理解“電機角度”即代表“位置”。根據(jù)教師引導(dǎo)，在編程區(qū)找到“等待電機角度”模塊，并設(shè)置“端口”和“比較類型”（大于/小于）。首次猜測一個角度值，程序測試，觀察機械臂停止位置，并根據(jù)偏差情況小組討論調(diào)整數(shù)值的策略（若未到位需增大設(shè)定值，若超過則減?。?。即時評價標(biāo)準(zhǔn)：1.能否準(zhǔn)確說出“角度增大對應(yīng)機械臂的哪個方向運動”。2.測試后，能否根據(jù)實際停止位置與目標(biāo)位置的偏差，說出正確的參數(shù)調(diào)整方向（變大或變?。?。3.小組內(nèi)是否進行了觀察結(jié)果的分享與討論。形成知識、思維、方法清單：★電機角度傳感器：內(nèi)置于EV3電機中，能實時反饋馬達轉(zhuǎn)動的角度位置（以度為單位）。這是實現(xiàn)閉環(huán)位置控制的基礎(chǔ)?！铩暗却姍C角度”模塊：程序執(zhí)行到此模塊時會“等待”，直到指定電機的角度滿足設(shè)定的條件（如“大于90度”），才繼續(xù)向下執(zhí)行?！鴱摹伴_環(huán)”到“閉環(huán)”：之前用時間控制是“開環(huán)”（發(fā)出指令后不管結(jié)果）；用傳感器控制是“閉環(huán)”（程序根據(jù)結(jié)果反饋決定下一步），更智能、更精準(zhǔn)。方法提示：參數(shù)調(diào)試常用“猜測驗證調(diào)整”的迭代方法，不要指望一次成功。任務(wù)二：編程實現(xiàn)“挖掘”與“抬升”基礎(chǔ)動作教師活動：“明確了‘停止密碼’，現(xiàn)在我們來編第一組動作：讓挖掘臂‘挖下去’再‘抬起來’。”教師引導(dǎo)學(xué)生將此復(fù)合動作分解為兩個順序子動作：1.控制挖斗電機旋轉(zhuǎn)特定角度完成“挖掘”；2.控制大臂電機旋轉(zhuǎn)至豎直位置完成“抬升”。在白板上示范搭建程序序列：啟動大臂電機（設(shè)為負功率使之下挖）>等待其角度小于某一值>停止該電機>啟動挖斗電機進行收斗>等待其角度條件>…“注意，這兩個動作必須一個接一個完成，程序塊要順序連接?！毖惨晻r，重點關(guān)注學(xué)生對兩個不同電機端口的正確選擇及角度條件的合理設(shè)定。學(xué)生活動：小組合作，根據(jù)任務(wù)分解，在編程區(qū)順序搭建兩個獨立的“電機運動+等待角度+電機停止”組合。分別為控制大臂和挖斗的電機設(shè)置合理的功率、角度目標(biāo)值。程序測試，觀察挖掘臂能否完成“下挖收斗”的連貫動作，并根據(jù)實際動作的完成度（如挖掘深度是否足夠，收斗是否到位）反復(fù)調(diào)試角度參數(shù)。即時評價標(biāo)準(zhǔn)：1.程序結(jié)構(gòu)是否清晰體現(xiàn)了動作的先后順序。2.是否能為兩個不同的電機正確配置對應(yīng)的端口和角度條件。3.調(diào)試過程中，是否有策略地記錄下有效的角度參數(shù)值。形成知識、思維、方法清單：★動作分解思維：將復(fù)雜任務(wù)（如“挖掘”）分解為一系列簡單的、可編程的原子動作（電機A轉(zhuǎn)多少度，然后電機B轉(zhuǎn)多少度）?！镯樞蚪Y(jié)構(gòu)：程序塊自上而下依次執(zhí)行，是描述有時間先后順序的動作流的自然方式。易錯點：混淆控制不同電機的模塊端口號，導(dǎo)致動作錯亂。調(diào)試心法：“復(fù)雜動作莫慌張，分步測試是良方”——可以先單獨測試“下挖”動作，調(diào)好后再接入“收斗”動作。任務(wù)三：解鎖“協(xié)同作戰(zhàn)”——“并行序列”控制回轉(zhuǎn)教師活動：“現(xiàn)在挖掘臂抬起來了，懷里抱著‘貨物’。如果要把它運到旁邊卸貨，底盤需要轉(zhuǎn)動。問題來了：能不能讓‘底盤轉(zhuǎn)動’和‘機械臂保持抬升狀態(tài)’同時進行？這樣效率才高！”引發(fā)認知沖突。展示“序列線”起點，拖出兩個“并行”的序列分支。“看，就像開兩條并行的車道，一條車道上的車負責(zé)讓底盤轉(zhuǎn)（控制電機C），另一條車道的車啥也不干，就專門‘等待’機械臂角度，防止它掉下來?！痹诘诙l序列線上只放一個“等待電機角度（大臂電機，大于75度）”模塊?！斑@個‘等待’模塊就像一個忠誠的衛(wèi)兵，只要大臂角度沒問題，它就不‘放行’，程序就卡在這里，從而保證了在底盤轉(zhuǎn)動整個過程中，大臂電機都不會收到停止或移動的指令，維持了當(dāng)前位置?！睂W(xué)生活動：聆聽教師講解，觀察并行序列的搭建方法。理解“保持狀態(tài)”可以通過在一條序列線上使用“等待”模塊來實現(xiàn)。動手模仿搭建，在一條序列線上設(shè)置底盤電機的轉(zhuǎn)動與停止，在另一條并行的序列線上僅放置“等待”大臂電機角度的模塊。測試，觀察是否實現(xiàn)了底盤轉(zhuǎn)動時，挖掘臂能穩(wěn)定保持抬升姿態(tài)，不掉落“貨物”。即時評價標(biāo)準(zhǔn)：1.能否理解“并行序列”的視覺表示（多條線同時開始）。2.能否在正確的序列線上放置“保持機械臂狀態(tài)”的等待模塊。3.測試時，是否觀察到機械臂在底盤轉(zhuǎn)動過程中的穩(wěn)定性得到提升。形成知識、思維、方法清單：★★并行序列：用于實現(xiàn)需要同時（或近乎同時）發(fā)生的多個任務(wù)。每個序列線獨立執(zhí)行，打破了嚴格的先后順序?！铩氨３譅顟B(tài)”的編程技巧：使用“等待傳感器條件”模塊，可以有效地“鎖定”某一電機或機構(gòu)的狀態(tài)，防止其被意外改變。這是協(xié)調(diào)多機構(gòu)運動的核心技巧。思維躍遷：從“線性思維”（一件事接一件事）到“并發(fā)思維”（多件事同時規(guī)劃）。課堂金句：“想讓多個部分同時動，就給它們鋪多條路！”任務(wù)四：整合與調(diào)試——完成完整工作循環(huán)教師活動：“各個關(guān)鍵技術(shù)我們都攻破了，現(xiàn)在是‘總裝’時刻！”呈現(xiàn)完整的“挖掘抬升回轉(zhuǎn)卸料復(fù)位”動作流程圖。引導(dǎo)學(xué)生小組規(guī)劃，將前幾個任務(wù)編寫的程序段，像拼裝樂高一樣，整合成一個完整的程序?！疤嵝汛蠹?，注意‘并行序列’的起點和終點。所有并行分支都結(jié)束時，程序才會繼續(xù)往下走最后的‘卸料’和‘復(fù)位’動作?！苯處熖峁罢{(diào)試錦囊”：1.分段運行（利用“注釋塊”臨時屏蔽后續(xù)代碼）。2.觀察數(shù)據(jù)線（軟件高亮顯示正在執(zhí)行的模塊）。巡視，充當(dāng)“技術(shù)顧問”，鼓勵學(xué)生通過調(diào)試記錄單系統(tǒng)化地記錄問題與解決方案。學(xué)生活動：小組通力合作，參照流程圖，整合此前編寫的各程序段。重點注意在“抬升”與“回轉(zhuǎn)”之間插入并行序列結(jié)構(gòu)。進行完整功能測試，遭遇問題時，運用教師提供的調(diào)試策略進行排查?？赡苡龅降膯栴}包括：動作順序錯亂、并行分支結(jié)束點不統(tǒng)一導(dǎo)致流程卡住、角度參數(shù)需微調(diào)等。通過反復(fù)調(diào)試，追求動作的流暢性與精準(zhǔn)性。即時評價標(biāo)準(zhǔn)：1.整合后的程序結(jié)構(gòu)是否清晰反映了工作流程圖。2.面對調(diào)試中的問題，小組是否能有條理地嘗試解決（如分段檢查、討論可能原因）。3.最終作品能否穩(wěn)定、連貫地完成一次完整的物料搬運循環(huán)。形成知識、思維、方法清單：★系統(tǒng)整合能力：將獨立的子功能模塊（子程序段）集成為一個能協(xié)調(diào)工作的完整系統(tǒng)?！铩锍绦蛘{(diào)試的核心方法論：1.隔離（分段測試）；2.觀察（利用軟件高亮、數(shù)據(jù)日志）；3.假設(shè)與驗證（針對問題提出可能原因并測試）。工程精神：完美的程序幾乎都是“調(diào)試”出來的，耐心與細致是工程師的重要品質(zhì)。認知說明：完整項目的實現(xiàn)，是對前期所學(xué)概念和技能的綜合應(yīng)用與升華，是形成計算思維的關(guān)鍵一步。第三、當(dāng)堂鞏固訓(xùn)練??構(gòu)建分層實踐任務(wù)，所有任務(wù)均基于已完成的挖掘機模型：1.基礎(chǔ)層（全員參與）：優(yōu)化參數(shù)，精準(zhǔn)控制。要求各組繼續(xù)微調(diào)程序中各個電機角度參數(shù)，使挖掘機的挖掘深度、抬升高度、回轉(zhuǎn)角度和卸料位置均達到最優(yōu)狀態(tài)，并用調(diào)試記錄單記錄最終參數(shù)?！氨纫槐?，哪個小組的挖掘機動作最穩(wěn)、最準(zhǔn)？”2.綜合層（大多數(shù)小組可挑戰(zhàn)）：增加“滿載檢測”。假設(shè)挖斗內(nèi)裝有重量傳感器（用觸動傳感器模擬，當(dāng)挖斗內(nèi)積木壓到傳感器視為滿載）。修改程序，實現(xiàn)“只有挖斗滿載時，才執(zhí)行抬升與轉(zhuǎn)運動作；如果空載，則返回繼續(xù)挖掘”。此任務(wù)涉及在順序結(jié)構(gòu)中插入一個條件判斷分支。3.挑戰(zhàn)層（學(xué)有余力小組選做）：效率競賽——設(shè)計循環(huán)。修改程序，讓挖掘機自動連續(xù)搬運3塊積木到卸料區(qū)。思考并嘗試：是在整個程序外套一個大循環(huán)，還是對某些動作序列進行循環(huán)？哪種效率更高？??反饋機制：預(yù)留8分鐘進行成果展示與互評。隨機邀請基礎(chǔ)層和綜合層的小組演示，由其他組依據(jù)“動作連貫性”、“參數(shù)合理性”、“任務(wù)完成度”等維度進行點評。教師選取一份典型的、存在邏輯瑕疵的挑戰(zhàn)層程序（匿名）進行投屏，引導(dǎo)全體學(xué)生“找茬”與提出修改方案，深化對程序流程的理解。第四、課堂小結(jié)??知識整合：“今天我們的‘智能挖掘機’項目成功收官，我們來盤點一下收獲?！毖垖W(xué)生用“我們學(xué)會了用……來……”的句式分享。教師板書關(guān)鍵詞：電機角度傳感器、等待模塊、并行序列、動作分解、調(diào)試。并引導(dǎo)學(xué)生將這些關(guān)鍵詞連成概念網(wǎng)：為了精準(zhǔn)控制（核心目標(biāo)），我們利用傳感器獲取數(shù)據(jù)，通過等待模塊和并行序列（核心技術(shù)）來編寫程序，過程中運用了動作分解（核心方法）和反復(fù)調(diào)試（核心過程）。??方法提煉：“回顧整個過程，我們從現(xiàn)實問題出發(fā)，把它分解、翻譯成程序語言，再組裝、調(diào)試。這本身就是一次完整的‘計算思維’之旅和‘工程設(shè)計’實踐?！??作業(yè)布置與延伸：必做作業(yè)：1.完善課堂調(diào)試記錄單，寫下心得。2.在編程軟件中，為你今天的完整程序添加清晰的注釋，說明每一段的功能。選做作業(yè)：思考生活中還有哪些裝置（如自動門、電梯）用到了類似的“傳感器檢測程序判斷電機動作”的控制邏輯？嘗試用流程圖畫出其中一個的工作原理。下節(jié)課，我們將探索更多傳感器，讓我們的機器人擁有‘視覺’和‘觸覺’！六、作業(yè)設(shè)計1.基礎(chǔ)性作業(yè)（必做）：1.2.整理并提交本節(jié)課最終的、能穩(wěn)定工作的智能挖掘機程序文件。2.3.在程序的每一主要功能段（如挖掘、抬升、回轉(zhuǎn)并行處理、卸料）添加注釋，用文字說明該段程序的目的。3.4.填寫完整的調(diào)試記錄單，記錄下各個關(guān)鍵動作（下挖、抬升、回轉(zhuǎn)）最終采用的角度參數(shù)，并簡要寫下一次印象最深的調(diào)試經(jīng)歷及解決方法。5.拓展性作業(yè)（建議完成）：1.6.情境化應(yīng)用：假設(shè)你的挖掘機需要在一條狹窄的通道中工作，回轉(zhuǎn)空間有限。請你修改程序，將底盤的回轉(zhuǎn)角度從90度調(diào)整為45度，并相應(yīng)調(diào)整卸料臂的伸展角度，使其仍能準(zhǔn)確將物料卸到指定區(qū)域。提交修改后的程序版本，并說明你調(diào)整了哪些參數(shù)。2.7.微型項目報告：以小組為單位，撰寫一份簡短的《智能挖掘機V1.0產(chǎn)品說明書》。需包含：產(chǎn)品功能簡介、操作流程（程序啟動方式）、技術(shù)亮點（使用了哪些傳感器和編程結(jié)構(gòu)）、已知注意事項（如在何種地面運行最穩(wěn)定）。8.探究性/創(chuàng)造性作業(yè)（選做）：1.9.開放探究：研究EV3軟件中的“數(shù)據(jù)日志”功能。嘗試在電機運動時記錄角度傳感器的數(shù)據(jù)變化，并生成曲線圖。分析曲線圖，思考：電機從啟動到勻速到停止，角度變化曲線有什么特點？這對我們實現(xiàn)更平滑的運動控制有何啟發(fā)？（提交數(shù)據(jù)分析截圖和簡要結(jié)論）2.10.創(chuàng)意設(shè)計：在本課挖掘機的基礎(chǔ)上，增加一個額外的電機和機構(gòu)（如傳送帶或推板），設(shè)計一個能將卸料區(qū)的積木進行“整理堆放”的附加功能。畫出機構(gòu)設(shè)計草圖，并描述需要如何修改或擴展原有程序來控制這個新機構(gòu)。七、本節(jié)知識清單及拓展★電機角度傳感器：EV3電機內(nèi)置的測量部件，能以“度”為單位實時反饋電機軸的旋轉(zhuǎn)位置。正負號代表方向。它是實現(xiàn)位置閉環(huán)控制的基石，將物理世界的空間位置信息轉(zhuǎn)化為程序可讀的數(shù)據(jù)?！铩暗却姍C角度”模塊：位于傳感器模塊組。程序執(zhí)行至此會暫停，持續(xù)監(jiān)測指定電機的角度，直到其滿足設(shè)定的比較條件（如“大于90°”）后才繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)指令。它是實現(xiàn)“到達指定位置后自動停止”的關(guān)鍵?！铩锊⑿行蛄校篍V3圖形化編程中，從同一個“序列線”起點引出的多條同時開始執(zhí)行的程序分支。用于控制需要同時發(fā)生的多個任務(wù)（如底盤轉(zhuǎn)動時保持機械臂抬起）。理解并行是理解復(fù)雜系統(tǒng)協(xié)同工作的關(guān)鍵?！飫幼鞣纸馀c順序結(jié)構(gòu)：工程設(shè)計的基本方法。將復(fù)雜操作任務(wù)（如“挖掘”）分解為一系列簡單的、順序執(zhí)行的電機動作指令。在程序中，這些指令以從上到下的順序連接，形成順序結(jié)構(gòu)，直觀反映動作的時間線。★系統(tǒng)整合與調(diào)試：將獨立測試好的功能模塊（程序段）集成為一個協(xié)調(diào)運行的完整程序。調(diào)試是工程實踐的核心環(huán)節(jié)，常用策略包括：分段測試法（用注釋塊隔離部分代碼）、觀察法（利用軟件執(zhí)行高亮）、假設(shè)驗證法（針對問題提出可能原因并逐一測試）。▲從開環(huán)控制到閉環(huán)控制：僅用時間控制是開環(huán)系統(tǒng)，輸出不反饋影響輸入，易受干擾。使用傳感器檢測狀態(tài)并據(jù)此決策，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，輸出結(jié)果反饋回來影響控制指令，使系統(tǒng)更穩(wěn)定、更精準(zhǔn)。本課的挖掘機從時間控制升級為角度控制，正是這一跨越的體現(xiàn)。▲“保持狀態(tài)”的編程技巧：在多任務(wù)并行時，若需某個機構(gòu)（如機械臂）在另一機構(gòu)（如底盤）動作期間維持當(dāng)前位置，可在控制該機構(gòu)的并行分支上，僅放置一個“等待該機構(gòu)傳感器條件”的模塊。這能有效“鎖定”該機構(gòu)，避免意外運動。易錯點提醒：1.混淆電機端口號，導(dǎo)致控制錯位。搭建時應(yīng)與實物端口連接核對。2.并行序列的所有分支必須都執(zhí)行完畢，程序才會繼續(xù)向下執(zhí)行。若有一個分支因條件永遠不滿足而卡住，會導(dǎo)致整個程序停滯。3.“大于”和“小于”的比較條件設(shè)置錯誤，導(dǎo)致動作反向或無法觸發(fā)。八、教學(xué)反思??（一）教學(xué)目標(biāo)達成度分析：從課堂觀察與作品展示看，知識目標(biāo)與能力目標(biāo)達成度較高。絕大多數(shù)小組能成功應(yīng)用電機角度傳感器和并行序列完成項目，程序結(jié)構(gòu)清晰。情感目標(biāo)方面，小組合作氛圍普遍積極，但在調(diào)試受挫時，個別小組表現(xiàn)出急躁情緒，需教師及時介入引導(dǎo)。元認知目標(biāo)通過“調(diào)試記錄單”和課后小結(jié)環(huán)節(jié)有所觸及，但學(xué)生反思的深度參差不齊，未來需提供更結(jié)構(gòu)化的反思框架（如“我遇到的三個問題及解決策略”表格）。??（二）教學(xué)環(huán)節(jié)有效性評估：導(dǎo)入環(huán)節(jié)的視頻與設(shè)問迅速聚焦了“精準(zhǔn)控制”的核心問題，效果良好。新授環(huán)節(jié)的四個任務(wù)階梯設(shè)計合理，任務(wù)三“并行序列”確實是明顯的認知爬坡點，盡管使用了比喻和可視化，仍有約三分之一的學(xué)生初次搭建時出現(xiàn)困惑?！爱?dāng)時巡視，聽到有學(xué)生嘀咕：‘這條線上什么都不干，就等，有什么用？’這正是理解的關(guān)鍵?！蓖ㄟ^個別指導(dǎo)與后續(xù)成功小組的演示，大部分學(xué)生得以理解。鞏固訓(xùn)練的分層設(shè)計滿足了差異化需求，但時間稍顯倉促，挑戰(zhàn)層任務(wù)的討論未能充分展開。??（三）學(xué)生表現(xiàn)深度剖析：學(xué)生表現(xiàn)呈現(xiàn)典型的三層分布。約20%的“領(lǐng)跑者”不僅快速完成基礎(chǔ)任務(wù)，還自發(fā)嘗試優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)（如使用變量存儲角度參數(shù)），并對挑戰(zhàn)層任務(wù)有濃厚興趣。約60%的“主體跟進者”在任務(wù)卡和同伴互助下能穩(wěn)步完成學(xué)習(xí)路徑，他們是課堂成功的主要標(biāo)志。另有約20%的“需要支持者”在抽象的概念映射（角度值對應(yīng)現(xiàn)實位置）和多線程邏輯理解上存在持續(xù)困難，盡管有可視化支架，仍依賴教師或組員的直接幫助。這提示未來需為這部分學(xué)生設(shè)計更前置