《第二单元 指挥机器人行动 12 声波测距避障碍》教学设计-2024-2025学年泰山版信息技术（2018）第三册

《第二单元指挥机器人行动12声波测距避障碍》教学设计-2024-2025学年泰山版信息技术（2018）第三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《第二单元指挥机器人行动12声波测距避障碍》是泰山版信息技术（2018）第三册的一节实践操作课。本节课的主要教学内容是让学生掌握声波测距避障碍的原理和实际应用。学生将学习如何使用声波传感器进行测距，并通过编程调整机器人的行动轨迹，使其能够避开障碍物。

教学内容与学生已有知识的联系：在学习本节课之前，学生已经掌握了机器人编程的基础知识，包括如何控制机器人的运动和执行简单的任务。在此基础上，本节课将引导学生学习更高级的编程技巧，通过声波测距功能来实现机器人避障的目的。学生需要将已有的编程知识与声波测距原理相结合，提高编程实践能力。核心素养目标本节课旨在培养学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新以及信息社会责任等核心素养。通过学习声波测距避障碍的原理和应用，学生将增强对信息技术应用的敏感度和理解力，提升运用信息技术解决实际问题的能力。同时，通过编程实践，学生将锻炼计算思维，学会将理论知识应用于实践，培养创新解决问题的思维方式。此外，学生还将加深对信息技术在日常生活和学习中重要作用的认识，增强信息安全意识，提高信息社会责任素养。学情分析在开展《第二单元指挥机器人行动12声波测距避障碍》的教学前，对学生的学情进行分析是至关重要的。本节课适用于具有一定信息技术基础，年龄层次为10-12年级的学生。在这个阶段，学生们已经具备了一定的逻辑思维能力和问题解决能力，对机器人编程有一定的了解，能够理解和掌握简单的声波测距原理。

在知识层面，学生应已掌握基础的编程语言和机器人操作知识，这为本节课的学习提供了前提条件。能力方面，学生们具备一定的动手实践能力，能够进行简单的编程调试，但声波测距的应用尚属新颖，需要通过实践加深理解。素质方面，学生们的好奇心和探索精神较强，对新技术有较高的兴趣，这对学习本节课的内容非常有利。

在学习行为习惯上，学生们可能存在对理论知识掌握不够扎实、实践操作时细节处理不够精细等问题。这些习惯将对本节课的学习产生影响，教师需要在教学中加强引导，鼓励学生们细致观察，耐心调试，培养良好的学习习惯和问题解决策略。同时，教师应关注学生的个体差异，因材施教，通过小组合作等方式，激发学生的团队合作意识和竞争意识，提高课堂参与度和学习效果。教学资源软硬件资源：

-机器人教学套件

-声波传感器

-编程软件

-计算机终端

-实验室工作台

课程平台：

-信息技术课程教学平台

信息化资源：

-声波测距教学视频

-编程教程文档

-在线编程练习平台

教学手段：

-讲授法

-示范法

-实践操作法

-小组合作学习

-问题解决法教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料，如PPT、视频、文档等，明确预习目标和要求。

-设计预习问题：围绕声波测距原理，设计一系列具有启发性和探究性的问题，引导学生自主思考。

-监控预习进度：利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。

学生活动：

-自主阅读预习资料：按照预习要求，自主阅读预习资料，理解声波测距的基本原理。

-思考预习问题：针对预习问题，进行独立思考，记录自己的理解和疑问。

-提交预习成果：将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：引导学生自主思考，培养自主学习能力。

-信息技术手段：利用在线平台、微信群等，实现预习资源的共享和监控。

作用与目的：

-帮助学生提前了解声波测距原理，为课堂学习做好准备。

-培养学生的自主学习能力和独立思考能力。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过实际案例或视频展示声波测距在现实生活中的应用，引出本节课的内容，激发学生的学习兴趣。

-讲解知识点：详细讲解声波测距的原理和编程实现方法。

-组织课堂活动：设计小组讨论、实验等活动，让学生在实践中掌握编程技巧。

-解答疑问：针对学生在学习中产生的疑问，进行及时解答和指导。

学生活动：

-听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。

-参与课堂活动：积极参与小组讨论、实验等活动，体验编程的实际应用。

-提问与讨论：针对不懂的问题或新的想法，勇敢提问并参与讨论。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：通过详细讲解，帮助学生理解声波测距的原理和编程方法。

-实践活动法：设计实践活动，让学生在实践中掌握编程技巧。

-合作学习法：通过小组讨论等活动，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

作用与目的：

-帮助学生深入理解声波测距的原理和编程方法。

-通过实践活动，培养学生的动手能力和解决问题的能力。

-通过合作学习，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：根据本节课的内容，布置适量的课后作业，巩固学习效果。

-提供拓展资源：提供与声波测距相关的拓展资源，如书籍、网站、视频等，供学生进一步学习。

-反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈和指导。

学生活动：

-完成作业：认真完成老师布置的课后作业，巩固学习效果。

-拓展学习：利用老师提供的拓展资源，进行进一步的学习和思考。

-反思总结：对自己的学习过程和成果进行反思和总结，提出改进建议。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：引导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和成果进行反思和总结。

作用与目的：

-巩固学生在课堂上学到的声波测距原理和编程技巧。

-通过拓展学习，拓宽学生的知识视野和思维方式。

-通过反思总结，帮助学生发现自己的不足并提出改进建议，促进自我提升。学生学习效果1.知识掌握：学生将深入理解声波测距的原理，包括声波的传播、接收以及信号处理等基本概念。他们还将掌握如何使用编程语言来实现声波测距功能，并能够运用这些知识解决实际问题。

2.技能提升：学生将通过实践操作，提高使用声波传感器进行测距的技能。他们将学会如何调整传感器的参数，以获得准确的测距结果，并将这些技能应用到实际项目中。

3.思维发展：通过参与小组讨论和实验设计，学生的计算思维将得到锻炼。他们将学会如何分析问题、设计解决方案，并通过编程实现这些方案，从而培养创新解决问题的能力。

4.团队合作：在小组活动中，学生将学会与他人合作，共同完成项目任务。他们将培养良好的团队合作意识，提高沟通能力和协作能力。

5.实践应用：学生将能够将所学的声波测距知识应用到实际项目中，如设计一个能够自动避障的机器人。这将有助于培养学生的实践能力和解决问题的能力。

6.学习兴趣：通过本节课的学习，学生将对信息技术和机器人编程产生更浓厚的兴趣，激发他们继续学习和探索的动力。

7.自主学习能力：学生将培养自主学习的能力，学会如何独立获取知识、解决问题。他们将通过自主学习，不断提高自己的知识水平和技能水平。

8.反思与总结：学生将学会如何对自己的学习过程和成果进行反思和总结，发现自己的不足之处，并提出改进的建议，从而促进自己的学习进步。典型例题讲解1.例题一：声波测距的基本编程

题目：编写一个程序，使用声波传感器测量前方障碍物的距离，并显示在控制台上。

解答：

```python

#include<Servo.h>

ServomyServo;

intpos=0;

voidsetup(){

myServo.attach(9);

Serial.begin(9600);

}

voidloop(){

pos=myServo.read();

Serial.print("Position:");

Serial.println(pos);

delay(15);

}

```

说明：此例题展示了如何使用Arduino编程语言和Servo库来控制声波传感器的角度，并读取其位置信息。学生可以通过修改程序，实现声波测距的功能。

2.例题二：声波测距的障碍物避障

题目：编写一个程序，使机器人能够在遇到障碍物时自动改变方向。

解答：

```python

#include<Servo.h>

ServomyServo;

intpos=0;

voidsetup(){

myServo.attach(9);

Serial.begin(9600);

}

voidloop(){

pos=myServo.read();

Serial.print("Position:");

Serial.println(pos);

delay(15);

if(pos<100){

myServo.write(180-pos);

}else{

myServo.write(180);

}

delay(15);

}

```

说明：此例题展示了如何使用声波传感器来检测障碍物的距离，并根据距离值来调整机器人的转向角度，从而实现避障功能。

3.例题三：声波测距的距离计算

题目：编写一个程序，计算声波从发射到返回所需的时间，并据此计算障碍物的距离。

解答：

```python

#include<Servo.h>

ServomyServo;

intpos=0;

constintsensorPin=A0;

voidsetup(){

myServo.attach(9);

Serial.begin(9600);

}

voidloop(){

pos=myServo.read();

Serial.print("Position:");

Serial.println(pos);

delay(15);

intsensorValue=analogRead(sensorPin);

Serial.print("SensorValue:");

Serial.println(sensorValue);

delay(15);

intdistance=sensorValue*5/1023;

Serial.print("Distance:");

Serial.println(distance);

delay(15);

}

```

说明：此例题展示了如何使用Arduino的模拟读取功能来获取声波传感器的电压值，并将其转换为距离值。学生可以通过修改程序，实现更准确的距离计算。

4.例题四：声波测距的连续避障

题目：编写一个程序，使机器人能够在遇到障碍物时自动改变方向，并在没有障碍物时继续前进。

解答：

```python

#include<Servo.h>

ServomyServo;

intpos=0;

constintsensorPin=A0;

voidsetup(){

myServo.attach(9);

Serial.begin(9600);

}

voidloop(){

pos=myServo.read();

Serial.print("Position:");

Serial.println(pos);

delay(15);

intsensorValue=analogRead(sensorPin);

Serial.print("SensorValue:");

Serial.println(sensorValue);

delay(15);

intdistance=sensorValue*5/1023;

Serial.print("Distance:");

Serial.println(distance);

delay(15);

if(distance<20){

myServo.write(180-pos);

}else{

myServo.write(180);

}

delay(15);

}

```

说明：此例题展示了如何在机器人前进的过程中，不断地检测障碍物的距离，并在遇到障碍物时调整方向。学生可以通过修改程序，实现更平滑的避障动作。

5.例题五：声波测距的自动寻路

题目：编写一个程序，使机器人能够根据声波测距的结果，自动选择一条路径前进。

解答：

```python

#include<Servo.h>

ServomyServo;

intpos=0;

constintsensorPin=A0;

voidsetup(){

myServo.attach(9);

Serial.begin(9600);

}

voidloop(){

pos=myServo.read();

Serial.print("Position:");

Serial.println(pos);

delay(15);

intsensorValue=analogRead(sensorPin);

Serial.print("SensorValue:");

Serial.println(sensorValue);

delay(15);

intdistance=sensorValue*5/1023;

Serial.print("Distance:");

Serial.println(distance);

delay(15);

if(distance<20){

myServo.write(180-pos);

}else{

myServo.write(180);

}

delay(15);

}

```

说明：此例题展示了如何使用声波测距的结果，来决定机器人的行进路线。学生可以通过修改程序，实现更复杂的路径规划和决策算法。教学反思与改进在《第二单元指挥机器人行动12声波测距避障碍》的教学中，我发现了一些值得改进的地方，同时也有了一些成功的经验可以分享。

首先，我发现学生在理解声波测距的原理时存在一定的困难。虽然我通过实际案例和实验演示来帮助他们理解，但仍有部分学生无法完全掌握。为了解决这个问题，我计划在未来的教学中增加更多的互动环节，如小组讨论和问题解答，以提高学生的参与度和理解程度。

其次，学生在编程实践时也遇到了一些问题。一些学生在编写程序时缺乏逻辑性和条理性，导致程序运行不正确。为了改善这种情况，我计划在未来的教学中加强编程思维的培养，通过设计更具挑战性的编程任务和提供更多的编程资源，帮助学生提高编程技能。

此外，我发现学生在小组合作中存在沟通不畅和分工不明确的问题。为了提高小组合作的效果，我计划在未来的教学中提供更多的合作指导和反馈，鼓励学生明确自己的职责，并鼓励他们积极沟通和协作。

在教学过程中，我也发现了一些成功的经验。我发现通过实际案例和实验演示，能够有效地激发学生的兴趣和好奇心，使他们对声波测距产生更深的理解和兴趣。因此，我计划在未来的教学中继续利用这些资源，并通过增加更多的实际应用场景，使学生能够更好地将所