第12课 我控制的机器人 示范教案

第12课我控制的机器人示范教案授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间课程基本信息1.课程名称：信息技术——《我控制的机器人》

2.教学年级和班级：四年级（4）班

3.授课时间：2023年10月15日，第3节课

4.教学时数：1课时核心素养目标1.信息意识：培养学生对信息技术的基本认识，提高学生对信息技术的敏感度，激发学生对机器人控制技术的兴趣。

2.计算思维：通过设计简单的机器人控制程序，培养学生的逻辑思维和问题解决能力。

3.信息社会责任：引导学生了解信息技术在生活中的应用，培养学生的信息伦理道德，使其能够负责任地使用信息技术。教学难点与重点1.教学重点

-机器人控制基础：本节课的核心内容是让学生理解机器人控制的基本原理，包括输入、处理和输出三个环节。重点在于让学生掌握如何通过编写简单的控制程序来指挥机器人完成特定任务，例如前进、后退、转弯等。

-编程软件的使用：教授学生如何使用编程软件（如Scratch或MindstormsEV3）来编写机器人控制程序，包括软件界面布局、基本编程积木的使用方法，以及如何将程序上传至机器人。

2.教学难点

-控制逻辑的理解：学生可能难以理解如何将现实生活中的动作转化为编程语言中的控制逻辑。例如，编写程序使机器人按指定路线行驶，学生可能难以把握条件判断、循环控制等逻辑结构的运用。

-传感器的集成与应用：机器人控制中涉及到的传感器（如超声波传感器、颜色传感器）的使用是教学难点之一。学生可能难以理解传感器的工作原理，以及如何将传感器的输入数据有效地集成到控制程序中。

-故障排除与调试：在编程过程中，学生可能会遇到程序运行不正常或机器人反应不正确的情况。如何有效地进行故障排除和调试是本节课的难点，例如，学生需要学会如何通过观察机器人的行为来诊断问题，并调整程序以解决这些问题。教学资源准备1.教材：确保每位学生都配备《信息技术》教材中关于《我控制的机器人》章节的内容。

2.辅助材料：收集与机器人控制相关的动画演示、案例视频，以及编程软件的使用指南。

3.实验器材：准备机器人模型、编程控制器、传感器等实验设备，并检查其正常工作。

4.教室布置：将教室划分为编程区、实验操作区，以及讨论交流区，确保学生可以有序进行实验和讨论。教学实施过程1.课前自主探索

-教师活动：

-发布预习任务：通过班级微信群发布《我控制的机器人》预习资料，包括教材相关章节和简单的编程示例。

-设计预习问题：提出问题如“机器人控制的基本原理是什么？”和“如何使用传感器进行环境感知？”。

-监控预习进度：通过微信群的互动和学生的预习笔记，了解学生的预习情况。

-学生活动：

-自主阅读预习资料：学生自行阅读预习材料，初步了解机器人控制的基本概念。

-思考预习问题：学生思考预习问题，尝试用自己的话解释机器人控制的原理。

-提交预习成果：学生将预习笔记和问题提交至微信群，教师进行初步评估。

-教学方法/手段/资源：自主学习法，信息技术手段，微信群。

-作用与目的：培养学生自主学习能力，为课堂学习打下基础。

2.课中强化技能

-教师活动：

-导入新课：通过展示机器人控制的实际应用案例，如自动驾驶汽车，引起学生兴趣。

-讲解知识点：详细讲解机器人控制程序编写的基本步骤，如序列结构、条件结构、循环结构。

-组织课堂活动：分组进行编程实践，每组学生尝试编写一个简单的机器人控制程序。

-解答疑问：针对学生在编程过程中遇到的问题，提供实时指导和帮助。

-学生活动：

-听讲并思考：学生听讲并跟随老师的思路，思考编程逻辑。

-参与课堂活动：学生分组进行编程实践，实际操作机器人模型。

-提问与讨论：学生在实践中遇到问题时，向教师提问或在小组内讨论。

-教学方法/手段/资源：讲授法，实践活动法，合作学习法。

-作用与目的：通过实践操作，加深对机器人控制编程的理解，培养解决问题的能力。

3.课后拓展应用

-教师活动：

-布置作业：布置编写更复杂机器人控制程序的任务，要求学生运用本节课学到的知识。

-提供拓展资源：提供在线编程资源，如编程社区、教学视频，供学生进一步学习。

-反馈作业情况：批改作业并提供个性化反馈，指出学生的进步和需要改进的地方。

-学生活动：

-完成作业：学生根据课堂所学，独立完成更复杂的编程任务。

-拓展学习：学生利用提供的资源，自主进行深入学习，探索机器人控制的新知识。

-反思总结：学生完成作业后，反思学习过程，总结学习心得和遇到的问题。

-教学方法/手段/资源：自主学习法，反思总结法。

-作用与目的：通过课后作业和拓展学习，巩固知识点，提高学生的独立编程能力。知识点梳理1.机器人控制概述

-机器人的定义：机器人是一种能够执行复杂任务的自动机械装置，通常由控制系统、驱动系统和执行系统组成。

-机器人控制的含义：机器人控制是指通过编写程序来指导机器人执行特定任务的过程。

2.机器人控制系统的组成

-控制器：控制器是机器人的大脑，负责接收传感器信息，处理信息，并发出控制信号。

-传感器：传感器用于检测机器人的状态以及周围环境，将检测到的信息传递给控制器。

-驱动器：驱动器接收控制器的信号，驱动机器人的各个部件运动。

3.机器人编程基础

-编程语言：介绍机器人编程中常用的编程语言，如Scratch、Python、C++等。

-编程环境：介绍编程软件的使用，如MindstormsEV3、ArduinoIDE等。

-基本编程结构：包括序列结构、条件结构、循环结构，以及如何使用这些结构编写程序。

4.机器人控制程序编写

-程序设计流程：分析任务需求、设计程序逻辑、编写程序代码、调试程序。

-传感器使用：介绍不同类型传感器（如超声波传感器、颜色传感器）的原理和应用。

-驱动器控制：学习如何通过编程控制机器人的电机、舵机等驱动器。

5.机器人控制实例

-基本动作控制：编写程序使机器人能够执行前进、后退、转弯等基本动作。

-路径规划：学习如何编写程序使机器人按照特定路径移动。

-交互控制：利用传感器实现机器人与环境的交互，如避障、追踪等。

6.机器人控制程序的调试

-调试方法：介绍程序调试的基本方法，如观察机器人行为、检查传感器数据、逐步执行程序。

-常见问题及解决：分析编程过程中可能遇到的问题，如程序运行不稳定、传感器数据不准确等，并提供解决方法。

7.机器人控制的安全与伦理

-安全规范：介绍机器人控制中的安全规范，如确保机器人运动平稳、避免对人造成伤害。

-伦理道德：讨论使用机器人的伦理道德问题，如尊重隐私、避免滥用技术等。

8.机器人控制技术的应用

-家庭服务：如清洁机器人、陪伴机器人等。

-工业制造：如自动化装配线上的机器人。

-医疗健康：如手术辅助机器人、康复机器人等。

-科研探索：如深海探测机器人、太空探索机器人等。

9.机器人控制技术的未来发展

-技术发展趋势：介绍机器人控制技术的未来发展，如智能化、网络化、协同化等。

-社会影响：讨论机器人控制技术对就业、教育、社会结构等方面的影响。作业布置与反馈作业布置：

1.编程实践：要求学生编写一个简单的机器人控制程序，实现以下功能：

-机器人能够根据预设的路线进行移动。

-机器人能够利用传感器进行避障。

-机器人能够通过无线控制改变行驶路线。

2.研究性学习：学生分组进行探究，选择一种机器人传感器，研究其工作原理，并撰写一篇研究报告，内容包括：

-传感器的类型和功能。

-传感器的工作原理。

-传感器在机器人控制中的应用实例。

3.思考题：设计几个思考题，让学生深入思考机器人控制的相关问题，例如：

-机器人控制中，如何平衡速度和精确度？

-机器人编程中，如何有效地使用循环结构？

-机器人控制的安全问题有哪些，如何避免？

作业反馈：

1.批改作业：教师将及时批改学生的编程实践作业和研究报告，给出评分和反馈。

-编程实践反馈：针对学生的程序代码，教师将指出代码中的错误，提出改进建议，并给出代码优化的建议。

-研究报告反馈：针对学生的研究报告，教师将评价报告的完整性、逻辑性和深度，提出改进的方向。

2.个别辅导：对于作业中表现优秀或有特殊困难的学生，教师将提供个别辅导，帮助学生进一步提高。

-优秀学生：教师将与优秀学生讨论如何拓展机器人控制的知识，探索更复杂的编程技术。

-困难学生：教师将耐心解答学生的疑问，提供额外的学习资料和练习，帮助学生克服学习难点。

3.课堂讨论：在下一堂课中，教师将组织讨论，邀请学生分享他们的作业成果，包括编程实践和研究报告。

-分享成果：学生将有机会展示自己的编程作品和研究报告，与其他同学交流学习经验。

-反思讨论：教师将引导学生进行反思，讨论在作业过程中的收获和遇到的问题，以及如何改进。反思改进措施（一）教学特色创新

1.在本节课中，我尝试将理论知识与实际操作相结合，让学生在动手实践中掌握机器人控制的原理和编程技巧。

2.我引入了现实生活中的机器人应用案例，如自动驾驶汽车和智能制造，以激发学生的学习兴趣和探究欲望。

3.通过小组合作学习，我鼓励学生相互交流、讨论，培养他们的团队合作能力和沟通技巧。

（二）存在主要问题

1.教学管理方面，我发现部分学生在预习阶段缺乏自觉性，导致预习效果不佳。

2.教学组织方面，课堂时间安排不够合理，导致部分教学内容未能充分展开。

3.教学评价方面，作业批改和反馈不够及时，影响了学生对学习成果的及时认识和改进。

（三）改进措施

1.为了提高学生的预习效果，我计划在预习任务中加入更多互动元素，如在线问答、小测验等，以激发学生的学习兴趣和参与度。

2.我将优化课堂时间安排，确保每个教学环节都有足够的时间进行，对于难以理解的内容，我会安排更多的示例和练习。

3.我将加强作业批改和反馈的及时性，确保学生在提交作业后能够尽快收到反馈，及时了解自己的学习情况并作出调整。

未来，我计划采取以下措施进一步提升教学质量：

-引入更多的项目式学习，让学生在实际项目中应用所学知识，提高解决问题的能力。

-加强与企业的合作，邀请行业专家进行客座讲座，让学生了解行业最新动态和技术发展。

-定期组织学生进行技能竞赛，激发学生的学习热情，同时检验教学效果。重点题型整理1.编程实践题

-题目：编写一个机器人控制程序，使机器人能够按照预设的路线进行移动，并在遇到障碍物时自动避障。

-答案：程序代码示例：

```

当开始执行时

重复执行

如果前方有障碍物

向左转

移动一段距离

否则

移动一段距离

结束重复

```

2.研究性学习题

-题目：选择一种机器人传感器，研究其工作原理，并撰写一篇研究报告，内容包括传感器的类型、功能、工作原理以及应用实例。

-答案：研究报告示例：

```

传感器类型：超声波传感器

功能：测量物体与传感器之间的距离

工作原理：通过发射超声波并接收反射回来的超声波，计算时间差来测量距离

应用实例：自动驾驶汽车中的距离测量、机器人避障等

```

3.思考题

-题目：机器人控制中，如何平衡速度和精确度？

-答案：在机器人控制中，可以通过调整速度参数和精确度参数来平衡两者。例如，在需要快速移动的情况下，可以适当提高速度参数，