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、课程概览

1.本节课的主要教学内容：本节课我们将学习红外传感器的基本原理及其在机器人避障行走中的应用。通过动手实践，使学生掌握如何利用红外传感器进行环境感知，并实现机器人的避障行走。

2.教学内容与学生已有知识的联系：本节课的内容与教材《初中信息技术九年级下册》第7章第2节“红外传感器和机器人的避障行走”相关。学生在学习本节课之前，已具备基本的电路知识和简单的编程技能，这将有助于他们更好地理解和掌握红外传感器的工作原理及其在机器人避障中的应用。二、核心素养目标

1.提升信息意识，通过红外传感器学习，增强对信息技术在现实生活中的应用敏感度。

2.培养动手操作能力，通过实践操作，学会使用红外传感器进行机器人避障编程。

3.发展逻辑思维，通过分析红外传感器的工作原理，提高解决问题的逻辑性。

4.增强团队合作，在小组活动中，培养协作精神和沟通能力。三、教学内容分析

1.主题内容：本节课的主题内容是红外传感器的工作原理及其在机器人避障行走中的应用。具体包括红外传感器的构造、工作原理、信号处理方法，以及如何将红外传感器集成到机器人系统中实现避障功能。

2.重点难点：

-重点：红外传感器的工作原理和信号处理方法，机器人避障程序的设计与编写。

-教学中将详细讲解红外传感器的工作原理，包括红外发射和接收机制，以及如何将接收到的信号转换为电信号。

-学生将动手实践，学习如何编写程序，使机器人能够根据红外传感器的信号进行避障行走。

-难点：机器人避障程序的调试和优化，红外传感器在不同环境下的适应性问题。

-调试和优化程序需要学生具备一定的编程基础，能够根据机器人的实际表现调整程序参数。

-红外传感器在不同环境下的适应性问题是本节课的一个挑战，需要学生理解环境因素对传感器性能的影响，并学会如何调整传感器参数以适应不同环境。四

四、教学资源

1.软硬件资源：红外传感器模块、Arduino控制板、电机驱动模块、机器人车架、电脑（安装有Arduino编程软件）、面包板、跳线。

2.课程平台：学校信息技术教学管理系统。

3.信息化资源：教学PPT、教学视频、编程示例代码、红外传感器应用案例资料。

4.教学手段：小组讨论、问题引导、现场演示、动手实践。五、教学实施过程

1.导入新课

-方式：通过展示一段机器人避障行走的视频，引发学生对红外传感器应用的兴趣，提问学生视频中的机器人是如何实现避障的。

-目的：激发学生的好奇心和探究欲，为学习红外传感器和机器人避障行走打下基础。

2.讲授新知

-概念讲解：介绍红外传感器的构造和工作原理，通过实物展示和动画演示，让学生直观理解其工作过程。

-演绎推理：讲解如何利用红外传感器的输出信号进行逻辑判断，以实现机器人的避障行走，例如，当传感器检测到障碍物时，机器人应停止或转向。

-归纳推理：通过分析不同环境下的传感器数据，引导学生归纳出传感器调整的一般性规律。

-逻辑谬误：讨论在编程过程中可能出现的逻辑错误，例如错误地处理传感器数据，导致机器人行为异常。

3.巩固练习

-课堂练习：分发编程练习题，要求学生编写简单的机器人避障程序，通过Arduino编程软件模拟机器人避障过程。

-小组讨论：学生分组讨论，针对不同的障碍场景，讨论如何调整传感器参数以优化机器人避障效果。

4.深化理解

-案例分析：分析复杂的避障场景，让学生修改程序，以适应不同障碍物的大小和形状，通过实际操作，深化对红外传感器和机器人避障行走原理的理解。

-辩论活动：组织学生进行辩论，辩论红外传感器在机器人避障中的优势和局限性，提升学生的逻辑思维和论证能力。

5.课堂总结

-知识梳理：总结红外传感器的工作原理、避障行走的关键步骤，回顾课堂上，总结学生通过实践操作学习到的红外传感器知识，强调在实际应用中如何优化机器人避障程序。

-学生反馈：鼓励学生分享在实践过程中的发现和问题，讨论如何进一步优化程序，以实现更流畅的机器人避障效果。六、教学反思与改进

1.教学反思：学生在编写机器人避障程序时，对于传感器信号的逻辑处理存在困难，部分学生对传感器参数的调整缺乏直观理解。

2.教学改进：增加实物演示环节，通过直观展示传感器在不同环境下的反应，帮助学生更好地理解传感器参数调整的必要性。同时，引入更多的案例分析和编程实践，让学生在实践中深化对红外传感器和机器人避障逻辑的理解。七、教学资源拓展

1.拓展资源：

-传感器技术发展史：介绍传感器技术的发展历程，从早期的机械式传感器到现代的电子传感器，特别是红外传感器在科技发展中的应用。

-机器人避障技术：探讨不同类型的避障技术，如超声波避障、激光避障等，以及它们在实际应用中的优缺点。

-逻辑编程案例：收集和整理一系列逻辑编程案例，包括但不限于简单的条件判断、循环控制、函数调用等，以加深学生对编程逻辑的理解。

-机器人竞赛案例：介绍国内外机器人竞赛中使用的避障技术，分析获奖项目的技术亮点和创新之处。

2.拓展建议：

-阅读科技文章：鼓励学生阅读有关红外传感器和机器人技术的科技文章，了解最新技术动态和应用案例。

-参观科技展览：建议学生参观科技展览，实地观察红外传感器和其他传感器的应用，增强直观感受。

-参与科技活动：鼓励学生参与科技活动，如机器人俱乐部、科技竞赛等，将理论知识与实践操作相结合。

-编写个人项目：指导学生结合自己的兴趣，设计并编写个人项目，如智能家居控制系统中的红外人体感应灯、自动跟踪小车等。

-学习编程语言：推荐学生学习一门或多门编程语言，如Python、C++等，以便更深入地理解编程逻辑和传感器应用。

-开展小组研究：组织学生进行小组研究，针对特定的问题或项目，进行深入的探讨和研究，培养团队合作能力。

-制作科技作品：鼓励学生利用Arduino、树莓派等开发板，结合红外传感器，制作科技作品，