第5课 自动避障机器人(第2课时)教案

第5课自动避障机器人(第2课时)教案科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）第5课自动避障机器人(第2课时)教案教学内容第5课自动避障机器人（第2课时）教案，对应教材《信息技术》八年级下册第二章“机器人编程与应用”。

本节课教学内容包括：

1.复习上节课所学的自动避障机器人原理。

2.学习使用Mind+软件编写自动避障机器人的程序。

3.掌握程序中的循环结构、条件判断以及传感器数据读取。

4.分析并解决自动避障机器人在运行过程中可能遇到的问题。

5.对自动避障机器人进行调试与优化，提高避障效果。核心素养目标分析本节课以培养学生在信息技术领域的核心素养为目标，紧密围绕《信息技术》课程标准和教学内容，致力于提升学生的以下能力：

1.信息意识：通过学习自动避障机器人的编程，激发学生对信息技术的兴趣，培养他们主动探索信息技术的意识，以及对现实问题进行信息处理的敏感性。

2.计算思维：学生将通过编写程序，运用循环结构、条件判断等编程思维解决问题，培养计算思维，学会利用编程语言表达思想、分析问题和设计解决方案。

3.创新能力：在调试与优化自动避障机器人的过程中，鼓励学生发挥创造性思维，尝试不同的解决方案，提升创新意识和能力。

4.团队协作：学生在小组合作中共同完成任务，培养沟通协调能力，学会在团队中分工合作，共同解决问题。

5.问题解决：通过实际操作自动避障机器人，培养学生面对问题时的分析、解决和反思能力，形成解决问题的策略和方法。

6.信息技术应用：使学生能够将所学知识与技能应用于实际情境，解决生活中的实际问题，提高信息技术的实际应用能力。学习者分析1.学生已经掌握了相关知识：在八年级下册的学习中，学生已经了解了机器人编程的基本概念，掌握了Mind+软件的基本操作，熟悉了传感器的基本使用，以及简单的程序编写和调试。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：学生对新鲜事物充满好奇，尤其对机器人编程表现出较高的兴趣。他们在逻辑思维和动手操作方面具有一定的能力，但个体差异明显。学生的学习风格多样，有的善于独立思考，有的则更倾向于小组合作。

3.学生可能遇到的困难和挑战：在本节课中，学生可能会在以下方面遇到困难：

-编程中的循环结构和条件判断可能难以理解和运用；

-在实际操作过程中，如何将理论知识与实际应用有效结合，提高自动避障机器人的性能；

-分析和解决自动避障机器人运行过程中遇到的问题时，可能缺乏有效的策略和方法；

-部分学生可能在学习过程中缺乏自信，面对困难时容易产生畏难情绪。

针对以上分析，教学过程中应注重分层教学，关注学生个体差异，激发学生的学习兴趣，培养他们克服困难、解决问题的能力。同时，鼓励学生相互交流、合作学习，共同提高。教学资源准备1.教材：

-确保每位学生都提前准备好《信息技术》八年级下册教材，以便在课堂上随时翻阅相关章节。

-准备足够数量的Mind+软件安装包及使用手册，供学生参考。

-提供自动避障机器人项目相关的编程指南和案例，以便学生能够更好地理解教学内容。

2.辅助材料：

-收集和制作与自动避障机器人相关的图片、图表、动画和视频等多媒体资源，用于课堂展示和辅助教学。

-准备编程实例和常见问题解析，通过直观的方式展示编程逻辑和解决策略。

-设计并打印自动避障机器人编程流程图，帮助学生梳理编程思路。

3.实验器材：

-准备足够的自动避障机器人套件，包括传感器、电机、控制器等，确保每位学生都能参与实验操作。

-检查实验器材的完整性和功能正常，保证实验过程的安全性。

-准备备用器材，以应对实验过程中可能出现的故障。

4.教室布置：

-将教室划分为教学区、实验操作台和小组讨论区，确保教学活动的有序进行。

-在实验操作台上配备必要的工具和设备，如编程电脑、机器人套件、电源等。

-在小组讨论区设置白板或展板，方便学生记录讨论成果和分享经验。

-确保教室网络连接稳定，以便学生能够在线查阅资料和分享作品。

5.其他准备：

-制定实验操作规范和安全须知，提醒学生注意实验过程中的安全问题。

-设计课堂评价表和小组互评表，用于评估学生在课堂上的表现和合作效果。

-准备课后作业和拓展任务，帮助学生巩固所学知识，并鼓励他们进行深入探索。教学流程一、导入新课（用时5分钟）

同学们，今天我们将要学习的是《自动避障机器人》这一章节。在开始之前，我想先问大家一个问题：“你们在日常生活中是否遇到过需要避障的情况？”比如在玩遥控车时，如何让它避开障碍物。这个问题与我们将要学习的内容密切相关。通过这个问题，我希望能够引起大家的兴趣和好奇心，让我们一同探索自动避障机器人的奥秘。

二、新课讲授（用时10分钟）

1.理论介绍：首先，我们要了解自动避障机器人的基本概念。自动避障机器人是一种能够自主识别并避开障碍物的机器人。它在无人驾驶、智能家居等领域有着广泛的应用。

2.案例分析：接下来，我们来看一个具体的案例。这个案例展示了自动避障机器人在实际中的应用，以及它如何帮助我们解决问题。

3.重点难点解析：在讲授过程中，我会特别强调程序中的循环结构和条件判断这两个重点。对于难点部分，我会通过举例和比较来帮助大家理解。

三、实践活动（用时10分钟）

1.分组讨论：学生们将分成若干小组，每组讨论一个与自动避障机器人相关的实际问题。

2.实验操作：为了加深理解，我们将进行一个简单的实验操作。这个操作将演示自动避障机器人的基本原理。

3.成果展示：每个小组将向全班展示他们的讨论成果和实验操作的结果。

四、学生小组讨论（用时10分钟）

1.讨论主题：学生将围绕“自动避障机器人在实际生活中的应用”这一主题展开讨论。他们将被鼓励提出自己的观点和想法，并与其他小组成员进行交流。

2.引导与启发：在讨论过程中，我将作为一个引导者，帮助学生发现问题、分析问题并解决问题。我会提出一些开放性的问题来启发他们的思考。

3.成果分享：每个小组将选择一名代表来分享他们的讨论成果。这些成果将被记录在黑板上或投影仪上，以便全班都能看到。

五、总结回顾（用时5分钟）

今天的学习，我们了解了自动避障机器人的基本概念、重要性和应用。同时，我们也通过实践活动和小组讨论加深了对自动避障机器人的理解。我希望大家能够掌握这些知识点，并在日常生活中灵活运用。最后，如果有任何疑问或不明白的地方，请随时向我提问。知识点梳理1.自动避障机器人基本原理：

-机器人感知环境：使用传感器（如红外、超声波等）检测障碍物的存在和位置。

-机器人决策：根据传感器数据，通过编程逻辑进行判断，决定机器人应采取的行动。

-机器人执行动作：根据决策结果，控制机器人的马达进行相应的移动和避障操作。

2.Mind+软件使用：

-熟悉Mind+软件界面和基本功能，包括编程模块的拖拽、连接和参数设置。

-学习使用循环结构（如for循环、while循环）和条件判断语句（如if-else）进行程序设计。

-掌握在Mind+中调用传感器数据和控制马达的方法。

3.程序设计中的循环结构：

-循环结构的必要性：在自动避障过程中，机器人需要不断检测环境，循环结构使程序能够连续执行。

-循环控制变量：了解如何设置和修改循环控制变量，确保循环能够按照预期执行。

4.条件判断语句：

-使用条件判断语句对传感器数据进行处理，根据不同的条件执行不同的动作。

-掌握多条件判断（逻辑运算符）的使用，如AND、OR等。

5.传感器数据读取：

-学习如何读取传感器的数据，理解传感器数据的含义和作用。

-掌握对传感器数据进行处理的方法，如阈值设定、数据平滑等。

6.自动避障机器人调试与优化：

-了解调试过程中可能遇到的问题，如程序逻辑错误、传感器误差等。

-学习使用调试工具和方法，如打印调试信息、逐步执行程序等，定位并解决问题。

-掌握优化程序性能的方法，如减少不必要的循环、优化条件判断逻辑等。

7.创新思维与问题解决：

-鼓励学生在编程和实验过程中发挥创新思维，探索不同的解决方案。

-学习问题解决的方法论，如问题分析、方案设计、实验验证等。

8.团队合作与沟通：

-培养学生在小组合作中的沟通协调能力，共同完成自动避障机器人的设计、编程和调试。

-学习如何有效地表达自己的观点，倾听他人的意见，达成共识。

9.信息技术在生活中的应用：

-认识到信息技术在现实生活中的重要性，了解自动避障机器人在实际应用中的例子。

-鼓励学生思考如何将所学知识应用到其他领域，解决更多实际问题。重点题型整理1.设计一个自动避障机器人的程序流程图。

答案：

```

开始

初始化传感器和马达

循环执行以下步骤

读取传感器数据

判断是否有障碍物

如果有障碍物

判断障碍物位置

调整机器人方向，避开障碍物

否则

继续前进

结束循环

结束

```

2.编写一个简单的自动避障机器人程序，使用Mind+软件。

答案：

```

初始化红外传感器为输入，左右马达为输出

无限循环：

如果红外传感器检测到障碍物

左马达停止，右马达前进

等待0.5秒

左马达前进，右马达停止

等待0.5秒

否则

左马达前进，右马达前进

```

3.解释自动避障机器人程序中的循环结构的作用。

答案：

循环结构在自动避障机器人程序中的作用是使机器人能够连续不断地检测周围环境，确保在遇到障碍物时能够及时做出反应。循环结构可以是一个for循环或while循环，它使得程序能够重复执行读取传感器数据、判断和执行动作的步骤。

4.描述如何使用条件判断语句来控制自动避障机器人的动作。

答案：

条件判断语句（如if-else）可以根据传感器读取的数据来控制机器人的动作。例如，如果红外传感器检测到前方有障碍物，可以使用如下条件判断：

```

如果传感器值小于设定阈值

机器人左转

否则

机器人直行

```

5.说明如何对自动避障机器人进行调试和优化。

答案：

调试和优化自动避障机器人通常包括以下步骤：

-打印传感器数据：在程序中添加打印语句，输出传感器数据，以便观察机器人的感知情况。

-逐步执行：使用Mind+的逐步执行功能，观察每一步程序执行后的结果。

-调整参数：根据实际情况调整传感器阈值、马达速度等参数，优化机器人的反应时间和避障效果。

-优化程序逻辑：减少不必要的循环和计算，简化条件判断逻辑，提高程序的执行效率。

1.设计程序流程图时，要注意流程的逻辑性和清晰性，确保每一步都有明确的操作和决策。

2.编写程序时，要熟悉Mind+软件的操作和编程模块的使用，注意程序的语法正确性和可读性。

3.循环结构的使用要合理，避免出现无限循环的情况，确保机器人能够适时退出循环并进行其他操作。

4.条件判断语句的编写要考虑全面，包括所有可能的传感器读数情况，确保机器人在任何情况下都能做出合适的动作。

5.调试和优化过程中，要记录下每次更改前后的效果对比，以便逐步找到最佳方案。板书设计1.教学内容标题：

-自动避障机器人编程与应用

2.板书结构：

-①自动避障原理

-②Mind+编程要点

-③循环结构与条件判断

-④传感器数据读取与处理

-⑤调试与优化策略

3.重点内容展示：

-①程序流程图

-②代码示例

-③传感器阈值设置

-④马达控制逻辑

4.艺术性与趣味性设计：

-使用不同颜色粉笔区分重点内容，突出关键信息。

-利用简笔画描绘机器人形象，增强视觉吸引力。

-在关键步骤旁添加有趣的图标或简短提示，激发学生兴趣。

5.板书详细内容：

-①自动避障原理：

-感知环境→决策→执行动作

-②Mind+编程要点：

-初始化传感器和马达

-循环结构（for/while）

-条件判断（if-else）

-③循环结构与条件判断：

-示例代码片段

-循环变量与退出条件

-④传感器数据读取与处理：

-传感器数据→阈值判断→动作决策

-⑤调试与优化策略：

-打印调试信息

-参数调整与逻辑优化

6.结尾提示：

-若有疑问，请随时提问，共同探讨。课堂小结，当堂检测一、课堂小结：

1.自动避障机器人的基本原理，包括感知环境、决策和执行动作。

2.Mind+软件的使用，包括编程模块的拖拽、连接和参数设置。

3.循环结构和条件判断在自动避障机器人程序中的作用。

4.如何读取和处理传感器数据，以及如何根据数据做出相应的动作。

5.自动避障机器人程序的