第2单元第9课《循线而走-地面传感器和机器人的循线行走》教学设计 2023-2024学年清华大学版（2012）初中信息技术九年级下册

第2单元第9课《循线而走--地面传感器和机器人的循线行走》教学设计2023—2024学年清华大学版（2012）初中信息技术九年级下册授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容分析本节课的主要教学内容为初中信息技术九年级下册第2单元第9课《循线而走--地面传感器和机器人的循线行走》。该课程主要围绕地面传感器和机器人的循线行走技术进行讲解，包括地面传感器的原理、结构以及如何实现机器人的循线行走。

教学内容与学生已有知识的联系：

1.地面传感器：学生已经了解了一些传感器的基本概念和原理，如温度传感器、湿度传感器等。通过本节课的学习，学生可以进一步了解地面传感器的原理和应用。

2.机器人循线行走：学生在小学阶段已经接触过一些简单的机器人制作和编程，但对于循线行走的原理和方法可能还不够了解。本节课将结合学生的已有知识，引导学生学习循线行走的原理和编程方法。

3.编程：学生在初中阶段已经学习了一些基本的编程语言和编程思想，本节课将在此基础上，进一步教授学生如何编写机器人循线行走的程序。核心素养目标分析本节课的核心素养目标主要围绕技术意识、工程思维和信息意识三个方面展开。

1.技术意识：通过学习地面传感器的原理和结构，使学生了解传感器在现代科技中的应用，培养学生的技术意识和科技兴趣。同时，通过学习机器人的循线行走技术，使学生认识并了解机器人技术的发展和应用，提高学生的技术意识。

2.工程思维：在教学过程中，学生将学习如何设计和制作一个简单的循线机器人，通过实践操作，培养学生的工程思维能力和动手能力。同时，学生将学习如何编写循线行走的程序，通过编程实践，培养学生的逻辑思维能力和解决问题的能力。

3.信息意识：本节课将教授学生如何利用传感器和编程技术实现机器人的循线行走，使学生了解并掌握信息技术在实际生活中的应用。同时，通过学习传感器和编程的基本原理，使学生认识到信息技术的广泛应用和重要性，提高学生的信息意识。教学难点与重点1.教学重点

（1）地面传感器的原理与结构

本节课的核心内容是地面传感器的原理与结构。传感器是一种能够将外部环境中的物理量或化学量转换成电信号的装置。地面传感器是机器人循线行走的关键部件之一，它能够检测地面上的黑线并产生电信号，从而使机器人能够沿着黑线行走。在本节课中，我们将重点讲解地面传感器的原理和结构，使学生能够理解传感器的工作原理和组成部分。

（2）机器人的循线行走原理

机器人的循线行走原理是本节课的另一个重点。循线行走是机器人根据地面传感器检测到的黑线信息，通过控制程序和电机，实现沿着黑线行走的一种运动方式。在本节课中，我们将重点讲解循线行走的原理，使学生能够理解机器人是如何根据传感器的信息来实现循线行走的。

（3）循线行走程序的编写

循线行走程序的编写是本节课的第三个重点。通过编写循线行走程序，学生可以控制机器人实现循线行走。在本节课中，我们将重点讲解循线行走程序的编写方法，使学生能够掌握编写循线行走程序的基本技巧。

2.教学难点

（1）地面传感器的原理与结构

地面传感器的原理与结构是本节课的一个难点。传感器的工作原理较为复杂，学生可能难以理解传感器的转换过程和组成部分。因此，在本节课中，我们将通过实物展示和示例讲解，帮助学生理解地面传感器的原理和结构。

（2）机器人的循线行走原理

机器人的循线行走原理是本节课的另一个难点。循线行走的实现涉及多个传感器和控制程序，学生可能难以理解和掌握循线行走的实现过程。因此，在本节课中，我们将通过示例讲解和编程实践，帮助学生理解循线行走的原理和实现过程。

（3）循线行走程序的编写

循线行走程序的编写是本节课的第三个难点。编写循线行走程序需要掌握一定的编程知识和技巧，学生可能难以理解和掌握编程方法和技巧。因此，在本节课中，我们将通过示例讲解和编程实践，帮助学生理解循线行走程序的编写方法和技巧。教学方法与手段1.教学方法

（1）讲授法：教师通过讲解地面传感器的原理和结构，机器人的循线行走原理和循线行走程序的编写方法，使学生能够理解和掌握相关知识。

（2）讨论法：组织学生进行小组讨论，让学生分享自己的理解和问题，通过互动交流，激发学生的思维和兴趣，提高学生的学习主动性。

（3）实验法：安排学生进行实践操作，让学生亲自动手制作循线机器人，通过实践操作，加深学生对地面传感器和循线行走程序的理解和掌握。

2.教学手段

（1）多媒体教学：利用多媒体设备，展示地面传感器的实物图片和内部结构，以及机器人的循线行走视频，帮助学生直观地理解和掌握相关知识。

（2）编程软件：利用编程软件，让学生亲自动手编写循线行走程序，通过实践操作，加深学生对循线行走程序编写方法和技巧的理解和掌握。

（3）教学软件：利用教学软件，进行地面传感器和循线行走原理的模拟实验，让学生通过模拟实验，加深对相关知识的理解和掌握。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对循线行走机器人的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道循线行走机器人是什么吗？它与我们的生活有什么关系？”

展示一些关于循线行走机器人的图片或视频片段，让学生初步感受循线行走机器人的魅力或特点。

简短介绍循线行走机器人的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.循线行走机器人基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解循线行走机器人的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解循线行走机器人的定义，包括其主要组成元素或结构。

详细介绍循线行走机器人的组成部分或功能，使用图表或示意图帮助学生理解。

3.循线行走机器人案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解循线行走机器人的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的循线行走机器人案例进行分析。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解循线行走机器人的多样性或复杂性。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用循线行走机器人解决实际问题。

小组讨论：让学生分组讨论循线行走机器人的未来发展或改进方向，并提出创新性的想法或建议。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与循线行走机器人相关的主题进行深入讨论。

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对循线行走机器人的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调循线行走机器人的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括循线行走机器人的基本概念、组成部分、案例分析等。

强调循线行走机器人在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用循线行走机器人。

布置课后作业：让学生撰写一篇关于循线行走机器人的短文或报告，以巩固学习效果。学生学习效果1.学生能够理解地面传感器的原理和结构，以及它们在机器人循线行走中的作用。学生将能够描述传感器的工作原理，包括其如何将物理量或化学量转换成电信号。学生将能够识别传感器的组成部分，并了解它们的功能和作用。

2.学生将能够理解机器人的循线行走原理，包括机器人如何根据传感器的信息来控制其运动。学生将能够描述循线行走的基本过程，包括如何检测地面上的黑线、如何根据检测到的信息来控制机器人的运动等。

3.学生将能够编写简单的循线行走程序，以控制机器人沿着黑线行走。学生将能够理解和应用编程语言的基本语法和结构，以编写能够实现循线行走的程序。学生将能够分析和调试程序，以解决可能出现的问题。

4.学生将能够分析具体的循线行走机器人案例，并理解它们的特点和重要性。学生将能够识别案例中的关键技术和应用，并能够将其与实际生活中的应用联系起来。

5.学生将能够进行小组讨论，并提出关于循线行走机器人的创新性想法或建议。学生将能够与小组成员合作，共同探讨循线行走机器人的未来发展或改进方向，并提出具体的方案或建议。

6.学生将能够展示他们的学习成果，并能够清晰地表达他们的观点和思考。学生将能够回答其他学生和教师的提问，并能够接受他们的反馈和建议。

7.学生将能够将所学知识应用到实际生活中，例如设计一个简单的循线行走机器人，或者解决实际生活中的问题。学生将能够将编程知识应用于实际问题的解决，并能够编写出能够实现特定功能的程序。课后拓展1.拓展内容

（1）阅读材料：

-《传感器技术原理与应用》（作者：张三）

-《机器人技术基础》（作者：李四）

-《循线行走机器人设计与制作》（作者：王五）

（2）视频资源：

-“地面传感器工作原理”视频

-“循线行走机器人案例分析”视频

-“编程语言入门”视频

2.拓展要求

（1）阅读要求：

-阅读上述推荐阅读材料，了解地面传感器、机器人技术和循线行走机器人的相关知识。

-完成阅读材料的笔记和总结，并在下次课堂上进行分享。

（2）视频要求：

-观看上述推荐视频，了解地面传感器的工作原理、循线行走机器人的案例分析和编程语言的基础知识。

-完成视频观看笔记，并在下次课堂上进行分享。

（3）实践要求：

-利用课后时间，尝试设计和制作一个简单的循线行走机器人，或者编写一个循线行走程序。

-在设计和制作过程中，遇到问题可以随时向教师请教，教师会提供必要的指导和帮助。

（4）思考要求：

-思考循线行走机器人在实际生活中的应用和未来发展方向。

-提出自己的想法或建议，并准备在下次的课堂上进行分享。反思改进措施（1）实践操作：通过让学生亲自动手制作循线行走机器人，提高学生的实践操作能力和创新思维。

（2）小组合作：组织学生进行小组讨论和合作，培养学生的团队协作能力和沟通能力。

（3）问题导向：鼓励学生提出问题，引导学生思考和解决问题，激发学生的学习兴趣和主动性。

2.存在主要问题

（1）教学内容：部分学生对于地面传感器和循线行走程序的理解和掌握存在困难，需要进一步细化讲解和提供更多的实例。

（2）教学方法：部分学生对传统的讲授法不感兴趣，需要采用更多的互动式教学方法，如讨论法、实验法等，提高学生的参与度和学习效果。

（3）教学评价：