第9课 循线而行-地面传感器和机器人的循线行走 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9课循线而行——地面传感器和机器人的循线行走教学实录-2023—-2024学年清华大学版（2012）初中信息技术九年级下册一、课程背景与目标定位

《第9课循线而行——地面传感器和机器人的循线行走》教学实录，旨在让学生了解地面传感器的工作原理，以及如何通过传感器实现机器人的循线行走。本节课以清华大学版（2012）初中信息技术九年级下册为教材，紧密结合课本内容，旨在培养学生的实践操作能力和创新思维。课程目标包括：

1.理解地面传感器的概念及其在机器人行走中的应用。

2.学习编写简单的程序，实现机器人循线行走。

3.培养学生的动手能力，提高团队协作意识。

4.激发学生对信息技术和机器人技术的兴趣，培养创新精神。二、学情分析与内容规划

1.学情分析：学生已掌握基础的计算机操作技能和简单的编程知识，但对地面传感器和机器人循线行走的概念较为陌生，实际操作经验不足。

2.内容规划：

-介绍地面传感器的种类、功能及其在机器人循线行走中的作用；

-通过案例分析，让学生了解传感器信号的读取和处理方法；

-设计实验环节，让学生动手搭建简单的机器人循线行走模型；

-编写程序，实现机器人按照预设路径循线行走；

-开展小组讨论，总结机器人循线行走中遇到的问题及解决方案；

-安排课后作业，巩固所学知识，培养学生的创新能力。三、教学难点与重点

1.教学重点：

本节课的核心内容是地面传感器的工作原理以及如何利用这些传感器实现机器人的循线行走。具体重点包括：

-地面传感器的种类和功能：介绍光电传感器、红外传感器等，并解释它们如何检测地面上的线条。

-传感信号的读取与处理：例如，通过编程让传感器读取地面反射光强度，并据此控制机器人的行走方向。

-编程实现循线行走：编写程序代码，使机器人能够根据传感器信号调整运动轨迹，沿着预设线路行走。

2.教学难点：

本节课的难点在于理解传感器信号的读取和处理，以及编程实现机器人循线行走的逻辑。具体难点包括：

-传感器信号处理：学生可能难以理解如何将传感器采集到的模拟信号转换为数字信号，并对其进行处理。例如，如何通过编程判断传感器接收到的光线强度，从而确定机器人的行走方向。

-编程逻辑思维：编写程序以实现机器人循线行走时，学生可能难以掌握如何使用条件语句（如if-else）和循环语句（如for或while）来控制机器人的运动。例如，编写代码时，如何设置条件使得当机器人偏离线路时，能够自动调整方向回到线路上。

-实验操作：实际搭建机器人模型并调试程序时，学生可能会遇到硬件连接问题或程序调试困难。例如，传感器与控制板之间的连接错误，或者程序中的语法错误导致机器人无法正常运行。四、教学资源与技术支持

1.多媒体资源：准备相关视频，展示不同地面传感器的工作原理和实际应用案例，以及机器人循线行走的动态效果，用以导入课程和辅助教学；同时，使用清晰的电路图和传感器布局图，帮助学生理解传感器的安装和连接方法。

2.阅读材料：选择与课程相关的技术文档和案例研究，提供给学生阅读，以加深对地面传感器和机器人控制原理的理解。

3.在线工具：利用在线编程环境，如Scratch或ArduinoIDE，供学生在云端编写和调试程序代码，以及使用在线技术论坛和问答社区，以便学生在遇到技术难题时能够迅速找到解决方案。五、教学过程

1.导入环节（约5分钟）

内容：教师通过播放一段机器人循线行走的视频，引导学生关注机器人的行为和背后的技术原理。随后，简要介绍本节课的学习目标和内容，激发学生的兴趣和好奇心。

2.新知学习（约25分钟）

内容：教师首先介绍地面传感器的概念、种类和工作原理，通过实物展示和互动问答，让学生对传感器有直观的认识。接着，详细讲解传感信号的读取与处理方法，包括模拟信号与数字信号的转换、阈值设定等。然后，教师引导学生学习编写简单的机器人循线行走程序，包括条件判断、循环控制等编程逻辑。在此过程中，教师通过示例代码和现场演示，帮助学生理解编程思路和方法。

3.实践应用（约10分钟）

内容：学生分组进行实践操作，每组使用提供的传感器和机器人模型，根据所学知识编写程序，实现机器人的循线行走。教师巡回指导，解答学生在编程和操作过程中遇到的问题。学生通过实践加深对传感器和编程知识的理解，培养动手能力和解决问题的能力。

4.总结与提升（约5分钟）

内容：教师邀请几组学生分享他们的实践成果，讨论在操作过程中遇到的问题和解决方法。教师总结本节课的重点内容，强调地面传感器在机器人循线行走中的作用以及编程逻辑的重要性。最后，布置课后作业，要求学生结合所学知识，设计一个更复杂的机器人循线行走程序，以巩固所学内容并激发学生的创新思维。六、教学反思与改进

1.教学反思：在本次课程中，学生对于传感器的基本原理理解较好，但在编程实践环节，部分学生对于编程逻辑的理解和应用仍显不足，导致在编写机器人循线行走程序时遇到困难。此外，课堂互动虽然充分，但个别学生参与度不高，可能是因为课堂活动设计未能充分考虑到所有学生的学习风格和兴趣点。

2.教学改进：针对学生编程逻辑的不足，今后课程中将增加编程思维的培养环节，如引入更多的编程练习和小游戏，帮助学生逐步建立编程思维。同时，为了提高学生的参与度，可以设计更具挑战性和趣味性的实践活动，如机器人竞赛或设计挑战，以激发学生的兴趣和积极性。此外，考虑将学生分成不同的小组，每组负责不同的传感器类型或编程任务，以便于学生之间相互学习和协作。七、教学资源与支持

1.多媒体资源：

-视频资源：收集和制作关于地面传感器工作原理、安装方式以及机器人循线行走的应用案例视频，用于课程导入，帮助学生直观地理解传感器的作用和机器人的运动机制。

-图片资源：准备一系列传感器和机器人组件的图片，包括内部结构图、外部安装图以及电路连接图，辅助讲解和帮助学生形象化理解相关知识。

-音频资源：录制传感器信号处理和编程逻辑的讲解音频，供学生在课后复习时使用，加深对课程内容的理解。

2.阅读材料：

-编写或选择与课程内容紧密相关的阅读材料，如传感器技术发展史、机器人应用案例研究、编程逻辑思维训练等，帮助学生扩展知识面，理解传感器和机器人技术在实际生活中的应用。

-提供技术文档和编程手册，让学生了解地面传感器和机器人控制系统的技术细节，以及编程环境的使用方法。

3.在线工具：

-编程环境：利用在线编程平台，如Scratch、ArduinoIDE等，让学生在云端编写和测试程序代码，提供实时反馈和错误提示，帮助学生提高编程技能。

-仿真软件：使用在线机器人仿真软件，如RoboSim、MATLAB/Simulink等，让学生在没有实体机器人设备的情况下，模拟和测试机器人循线行走的程序。

-技术论坛和社区：推荐学生加入相关的技术论坛和在线社区，如StackOverflow、GitHub等，以便在编程和传感器应用中遇到问题时，能够得到来自全球开发者的帮助和建议。

-教学管理系统：利用在线教学管理系统，如Moodle、Blackboard等，发布课程通知、作业、讨论话题等，方便学生随时查看课程资料和提交作业。

4.实验设备与软件：

-传感器硬件：提供各种地面传感器，如光电传感器、红外传感器等，以及相关的硬件组件，如控制器、电机、电池等，供学生在实验中使用。

-编程软件：安装和配置编程软件，如ArduinoIDE、Python等，确保学生能够在计算机上编写和上传程序代码到机器人控制器。

-实验指导手册：编写详细的实验指导手册，包括传感器安装、电路连接、编程示例等，指导学生完成实验操作。

5.辅助教学资源：

-制作思维导图：利用思维导图工具，如MindMeister、XMind等，制作课程内容的思维导图，帮助学生梳理和记忆知识点。

-开发互动教学应用：开发或使用互动教学应用，如Kahoot、Socrative等，设计课堂问答、小测验等互动环节，提高学生的参与度和学习兴趣。

-提供在线学习资源：整理并提供在线学习资源列表，包括开放课程、教育视频、学术论文等，鼓励学生自主学习和深入研究。八、教学评估与改进

1.教学评估

在这节课中，我观察到学生们对地面传感器和机器人循线行走的基本概念有了较好的理解。通过课堂互动和小组讨论，学生们能够积极参与，提出问题和解决方案。在实践环节，大多数学生能够成功编写程序并实现机器人的循线行走，但也有一些学生在编程逻辑和传感器调试上遇到了困难。此外，通过课后作业和单元测试，我发现学生们在理论知识和实践操作上都有了一定的掌握，但个别学生在理解复杂的编程逻辑和传感器信号处理方面还有待提高。

2.教学改进

为了帮助学生更好地理解和掌握地面传感器和机器人循线行走的知识，我计划采取以下措施进行教学改进：

我会增加课堂上的实例分析和问题解决环节，通过更多的案例让学生直观地看到编程逻辑和传感器应用的效果，以便他们能够更好地理解理论知识。

我会针对编程逻辑和传感器调试的难点，设计更多的练习题和实验任务，让学生在实践中不断尝试和修正，从而加深对知识点的理解。

我会根据学生的学习进度和理解程度，调整教学节奏，对于难点内容会安排更多的时间进行讲解和练习。

我会鼓励学生在课后通过在线资源和论坛进行自主学习和交流，以拓宽他们的知识视野，并解决他们在学习中遇到的问题。

我会定期收集学生的反馈，了解他们在学习过程中的困惑和需求，根据反馈调整教学方法和内容，确保教学更贴近学生的实际情况。九、评价与反馈

1.课堂表现评价

参与度：学生在课堂上的参与度较高，发言次数和讨论积极性表现出色，能够主动提出问题和分享想法，显示出良好的合作能力。

准确性：学生在回答问题和完成练习时，对地面传感器和机器人循线行走的知识掌握程度较好，能够准确理解和应用所学内容。

2.作业与测试评价

作业质量：学生的作业完成情况良好，能够结合案例分析深入思考，展