小学五年级创意机器人编程课 2-1.9 碰碰车（二进制）（教学设计）

小学五年级创意机器人编程课2-1.9碰碰车（二进制）（教学设计）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）小学五年级创意机器人编程课2-1.9碰碰车（二进制）（教学设计）教学内容本节课是基于小学五年级科学教材《科学》五年级下册第17课《机器人与控制》中的“碰碰车”活动设计的。该活动要求学生通过使用乐高积木搭建一个能够实现二进制碰撞检测的简单机器人，并利用编程对其进行控制。课程内容主要包括以下几个方面：

1.知识目标：学生需要了解二进制的基本概念，理解二进制与十进制的转换方法，以及掌握基本的逻辑门电路原理。

2.技能目标：学生能够使用乐高积木搭建一个简单的机器人，利用编程实现二进制碰撞检测，并通过调整程序代码，优化机器人的碰撞检测效果。

3.情感目标：学生在动手动脑的过程中，培养对科学探究的兴趣，激发创新精神和团队协作意识。核心素养目标分析本节课的核心素养目标主要包括以下几个方面：

1.科学探究与创新精神：学生通过自主搭建和编程，探究二进制碰撞检测的原理和方法，培养创新精神和问题解决能力。

2.团队合作与沟通技能：学生在小组合作中，共同完成机器人的搭建和编程任务，培养团队合作意识和沟通技能。

3.信息素养与技术应用：学生利用编程软件和乐高积木等工具，掌握基本的编程技巧，提高信息素养和技术应用能力。

4.逻辑思维与数学素养：学生通过学习二进制与十进制的转换方法和逻辑门电路原理，培养逻辑思维和数学素养。

5.自主学习与终身教育：学生通过自主探究和问题解决，培养自主学习和终身教育的意识，为未来的学习和发展奠定基础。教学难点与重点1.教学重点：

（1）二进制的基本概念：学生需要理解二进制只有两个数码，0和1，以及二进制与十进制的转换方法。

（2）逻辑门电路原理：学生需要掌握与门、或门、非门等基本逻辑门电路的原理和功能。

（3）编程控制：学生需要利用编程软件，编写程序代码，实现对乐高机器人的控制，完成二进制碰撞检测。

2.教学难点：

（1）二进制与十进制的转换：学生对于不同进制之间的转换方法可能不太理解，难以运用到实际编程中。

（2）逻辑门电路的理解和应用：学生可能对逻辑门电路的原理和功能理解不深，导致无法正确搭建和编程机器人。

（3）编程技巧：学生可能对编程软件的使用和编程语法不够熟悉，难以实现复杂的二进制碰撞检测功能。

针对上述重点和难点，教师在教学过程中应着重讲解和强调二进制与十进制的转换方法，逻辑门电路的原理和功能，以及编程技巧。通过举例、演示和练习等方式，帮助学生理解和掌握相关知识，从而更好地完成课程任务。教学方法与策略1.教学方法：

-讲授法：教师讲解二进制的基本概念、逻辑门电路原理以及编程基础知识。

-实验法：学生动手搭建乐高机器人，并进行编程实践，实现二进制碰撞检测。

-小组讨论法：学生分组合作，共同探讨和解决编程过程中遇到的问题。

2.教学活动设计：

-角色扮演：学生扮演机器人设计师，根据任务要求，设计并搭建机器人。

-实验操作：学生在教师的指导下，进行机器人编程实验，实践二进制碰撞检测。

-创意展示：学生展示自己的机器人作品，分享制作过程中的创新点和解决难题的方法。

3.教学媒体使用：

-投影片：教师使用投影片展示二进制与十进制的转换方法、逻辑门电路原理等关键知识点。

-编程软件：学生使用编程软件（如Scratch或Blockly）进行机器人编程，实现碰撞检测功能。

-网络资源：学生通过网络资源，了解乐高机器人的相关知识和编程技巧。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：提供二进制与十进制转换的PPT、视频教程等资源，让学生预习相关知识点。

-设计预习问题：提出问题如“二进制和十进制有什么区别？”、“如何进行二进制与十进制的转换？”等，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和疑问。

学生活动：

-自主阅读预习资料：学生在家观看视频、阅读PPT，初步了解二进制基础知识。

-思考预习问题：学生针对问题进行思考，记录自己的理解和疑问。

-提交预习成果：学生将预习笔记和疑问通过在线平台提交给教师。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：培养学生的独立学习能力，提高预习效果。

-信息技术手段：利用在线平台分享资源，方便学生预习和教师监控。

作用与目的：

-帮助学生提前熟悉课程内容，为课堂学习打下基础。

-培养学生的自主学习能力和问题分析能力。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过一个有趣的机器人碰撞实验，引出本节课的主题。

-讲解知识点：详细讲解二进制与十进制的转换方法，并通过实际操作演示。

-组织课堂活动：学生分组进行机器人编程实验，教师巡回指导。

-解答疑问：针对学生的疑问，教师进行个别辅导或集体讲解。

学生活动：

-听讲并思考：学生专注听讲，对二进制转换方法进行深入理解。

-参与课堂活动：学生在小组中合作编程，实践碰撞检测功能。

-提问与讨论：学生针对编程过程中的问题进行讨论，向教师请教。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：通过讲解使学生理解二进制转换原理。

-实践活动法：通过动手实验，让学生实践编程技巧。

-合作学习法：小组合作有助于学生互相学习，共同解决问题。

作用与目的：

-确保学生掌握二进制与十进制的转换方法。

-培养学生的编程实践能力和团队合作精神。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：设计课后编程练习，巩固学生对二进制转换的应用。

-提供拓展资源：推荐一些编程学习网站和视频，鼓励学生自主学习。

-反馈作业情况：及时批改作业，给予学生作业评价和建议。

学生活动：

-完成作业：学生独立完成课后编程作业，巩固所学知识。

-拓展学习：学生利用推荐资源进行自主学习，提升编程技能。

-反思总结：学生回顾本节课的学习过程，总结收获和需要改进的地方。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：鼓励学生独立完成作业和自主学习。

-反思总结法：帮助学生通过反思提升自我学习意识。

作用与目的：

-巩固课堂上学到的编程知识，提高实际应用能力。

-通过拓展学习，激发学生对编程的兴趣，培养持续学习的习惯。

-通过反思总结，使学生认识到自己的学习进步和待提高之处。知识点梳理本节课的主要知识点基于小学五年级科学教材《科学》五年级下册第17课《机器人与控制》中的“碰碰车”活动，具体知识点梳理如下：

1.二进制的基本概念：二进制是一种只有两个数码，0和1的计数系统。它是计算机编程和电子技术中的基础，与十进制有本质的不同。

2.二进制与十进制的转换方法：掌握二进制与十进制的相互转换方法。包括：

-从十进制到二进制的转换：将十进制数除以2，并记录余数，直到商为0为止。将所有的余数倒序排列，得到对应的二进制数。

-从二进制到十进制的转换：将二进制数每位乘以2的相应次方，然后求和，得到对应的十进制数。

3.逻辑门电路原理：了解与门、或门、非门等基本逻辑门电路的原理和功能。

-与门（ANDgate）：只有当所有输入都是高电平时，输出才是高电平。

-或门（ORgate）：只要有任何一个输入是高电平，输出就是高电平。

-非门（NOTgate）：输入的电平状态取反，高电平变成低电平，低电平变成高电平。

4.机器人编程基础：了解编程的基本概念，包括变量、条件语句、循环语句等。能够使用编程软件（如Scratch或Blockly）进行简单的编程。

5.碰撞检测原理：理解如何在机器人编程中实现碰撞检测。通过传感器获取碰撞信号，并利用逻辑门电路和编程实现碰撞检测功能。

6.乐高积木搭建技巧：熟悉乐高积木的种类和用途，能够根据需求选择合适的积木进行搭建。了解乐高机器人的基本结构和功能。

7.小组合作与沟通技巧：在小组合作中，能够有效地沟通和协作，共同完成机器人的搭建和编程任务。教学反思与总结在教学方法方面，我采用了讲授法、实验法和小组讨论法。通过讲解二进制与十进制的转换方法、逻辑门电路原理以及编程基础知识，帮助学生理解理论知识。同时，安排了实验环节，让学生动手搭建乐高机器人并进行编程实践，提高了学生的实际操作能力。此外，组织学生进行小组讨论，促进了学生之间的交流与合作。在教学策略方面，我注重启发式教学，通过提出问题引导学生思考，激发学生的学习兴趣和探究欲望。在教学管理方面，我注意营造轻松愉快的课堂氛围，鼓励学生积极参与，对学生的表现给予及时的反馈和鼓励。

本节课的教学效果总体上是积极的。学生在知识方面，掌握了二进制与十进制的转换方法、逻辑门电路原理以及编程基础知识。在技能方面，学生能够动手搭建乐高机器人，并进行编程实践，提高了实际操作能力。在情感态度方面，学生对机器人编程产生了浓厚的兴趣，表现出积极的学习态度和团队合作精神。

然而，在教学中也存在一些问题和不足。首先，部分学生在二进制与十进制的转换方面仍存在困难，需要进一步的指导和练习。其次，在编程实践环节，部分学生对编程软件的使用和编程语法不够熟悉，影响了编程的效率和效果。最后，在小组合作中，个别学生参与度不高，需要加强引导和鼓励。

针对以上问题和不足，我提出以下改进措施和建议：

1.在二进制与十进制的转换方面，可以通过更多的实例和练习，帮助学生加深理解和掌握。

2.在编程实践环节，可以提供更多的编程资源和指导，帮助学生熟悉编程软件的使用和语法。

3.在小组合作中，可以通过角色分配和任务分工，提高学生的参与度和合作意识。教学评价与反馈1.课堂表现：学生在课堂上的表现总体积极，能够认真听讲并参与讨论。在实验环节，大部分学生能够动手搭建乐高机器人，并进行编程实践。但在个别情况下，部分学生注意力不集中，需要教师进一步关注和引导。

2.小组讨论成果展示：各小组在讨论环节能够积极参与，共同完成机器人的搭建和编程任务。在成果展示中，各小组展示了各自的机器人作品，分享了制作过程中的创新点和解决难题的方法。通过成果展示，可以看出学生在小组合作中的积极性和团队合作精神。

3.随堂测试：在课堂结束前，进行了随堂测试，以检验学生对二进制与十进制的转换方法、逻辑门电路原理以及编程基础知识的掌握情况。测试结果显示，大部分学生能够正确回答问题，但在二进制与十进制的转换方面，仍有一部分学生存在困难，需要进一步的指导和练习。

4.教师评价与反馈：针对学生的课堂表现、小组讨论成果展示和随堂测试，教师给予了及时的评价和反馈。对学生的积极表现给予表扬和鼓励，对存在的问题和不足进行指出并提出改进建议。同时，针对学生在编程实践中的困难，教师提供了具体的指导和帮助，以提高学生的编程能力。

5.家长反馈：在课后，向家长了解学生的学习情况，收集家长的意见和建议。家长普遍反映学生对机器人编程产生了浓厚的兴趣，积极参与课堂活动。同时，家长也提出了学生在编程实践中的困难，希望教师能够提供更多的指导和帮助。板书设计1.二进制基本概念：

-数码：0和1

-与十进制的区别：十进制有10个数码（0-9），而二进制只有2个数码（0和1）

2.二进制与十进制转换方法：

-十进制转二进制：除2取余，倒序排列

-二进制转十进制：每位乘以2的相应次方，求和

3.逻辑门电路原理：

-与门：所有输入为高电平时，输