全国粤教清华版初中信息技术九年级下册第3单元第12课《智闯迷宫-机器人走迷宫的行走规则》教学设计

全国粤教清华版初中信息技术九年级下册第3单元第12课《智闯迷宫——机器人走迷宫的行走规则》教学设计课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、设计思路本节课以《智闯迷宫——机器人走迷宫的行走规则》为主题，结合全国粤教清华版初中信息技术九年级下册教材内容，旨在通过实践操作，让学生了解机器人走迷宫的基本原理和规则，培养学生的编程思维和解决问题的能力。教学设计注重理论与实践相结合，通过引导学生自主探索和合作学习，让学生在轻松愉快的氛围中掌握知识。二、核心素养目标培养学生信息意识，通过编程实践，提升逻辑思维和算法设计能力；发展计算思维，学会用程序解决实际问题；增强创新精神，鼓励学生提出创新算法和解决方案；强化问题解决能力，培养学生分析问题、解决问题的策略。三、学情分析本节课面对的是九年级学生，他们在信息技术的学习上已具备一定的理论基础和实践经验。学生对编程有一定的兴趣，但编程技能水平参差不齐，部分学生可能对算法和逻辑思维较为陌生。学生在信息素养方面，具备一定的信息获取和处理能力，但在信息伦理和信息安全意识上尚需加强。课堂行为习惯上，学生普遍具备良好的学习态度，但自主学习能力有待提高。这些特点对课程学习产生以下影响：首先，教师需根据学生的知识储备和能力水平调整教学难度，确保教学内容既不超出学生能力范围，又能激发其学习兴趣。其次，教学中应注重培养学生自主学习能力，鼓励学生探索和实践，提高解决问题的能力。最后，教师需关注学生的个体差异，因材施教，帮助不同层次的学生在课程中取得进步。四、教学资源-软硬件资源：计算机教室、机器人编程软件、智能机器人模型

-课程平台：学校信息平台、在线编程学习平台

-信息化资源：迷宫设计素材、编程案例库、教学视频

-教学手段：PPT演示、互动教学软件、编程实验指导书五、教学流程1.导入新课

详细内容：教师通过展示迷宫图片或实际操作一个简单的迷宫游戏，激发学生的兴趣。引导学生思考如何让机器人穿越迷宫，引出本节课的主题——机器人走迷宫的行走规则。用时5分钟。

2.新课讲授

（1）讲解迷宫的基本概念和特点，介绍迷宫的构成要素，如起点、终点、墙壁等。用时5分钟。

（2）介绍机器人走迷宫的基本原理，包括传感器的使用、路径规划算法等。用时5分钟。

（3）讲解机器人走迷宫的行走规则，如直行、左转、右转等，并通过实例演示如何根据这些规则编写程序。用时5分钟。

3.实践活动

（1）学生分组，每组一台智能机器人模型和编程软件。

（2）教师发放迷宫设计任务，要求学生根据行走规则设计迷宫路径，并编写程序控制机器人穿越迷宫。

（3）学生进行编程实践，教师巡回指导，解答学生在编程过程中遇到的问题。用时20分钟。

4.学生小组讨论

（1）讨论如何优化迷宫路径，提高机器人穿越迷宫的效率。

（2）讨论在编程过程中遇到的问题及解决方法。

（3）讨论如何将所学知识应用于其他场景，如智能导航、自动化控制等。举例回答：

-优化迷宫路径：通过分析迷宫结构，寻找最短路径或避免死胡同。

-解决编程问题：如传感器读取错误，可检查传感器连接或编程逻辑。

-应用场景：如设计智能家居系统中的自动清洁机器人路径规划。用时10分钟。

5.总结回顾

详细内容：教师引导学生回顾本节课所学内容，包括迷宫的基本概念、机器人走迷宫的原理和行走规则。强调本节课的重难点，如路径规划算法和编程逻辑。通过提问和解答，帮助学生巩固所学知识。最后，布置课后作业，要求学生完成一个简单的迷宫穿越程序设计。用时5分钟。

总用时：45分钟六、教学资源拓展1.拓展资源：

-机器人编程语言简介：介绍不同机器人编程语言的特点和应用，如Python、Scratch等，让学生了解编程语言的多样性。

-传感器技术：探讨迷宫机器人中常用的传感器类型，如红外传感器、超声波传感器等，以及它们在机器人导航中的应用。

-迷宫设计原则：介绍迷宫设计的基本原则，如迷宫的复杂度、路径的多样性等，以及如何设计适合机器人穿越的迷宫。

-人工智能与机器人：介绍人工智能在机器人领域的应用，如机器学习、深度学习等，以及这些技术在迷宫穿越中的应用潜力。

-机器人竞赛：介绍国内外机器人竞赛的基本情况，如FIRA机器人世界杯、RoboCup等，激发学生对机器人技术的兴趣。

2.拓展建议：

-学生可以尝试使用不同的编程语言编写机器人走迷宫的程序，比较不同语言的特点和适用场景。

-通过网络资源或图书馆查阅相关资料，了解最新的传感器技术进展，探讨其在机器人迷宫穿越中的应用。

-设计并制作一个简单的迷宫，让学生亲自动手，体验迷宫设计的过程，提高学生的实践能力。

-组织学生参加机器人编程比赛或创新项目，鼓励他们在实践中运用所学知识，解决实际问题。

-鼓励学生阅读有关人工智能和机器人的科普书籍，了解相关领域的最新研究动态，拓宽知识面。

-安排学生参观机器人实验室或科技公司，实地了解机器人技术的应用和发展，激发学生的创新思维。

-在课堂上引入案例分析，让学生分析实际应用中的机器人迷宫穿越问题，提高学生的分析问题和解决问题的能力。七、典型例题讲解1.例题：

机器人从起点出发，按照以下行走规则穿越迷宫：每次只能向右转或直行，遇到墙壁则停止。请编写程序，使机器人从起点到达终点。

答案：

```python

defwalk_maze():

direction='right'

whileTrue:

ifdirection=='right':

print('Moveright')

#机器人向右移动

else:

print('Movestraight')

#机器人直行

#检查是否到达终点

ifis_at_end():

print('Endreached')

break

#根据迷宫情况更新方向

direction=update_direction(direction)

defis_at_end():

#判断是否到达终点

pass

defupdate_direction(current_direction):

#根据迷宫情况更新方向

ifcurrent_direction=='right':

return'straight'

else:

return'right'

walk_maze()

```

2.例题：

机器人从起点出发，按照以下行走规则穿越迷宫：每次只能向左转或直行，遇到墙壁则停止。请编写程序，使机器人从起点到达终点。

答案：

```python

defwalk_maze():

direction='left'

whileTrue:

ifdirection=='left':

print('Moveleft')

#机器人向左移动

else:

print('Movestraight')

#机器人直行

#检查是否到达终点

ifis_at_end():

print('Endreached')

break

#根据迷宫情况更新方向

direction=update_direction(direction)

defis_at_end():

#判断是否到达终点

pass

defupdate_direction(current_direction):

#根据迷宫情况更新方向

ifcurrent_direction=='left':

return'straight'

else:

return'left'

walk_maze()

```

3.例题：

机器人从起点出发，按照以下行走规则穿越迷宫：每次只能向左转或直行，遇到墙壁则停止。如果到达死胡同，则返回上一个位置重新选择方向。请编写程序，使机器人从起点到达终点。

答案：

```python

defwalk_maze():

direction='left'

path=[]

whileTrue:

ifdirection=='left':

print('Moveleft')

path.append('left')

#机器人向左移动

else:

print('Movestraight')

path.append('straight')

#机器人直行

#检查是否到达终点

ifis_at_end():

print('Endreached')

break

#检查是否到达死胡同

ifis_dead_end(path):

print('Deadend,goingback')

path.pop()

direction='left'ifdirection=='straight'else'straight'

else:

#根据迷宫情况更新方向

direction=update_direction(direction)

defis_at_end():

#判断是否到达终点

pass

defis_dead_end(path):

#判断是否到达死胡同

pass

defupdate_direction(current_direction):

#根据迷宫情况更新方向

ifcurrent_direction=='left':

return'straight'

else:

return'left'

walk_maze()

```

4.例题：

机器人从起点出发，按照以下行走规则穿越迷宫：每次只能向右转或直行，遇到墙壁则停止。如果到达死胡同，则返回上一个位置重新选择方向。请编写程序，使机器人从起点到达终点。

答案：

```python

defwalk_maze():

direction='right'

path=[]

whileTrue:

ifdirection=='right':

print('Moveright')

path.append('right')

#机器人向右移动

else:

print('Movestraight')

path.append('straight')

#机器人直行

#检查是否到达终点

ifis_at_end():

print('Endreached')

break

#检查是否到达死胡同

ifis_dead_end(path):

print('Deadend,goingback')

path.pop()

direction='right'ifdirection=='straight'else'right'

else:

#根据迷宫情况更新方向

direction=update_direction(direction)

defis_at_end():

#判断是否到达终点

pass

defis_dead_end(path):

#判断是否到达死胡同

pass

defupdate_direction(current_direction):

#根据迷宫情况更新方向

ifcurrent_direction=='right':

return'straight'

else:

return'right'

walk_maze()

```

5.例题：

机器人从起点出发，按照以下行走规则穿越迷宫：每次只能向左转或直行，遇到墙壁则停止。如果到达死胡同，则返回上一个位置重新选择方向。如果无法继续前进，则停止尝试。请编写程序，使机器人从起点到达终点。

答案：

```python

defwalk_maze():

direction='left'

path=[]

whileTrue:

ifdirection=='left':

print('Moveleft')

path.append('left')

#机器人向左移动

else:

print('Movestraight')

path.append('straight')

#机器人直行

#检查是否到达终点

ifis_at_end():

print('Endreached')

break

#检查是否到达死胡同

ifis_dead_end(path):

print('Deadend,goingback')

path.pop()

ifnotpath:

print('Nowaytogo,stopping')

break

direction='left'ifdirection=='straight'else'left'

else:

#根据迷宫情况更新方向

direction=update_direction(direction)

defis_at_end():

#判断是否到达终点

pass

defis_dead_end(path):

#判断是否到达死胡同

pass

defupdate_direction(current_direction):

#根据迷宫情况更新方向

ifcurrent_direction=='left':

return'straight'

el