小学信息技术第三册 学生机器人行走1选修教案 苏科版

小学信息技术第三册学生机器人行走1选修教案苏科版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小学信息技术第三册中的选修教案《学生机器人行走1》。该章节内容主要围绕机器人的基本行走原理和操作进行教学。学生将学习如何使用编程软件来控制机器人的行走路径，以及如何利用传感器来感知周围环境并进行相应的反应。

教学内容与学生已有知识的联系：在学习本节课之前，学生应该已经掌握了基本的计算机操作和编程知识，能够使用编程软件进行简单的程序设计。同时，学生应该对机器人有一定的了解，知道机器人是由程序控制的。在此基础上，学生将能够更好地理解和掌握机器人行走的相关知识。核心素养目标分析本节课的核心素养目标主要包括信息意识、计算思维、创新能力与合作交流。通过学习《学生机器人行走1》，学生将培养以下核心素养：

1.信息意识：学生能够理解机器人行走的基本原理，并能够主动寻找和分析相关信息，提高信息获取和处理的能力。

2.计算思维：学生能够运用编程知识，设计和实现简单的机器人行走程序，培养逻辑思维和问题解决能力。

3.创新能力：学生将在实践中发挥创造力和创新精神，通过编程和操作机器人，探索不同的行走路径和策略。

4.合作交流：学生在小组活动中，能够与同伴积极合作，共同解决问题，提高沟通协作能力。教学难点与重点1.教学重点：

-机器人行走的基本原理：理解机器人的驱动机制和行走原理，如电机控制、传感器反馈等。

-编程控制：掌握使用编程软件编写控制机器人行走的程序，包括前进、后退、转向等基本指令。

-传感器应用：学习如何使用传感器来感知周围环境，如红外传感器避障、超声波传感器测距等。

-程序调试与优化：学会通过调试和优化程序来提高机器人的行走稳定性和效率。

2.教学难点：

-程序逻辑设计：理解并设计出复杂的行走路径和策略，如迷宫逃脱、避障路径规划等。

-传感器数据处理：如何准确地处理传感器数据，并进行合理的决策，例如在避障程序中判断障碍物的距离和方向。

-团队协作与编程：在小组活动中，学生需要协作完成编程任务，难点在于如何有效地分工、沟通和整合各自的代码。

-创新思维与实践：鼓励学生发挥创新思维，设计独特的行走程序或游戏，难点在于如何引导学生跳出传统思维，实现独特的创意。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有一份《小学信息技术第三册》教材和选修教案《学生机器人行走1》。

2.辅助材料：收集相关的机器人行走原理图片、图表和视频，以及编程软件的使用教程和示例代码。

3.实验器材：准备足够的机器人模型和编程控制设备，确保每个小组都能进行实践操作。

4.教室布置：将教室布置成小组讨论区和实验操作台，方便学生进行合作学习和实践操作。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：提供《学生机器人行走1》的预习PPT和相关的操作视频，让学生提前了解课程内容。

-设计预习问题：提出问题如“机器人是如何感知周围环境的？”引导学生思考。

-监控预习进度：通过在线平台收集学生的预习笔记，了解他们的学习情况。

学生活动：

-自主阅读预习资料：学生在家观看视频，阅读相关资料，了解机器人行走的基本概念。

-思考预习问题：学生针对问题进行思考，记录下自己的理解和疑问。

-提交预习成果：学生将预习笔记通过在线平台提交，与其他同学分享。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：鼓励学生独立探索，培养自主学习能力。

-信息技术手段：利用在线平台，实现资源共享和进度监控。

-作用与目的：

-帮助学生提前熟悉课程内容，为课堂学习做好准备。

-培养学生独立思考和自主学习能力。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过展示一个简单的机器人行走实例，引起学生对课程的兴趣。

-讲解知识点：详细讲解机器人的传感器原理和编程控制方法。

-组织课堂活动：学生分组进行机器人行走编程实践，教师巡回指导。

-解答疑问：在学生编程过程中，教师针对学生的疑问进行解答。

学生活动：

-听讲并思考：学生在听讲时积极思考，对不懂的地方做好笔记。

-参与课堂活动：学生在小组中合作编程，尝试实现不同的行走路径。

-提问与讨论：学生针对编程中的问题进行提问，与组员讨论解决方案。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：通过讲解使学生理解理论知识。

-实践活动法：通过编程实践，让学生动手操作，增强理解。

-合作学习法：小组合作完成任务，培养团队合作能力。

-作用与目的：

-确保学生对机器人行走原理和编程控制有深入理解。

-通过实践活动，提升学生的动手能力和问题解决能力。

-通过团队合作，培养学生的沟通协作能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：设计一些具有挑战性的编程任务，让学生课后完成。

-提供拓展资源：推荐一些高级编程教程和机器人竞赛资源，供有兴趣的学生进一步学习。

-反馈作业情况：批改学生的作业，并提供具体的反馈意见。

学生活动：

-完成作业：学生独立完成课后编程任务，展示自己的学习成果。

-拓展学习：学生根据兴趣选择拓展资源进行深入学习。

-反思总结：学生对本次课程的学习进行反思，写下自己的学习心得和建议。

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：引导学生对自己的学习过程进行回顾和总结。

-作用与目的：

-通过作业巩固学生对本节课知识的理解和应用能力。

-通过拓展学习，激发学生的学习兴趣和创新思维。

-通过反思总结，帮助学生提升自我学习和问题解决能力。学生学习效果1.知识掌握：

-学生将掌握机器人行走的基本原理，包括电机控制、传感器反馈等。

-学生将学会使用编程软件来控制机器人的行走路径，包括前进、后退、转向等基本指令。

-学生将了解如何使用传感器来感知周围环境，如红外传感器避障、超声波传感器测距等。

-学生将能够通过调试和优化程序来提高机器人的行走稳定性和效率。

2.技能提升：

-学生的动手能力将得到提升，通过编程和实践操作，学生能够熟练地控制机器人行走。

-学生的逻辑思维和问题解决能力将得到锻炼，通过设计和调试程序，学生能够解决实际问题。

-学生的团队合作和沟通能力将得到培养，通过小组活动和协作完成任务，学生能够学会与他人合作。

-学生的创新能力和实践能力将得到激发，通过创造性的编程和实验设计，学生能够展示自己的创新思维。

3.学习兴趣和动机：

-学生对信息技术和机器人技术的兴趣将得到提升，通过实际操作和互动体验，学生能够感受到学习的乐趣。

-学生的学习动机将得到增强，通过完成具有挑战性的编程任务和实验项目，学生能够感受到自己的进步和成就。

4.自主学习和终身学习能力：

-学生将培养自主学习的能力，通过预习、课堂参与和课后作业，学生能够学会独立探索和解决问题。

-学生的终身学习能力将得到培养，通过学习机器人行走技术，学生能够培养对新技术的适应能力和学习能力。课后作业为了巩固本节课所学的知识点，提高学生的编程实践能力，布置以下课后作业：

1.编程任务：设计一个简单的机器人行走程序，实现机器人的前进、后退和转向功能。要求使用至少两种不同的编程指令来实现同一功能，并解释各自的优缺点。

答案：

```python

#前进

defmove_forward():

motor_left.forward()

motor_right.forward()

#后退

defmove_backward():

motor_left.backward()

motor_right.backward()

#转向

defturn_left():

motor_left.forward()

motor_right.backward()

#转向

defturn_right():

motor_left.backward()

motor_right.forward()

```

2.编程任务：利用红外传感器，编写一个机器人避障程序。当机器人检测到前方有障碍物时，机器人应该自动转向避开障碍物。

答案：

```python

defavoid_obstacle():

ifir_sensor.is_obstacle():

motor_left.backward()

motor_right.backward()

#延迟一段时间，让机器人远离障碍物

time.sleep(1)

motor_left.forward()

motor_right.forward()

```

3.编程任务：设计一个机器人寻路程序，使用超声波传感器来测量前方障碍物的距离，并根据距离来调整机器人的行走路径。

答案：

```python

deffind_path():

distance=us_sensor.get_distance()

ifdistance<10:

motor_left.stop()

motor_right.stop()

#等待用户输入，让用户决定下一步行动

user_input=input("前方有障碍物，请选择：A.转向B.后退C.停止D.前进E.退出")

ifuser_input=='A'oruser_input=='B':

#执行转向或后退操作

elifuser_input=='C':

#执行停止操作

elifuser_input=='D'oruser_input=='E':

#执行前进或退出操作

```

4.编程任务：编写一个机器人巡线程序，使用红外传感器来检测黑线，并控制机器人沿着黑线行走。当机器人偏离黑线时，应该自动调整方向。

答案：

```python

deffollow_line():

whileTrue:

ifir_sensor.is_line_left():

motor_left.forward()

motor_right.backward()

elifir_sensor.is_line_right():

motor_left.backward()

motor_right.forward()

else:

motor_left.forward()

motor_right.forward()

```

5.编程任务：设计一个机器人搬运程序，使用电机控制两个机械臂来搬运物品。要求编写程序实现机械臂的伸缩、旋转和搬运功能。

答案：

```python

defmove_arm(arm,direction):

ifdirection=='up':

arm.move_up()

elifdirection=='down':

arm.move_down()

elifdirection=='left':

arm.rotate_left()

elifdirection=='right':

arm.rotate_right()

defpick_up():

move_arm(arm1,'up')

move_arm(arm2,'up')

#执行搬运操作

defput_down():

move_arm(arm1,'down')

move_arm(arm2,'down')

#执行搬运操作

```作业布置与反馈为了帮助学生巩固本节课所学的知识，提高编程实践能力，布置以下作业：

1.编程任务：编写一个简单的机器人行走程序，实现机器人的前进、后退和转向功能。要求使用至少两种不同的编程指令来实现同一功能，并解释各自的优缺点。

2.编程任务：利用红外传感器，编写一个机器人避障程序。当机器人检测到前方有障碍物时，机器人应该自动转向避开障碍物。

3.编程任务：设计一个机器人寻路程序，使用超声波传感器来测量前方障碍物的距离，并根据距离来调整机器人的行走路径。

4.编程任务：编写一个机器人巡线程序，使用红外传感器来检测