第7课 昂首阔步-红外传感器和机器人的避障行走　　教学实录　 2023-2024学年清华大学版（2012）初中信息技术九年级下册

第7课昂首阔步——红外传感器和机器人的避障行走教学实录2023—2024学年清华大学版（2012）初中信息技术九年级下册一、课程基本信息

1.课程名称：初中信息技术

2.教学年级和班级：九年级（3）班

3.授课时间：2023年4月15日

4.教学时数：1课时

本节课内容选自2023—2024学年清华大学版（2012）初中信息技术九年级下册第7课《昂首阔步——红外传感器和机器人的避障行走》，主要包括红外传感器的工作原理、机器人的避障行走编程方法以及实际操作演示。本节课旨在让学生了解红外传感器在机器人避障行走中的应用，学会编写简单的避障程序。二、学情分析与内容规划

1.学情分析：学生已经掌握了基础的计算机操作技能和简单的编程知识，但对红外传感器的工作原理和机器人的避障行走编程较为陌生，实际操作经验不足。

2.内容规划：本节课将首先通过讲解和演示，让学生了解红外传感器的基本原理及其在机器人避障中的应用。接着，引导学生通过小组讨论，分析机器人避障行走的关键步骤。然后，通过实际操作，让学生动手编写简单的避障程序，并在模拟环境中测试程序效果。最后，通过课堂小结，总结本节课的学习要点，并布置相关的课后练习，加深学生对红外传感器和机器人避障行走编程的理解和掌握。三、学习者分析

1.学生已经掌握了哪些相关知识：九年级的学生已经学习了基础的计算机操作、简单的编程语言和逻辑思维训练，对传感器的概念有初步的了解，能够使用基础的编程软件进行简单的程序编写。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：学生对新科技和动手操作有浓厚的兴趣，喜欢探索和实践。他们在逻辑思维和问题解决方面有一定的能力，喜欢通过团队合作来完成任务。学生的学习风格偏向于直观和体验式学习，对理论知识的接受程度相对较低。

3.学生可能遇到的困难和挑战：在理解红外传感器的工作原理和编程逻辑方面，学生可能会遇到概念抽象、编程语法复杂等困难。此外，实际操作中可能会遇到编程错误或机器人硬件故障等问题，这需要学生具备一定的调试和解决问题的能力。同时，对于一些编程基础较弱的学生来说，编写避障程序可能会是一个挑战。四、教学资源

-软件资源：编程软件（如ArduinoIDE）、机器人模拟软件

-硬件资源：红外传感器模块、机器人套件、电脑

-课程平台：校园网络教学平台

-信息化资源：教学PPT、编程示例代码、教学视频

-教学手段：小组讨论、任务驱动、问题解决、实时反馈五、教学过程设计

1.导入新课（5分钟）

-展示机器人避障行走的视频，激发学生的兴趣，同时引导学生思考机器人在现实生活中应用的广泛性。

-提问：同学们，你们知道机器人在遇到障碍物时是如何自动避开的吗？引出本节课的主题——红外传感器和机器人的避障行走。

2.新知学习（25分钟）

-知识讲解：介绍红外传感器的工作原理，包括红外线的发射、接收以及障碍物检测的基本过程。

-示例展示：通过实际操作演示，展示如何将红外传感器连接到机器人，并编写简单的避障程序。

-编程实践：分发编程任务，指导学生使用编程软件编写自己的避障程序。在学生编程过程中，教师巡回指导，解答学生的疑问。

-测试与调试：学生将编写好的程序上传到机器人，进行避障行走测试，并根据测试结果进行程序的调试。

3.互动讨论（10分钟）

-小组合作：学生分组，讨论如何优化避障程序，使其更加高效和稳定。

-思考交流：每组选代表分享讨论成果，教师引导学生对比不同方案的优缺点。

4.实践应用（15分钟）

-创新设计：鼓励学生结合所学知识，设计一个具有额外功能的避障机器人程序，如自动灯光调节、声音提示等。

-实际操作：学生在教师的指导下，尝试将新功能添加到避障程序中，并进行实际操作测试。

5.总结与反思（5分钟）

-知识梳理：教师带领学生回顾本节课的学习内容，包括红外传感器的工作原理和机器人避障程序的编写。

-学习反馈：学生分享在编程实践中的体验和收获，提出在学习和实践中遇到的问题。

-课后作业：布置课后作业，要求学生编写一份关于红外传感器和机器人避障的总结报告，并准备在下节课进行分享。

6.课堂延伸（5分钟）

-布置拓展任务：鼓励学生课后探索红外传感器在其他领域的应用，并思考如何将所学知识应用于实际生活。

-互动交流：教师提供联系方式，鼓励学生课后与教师交流学习心得和遇到的问题。

整个教学过程注重理论与实践相结合，通过互动讨论和实际操作，培养学生的动手能力和创新思维，同时强化学生的信息素养和问题解决能力。六、教学反思

这节课通过红外传感器和机器人避障行走的学习，学生们表现出了很高的兴趣和积极参与的态度。他们在编程实践中遇到了一些挑战，但通过小组合作和我的指导，大多数学生都能够完成任务。我注意到，对于一些编程基础较弱的学生，他们需要更多的个别辅导。下次我会准备一些更简单的编程示例，帮助他们更好地理解和掌握编程技能。此外，我也发现学生在实际操作中更能理解理论知识，今后我会更多地结合实际案例进行教学，以提高学生的学习效果。七、作业布置与反馈

作业布置：

1.编程作业：请学生们根据课堂上学习的红外传感器避障程序，尝试编写一个更加复杂的避障程序，要求机器人能够在遇到多个障碍物时进行灵活避让。请将编写的程序保存并提交至课程平台。

2.实践报告：每位学生需要撰写一份关于红外传感器和机器人避障的实践报告，报告中应包含以下内容：

-红外传感器的工作原理及在避障中的应用；

-编写避障程序的思路和步骤；

-实际操作中遇到的问题及解决方法；

-对本次学习的心得体会。

3.额外挑战：有兴趣的学生可以尝试为机器人添加额外的功能，如自动灯光调节、声音提示等，并将新增功能的程序和效果记录在报告中。

作业反馈：

在收到学生的作业后，我对每一份作业都进行了仔细的批改和评价。以下是对作业的整体反馈：

1.编程作业方面，大多数学生能够根据要求完成避障程序的编写，但部分学生在编写复杂逻辑时出现了错误。对于这些学生，我逐一指出了错误所在，并给出了修改建议。同时，我也鼓励他们在课后继续尝试，直到程序能够顺利运行。

2.实践报告方面，学生们普遍能够详细描述红外传感器的工作原理和避障程序的编写过程。但在分析问题和心得体会部分，有些学生的描述较为简单。我建议他们在报告中深入思考学习过程中的体会和收获，以便更好地理解所学知识。

3.额外挑战部分，有几位学生成功为机器人添加了额外功能，这体现了他们的创新精神和实践能力。我对他们的成果给予了高度评价，并鼓励其他学生向他们学习，不断提升自己的技能。

针对每位学生的具体情况，我提供了个性化的反馈和建议，旨在帮助他们巩固所学知识，提高解决问题的能力。同时，我也在课堂上对共性问题进行了总结，以便学生们能够共同进步。在未来的教学中，我将继续关注学生的个别差异，提供更多的支持和引导，帮助他们更好地掌握信息技术。八、教学资源与支持

-多媒体资源：

-图片素材：收集红外传感器的外形图、内部结构图以及机器人避障的示意图，用于导入新课，帮助学生直观地理解红外传感器的工作原理和机器人的避障机制。

-视频素材：准备一段红外传感器在机器人上应用的演示视频，以及一段机器人避障行走的操作视频，用于辅助教学，让学生更清晰地看到避障过程。

-音频素材：录制一段红外传感器工作原理的讲解音频，供学生在课后复习时使用。

-阅读材料：

-编程指南：提供一本关于红外传感器应用和机器人编程的电子书籍，让学生在课后可以自主学习更多相关知识。

-技术文档：准备一份详细的编程软件使用说明文档，包括软件的安装、基本操作和编程语言的语法规则。

-实践工具：

-编程软件：确保每台电脑都安装了编程软件，如ArduinoIDE，以及相关的编程插件，以便学生能够直接进行编程实践。

-机器人套件：准备足够的机器人套件，包括红外传感器模块、控制器、电机等，确保每个小组都能进行实际操作。

-调试工具：提供调试工具，如逻辑分析仪、信号发生器等，帮助学生检测程序运行中的问题。

-教学平台：

-课程网站：建立课程网站，提供教学大纲、课程通知、作业提交、资源下载等功能，方便学生随时获取课程信息。

-在线讨论区：在课程网站上设置在线讨论区，鼓励学生在讨论区提问、分享经验，促进生生互动。

-辅助材料：

-编程示例：准备一系列编程示例，涵盖从基础到复杂的避障逻辑，供学生在实践中参考。

-问题解答集：收集学生在学习过程中常见的问题及解答，形成问题解答集，方便学生查阅。

-技术支持：提供技术支持服务，包括软件问题解决、硬件故障排查等，确保学生在遇到问题时能够及时得到帮助。九、教学评估与改进

1.教学评估

这节课通过红外传感器和机器人避障行走的主题，让学生们对传感器的实际应用有了更直观的认识。从学生的课堂表现来看，他们对编程环节特别感兴趣，能够积极投入到编写避障程序的活动中。在小组讨论时，学生们也能够主动分享自己的思路和遇到的问题，共同寻找解决方案。作业提交情况良好，大多数学生能够按照要求完成编程任务和实践报告，反映出他们对于新知识的吸收和应用能力。

在评估学生的编程作品时，我发现一些学生能够设计出较为复杂的避障逻辑，但也有一些学生在编程语法和逻辑上存在困难。实践报告方面，学生们能够描述避障程序的编写过程，但深入分析问题的能力还有待提高。此外，通过课堂问答和作业反馈，我也发现个别学生在理解红外传感器的工作原理上存在误区。

2.教学改进

针对上述评估结果，我认为以下几方面的改进措施是必要的：

-加强基础教学：对于编程基础较弱的学生，我计划在下一节课安排一些基础编程练习，帮助他们巩固语法知识，提高编程能力。

-个性化辅导：在课堂练习和课后作业中，我将提供更多的个性化辅导，特别是对于那些在理解传感器原理和编程逻辑上有困难的学生。

-实践与理论相结合：我会增加一些课堂演示，让学生能够更直观地看到红外传感器的工作过程，以及避障程序是如何控制机器人行走的。

-激发创新思维：鼓励学生在完成基本编程任务后，尝试添加额外的功能，如自动灯