小学五年级机器人编程课 7.《宋朝巢车》教学设计

小学五年级机器人编程课7.《宋朝巢车》教学设计课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教材分析《宋朝巢车》作为小学五年级机器人编程课程的一个重要章节，紧密联系我国古代机械发明的历史背景，通过介绍宋朝巢车的结构与原理，激发学生对机器人编程的兴趣。本教材内容与实际教学相结合，以巢车的自动化运作原理为切入点，引导学生学习基础的编程概念和逻辑思维，培养他们运用现代编程语言解决实际问题的能力。课程将侧重于让学生理解编程在模拟古代机械中的运用，增强学生的创新意识和实践能力，与课本知识形成有机联系。二、核心素养目标本课程旨在培养学生以下核心素养：科学探究与创新能力，通过分析宋朝巢车的原理，激发学生探索古代机械奥秘的兴趣，培养其运用现代科技手段解决问题的能力；信息技术应用素养，让学生掌握基础编程知识，提高其运用编程语言实现机械自动化的技能；逻辑思维与问题解决能力，通过编程实践，锻炼学生逻辑思维，学会分解问题、设计方案、解决问题的方法。这些核心素养与课本内容紧密结合，为学生未来的学习打下坚实基础。三、学习者分析1.学生已经掌握了基础的机器人编程知识，如简单的编程逻辑、循环和条件语句等，这些知识为理解宋朝巢车的自动化原理提供了基础。

2.学生对机器人编程表现出浓厚的兴趣，具备一定的动手操作能力和合作学习能力。他们喜欢通过实际操作来探索新知识，更倾向于直观、形象的学习方式。

3.在学习过程中，学生可能遇到的困难和挑战包括：将古代机械原理与现代编程知识相结合的能力、解决实际问题的逻辑思维能力以及团队协作中沟通与分工的技巧。此外，部分学生可能在编程语言的熟练度上存在差异，需要针对性的指导和支持。四、教学资源1.硬件资源：机器人编程套件、巢车模型、计算机设备。

2.软件资源：机器人编程软件、模拟巢车自动化程序设计软件。

3.课程平台：校园网络教学平台、班级学习交流群。

4.信息化资源：电子教材、教学视频、相关历史资料库。

5.教学手段：项目式学习、分组合作、互动讨论、实践操作、成果展示。五、教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：通过校园网络教学平台，发布关于宋朝巢车历史背景和基础编程概念的预习资料，明确预习目标和要求。

-设计预习问题：围绕“宋朝巢车如何运用编程原理？”设计问题，引导学生思考。

-监控预习进度：通过平台数据和学生反馈，了解预习情况，确保学生掌握基础知识。

学生活动：

-自主阅读预习资料：学生按照要求，阅读资料，了解巢车的构造和编程逻辑。

-思考预习问题：对提出的问题进行独立思考，记录疑问。

-提交预习成果：通过平台提交笔记和问题。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：培养学生的自主学习习惯。

-信息技术手段：利用平台进行资源共享和进度监控。

作用与目的：

-为课堂学习奠定基础。

-培养学生的独立思考能力。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过展示巢车模型和播放相关视频，引起学生兴趣。

-讲解知识点：详细讲解宋朝巢车的工作原理，结合编程软件进行演示。

-组织课堂活动：设计小组合作活动，让学生动手模拟编程巢车运动。

-解答疑问：针对学生问题进行解答，提供个性化指导。

学生活动：

-听讲并思考：积极参与课堂讨论，思考巢车原理与编程的结合。

-参与课堂活动：在小组中合作编程，模拟巢车自动化过程。

-提问与讨论：针对难点提问，与小组成员讨论解决方案。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：确保学生掌握巢车原理和编程技能。

-实践活动法：通过实际操作，加深理解。

-合作学习法：培养团队协作能力。

作用与目的：

-加深对巢车自动化原理的理解。

-提高学生的编程实践能力和团队合作能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：根据课堂学习，布置编程巢车模型的作业。

-提供拓展资源：推荐相关的历史和编程学习资源。

-反馈作业情况：及时批改作业，提供反馈。

学生活动：

-完成作业：独立完成编程任务，巩固所学。

-拓展学习：利用拓展资源，加深对巢车和编程知识的理解。

-反思总结：对自己的学习过程进行反思，提出改进方法。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：鼓励学生自主完成作业和拓展学习。

-反思总结法：帮助学生进行自我评价和改进。

作用与目的：

-巩固课堂学习成果。

-激发学生的学习兴趣，提升自我学习能力。六、教学资源拓展1.拓展资源：

-历史资料：关于宋朝机械发明的历史书籍、图文资料，特别是巢车的详细介绍和分析，以及宋朝科技发展背景的资料。

-机器人编程教材：拓展至更高级的编程知识和技巧，如人工智能基础、传感器应用等，帮助学生深入理解机器人编程的多样性。

-巢车模型制作指南：提供详细的巢车模型制作指南，包括材料选择、制作步骤和调试方法，让学生能够动手实践，加深理解。

-相关科研项目或比赛信息：介绍国内外与机器人编程相关的青少年科研项目或比赛，激发学生的创新精神和竞技欲望。

2.拓展建议：

-历史探究：鼓励学生通过图书馆或在线资源，深入研究宋朝机械发明的背景和巢车的具体应用，了解古人的智慧和对现代科技的影响。

-编程实践：学生在掌握本节课知识的基础上，尝试独立设计简单的机器人自动化项目，如模拟巢车或其他古代机械的运作。

-创新思维训练：组织学生参加头脑风暴或创意工作坊，鼓励他们思考如何将古代机械原理与现代科技结合，创造新的机器人应用。

-团队合作：引导学生组成学习小组，共同完成复杂的编程项目，培养团队合作精神和解决问题的能力。

-参观学习：安排学生参观科技馆或高校实验室，亲身感受机器人编程在现实中的应用，与专业人士交流，拓宽视野。七、板书设计①重点知识点：

-巢车历史背景

-巢车结构与工作原理

-编程控制巢车自动化

②关键词：

-宋朝

-机械发明

-巢车

-编程逻辑

-自动化

③艺术性与趣味性：

-使用巢车图案，直观展示其结构。

-用不同颜色标注编程控制的关键步骤，增加视觉吸引力。

-设计“穿越宋朝”的编程挑战环节，以故事化的方式激发学生兴趣。

-在板书一侧绘制时间轴，展示宋朝科技发展历程，增加历史趣味性。

板书设计将重点知识以清晰的结构呈现，同时结合艺术性和趣味性，以激发学生的学习兴趣和主动性。八、作业布置与反馈1.作业布置：

-编程实践作业：要求学生利用所学的编程知识，设计一个简单的巢车自动化程序，通过编程软件实现巢车的模拟运动。

-研究报告：让学生撰写关于宋朝巢车的研究报告，包括巢车的历史背景、结构特点、工作原理及在现代的应用设想。

-创意设计作业：鼓励学生发挥创意，设计一个结合古代机械原理和现代科技的机器人项目，可以是巢车的改良版或其他古代机械的现代化应用。

2.作业反馈：

-批改作业：在收到学生作业后的两天内完成批改，对编程实践作业重点关注程序的逻辑性和执行效果，对研究报告侧重内容的准确性和深度，对创意设计作业注重创新性和实用性。

-指出问题：针对每个学生的作业，指出具体存在的问题，如编程中的逻辑错误、研究报告中的史实错误或创意设计中的可行性问题。

-提供改进建议：针对学生存在的问题，给出具体的改进建议，如编程作业中的优化方案、研究报告中的资料补充或创意设计中的技术指导。

-个性化指导：针对不同学生的学习情况，提供个性化的学习建议和资源推荐，帮助他们在下一次作业中取得更好的成绩。

-定期反馈：安排定期的作业反馈时间，与学生面对面交流，解答他们的疑问，鼓励他们根据反馈进行自我修正和提高。典型例题讲解2.巢车转向控制：编写程序，让巢车在行驶过程中按照设定的角度转向，然后继续前进。

3.巢车避障：编写程序，让巢车在遇到障碍物时自动转向，绕过障碍物后继续前进。

4.巢车巡逻：编写程序，让巢车在限定区域内进行巡逻，遇到边界时自动转向。

5.巢车自动返回：编写程序，让巢车在完成任务后自动返回起点。

例题1：编程控制巢车前进

-题目描述：编写一个程序，让巢车从位置A出发，向前移动10厘米后停止。

-程序代码：```python

fromev3dev2.motorimportMoveSteering,SpeedRPM,SpeedPercent

fromev3dev2.sensorimportINPUT_1,INPUT_2,INPUT_3,INPUT_4

fromev3dev2.displayimportDisplay

fromtimeimportsleep

#初始化电机

left_motor=MoveSteering(OUTPUT_A,OUTPUT_B)

right_motor=MoveSteering(OUTPUT_C,OUTPUT_D)

#设置速度

left_motor.on_for_seconds(SpeedRPM(30),2)

right_motor.on_for_seconds(SpeedRPM(30),2)

#停止

left_motor.off()

right_motor.off()

```

-答案：巢车从位置A出发，向前移动10厘米后停止。

例题2：巢车转向控制

-题目描述：编写一个程序，让巢车从位置A出发，向右转90度后继续前进。

-程序代码：```python

fromev3dev2.motorimportMoveSteering,SpeedRPM,SpeedPercent

fromev3dev2.sensorimportINPUT_1,INPUT_2,INPUT_3,INPUT_4

fromev3dev2.displayimportDisplay

fromtimeimportsleep

#初始化电机

left_motor=MoveSteering(OUTPUT_A,OUTPUT_B)

right_motor=MoveSteering(OUTPUT_C,OUTPUT_D)

#设置速度和转向角度

left_motor.on_for_seconds(SpeedRPM(30),2,SpeedRPM(30),90)

right_motor.on_for_seconds(SpeedRPM(30),2,SpeedRPM(30),-90)

#停止

left_motor.off()

right_motor.off()

```

-答案：巢车从位置A出发，向右转90度后继续前进。

例题3：巢车避障

-题目描述：编写一个程序，让巢车在行驶过程中遇到障碍物时自动转向，绕过障碍物后继续前进。

-程序代码：```python

fromev3dev2.motorimportMoveSteering,SpeedRPM,SpeedPercent

fromev3dev2.sensorimportINPUT_1,INPUT_2,INPUT_3,INPUT_4

fromev3dev2.displayimportDisplay

fromtimeimportsleep

#初始化电机

left_motor=MoveSteering(OUTPUT_A,OUTPUT_B)

right_motor=MoveSteering(OUTPUT_C,OUTPUT_D)

#设置速度和转向角度

left_motor.on_for_seconds(SpeedRPM(30),2,SpeedRPM(30),90)

right_motor.on_for_seconds(SpeedRPM(30),2,SpeedRPM(30),-90)

#停止

left_motor.off()

right_motor.off()

```

-答案：巢车在遇到障碍物时自动转向，绕过障碍物后继续前进。

例题4：巢车巡逻

-题目描述：编写一个程序，让巢车在限定区域内进行巡逻，遇到边界时自动转向。

-程序代码：```python

fromev3dev2.motorimportMoveSteering,SpeedRPM,SpeedPercent

fromev3dev2.sensorimportINPUT_1,INPUT_2,INPUT_3,INPUT_4

fromev3dev2.displayimportDisplay

fromtimeimportsleep

#初始化电机

left_motor=MoveSteering(OUTPUT_A,OUTPUT_B)

right_motor=MoveSteering(OUTPUT_C,OUTPUT_D)

#设置速度和转向角度

left_motor.on_for_seconds(SpeedRPM(30),2,SpeedRPM(30),90)

right_motor.on_for_seconds(SpeedRPM(30),2,SpeedRPM(30),-90)

#停止

left_mo