《第4章 创意制作-机器人入门 第3节 抽奖盒子-控制舵机》教学设计教学反思-2023-2024学年初中信息技术河大版2023第二册

《第4章创意制作——机器人入门第3节抽奖盒子——控制舵机》教学设计教学反思-2023-2024学年初中信息技术河大版2023第二册主备人备课成员设计思路本节课以河大版2023第二册初中信息技术教材第4章《创意制作——机器人入门》第3节《抽奖盒子——控制舵机》为依据，结合实际教学情况，设计了一系列实践活动，旨在通过学生亲手制作抽奖盒子，掌握控制舵机的基本原理和应用，提高学生的动手能力和创新意识。课程内容紧密关联课本，符合教学实际，实用性强。核心素养目标分析本节课旨在培养学生信息意识、计算思维、数字化学习与创新等核心素养。通过机器人入门的制作活动，学生将学习到信息技术的应用，培养解决问题的计算思维能力；通过动手实践，提升数字化学习与创新的能力，同时增强合作交流与团队协作的意识。学习者分析1.学生已经掌握的相关知识：学生在此前已经学习了信息技术的基本概念、计算机操作以及简单的编程知识，对于电子元件如舵机的认识有限，但具备一定的动手操作能力和初步的电路知识。

2.学习兴趣、能力和学习风格：初中生对新鲜事物充满好奇心，对机器人制作等实践活动有较高的兴趣。他们的学习能力较强，能够快速适应新知识。学习风格上，学生既有独立学习的个体，也有喜欢小组合作的学习者。

3.学生可能遇到的困难和挑战：由于舵机控制涉及到的电路知识较为复杂，学生可能对电路连接和编程逻辑感到困惑。此外，动手操作中可能会遇到工具使用不当或材料选择不当的问题，需要教师及时指导和帮助学生克服。学具准备Xxx课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学方法与策略1.采用讲授与实验相结合的教学方法，先讲解舵机控制的基本原理和编程方法，再通过实验操作加深理解。

2.设计角色扮演活动，让学生模拟编程控制舵机，提高实践技能。

3.利用多媒体教学设备展示舵机的工作原理和编程步骤，辅助学生理解抽象概念。

4.引入游戏化教学，通过编程挑战和竞赛激发学生的学习兴趣和参与度。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

发布预习任务：通过在线平台发布《抽奖盒子——控制舵机》的PPT和视频教程，要求学生了解舵机的基本原理和编程环境。

设计预习问题：提出关于舵机控制逻辑和电路连接的问题，引导学生思考如何实现舵机的简单动作控制。

监控预习进度：通过平台数据分析和学生反馈，确保所有学生都能完成预习任务。

学生活动：

自主阅读预习资料：学生阅读PPT和视频，了解舵机的工作原理和编程基础。

思考预习问题：学生根据预习资料，思考如何编写简单的舵机控制代码。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：学生通过自主学习，掌握舵机控制的基础知识。

信息技术手段：利用在线平台和多媒体资源进行预习。

作用与目的：

帮助学生提前熟悉舵机控制的相关知识，为课堂学习打下基础。

2.课中强化技能

教师活动：

导入新课：通过展示一个简单的抽奖盒子视频，激发学生对机器人制作的兴趣。

讲解知识点：详细讲解舵机控制代码的编写方法和调试技巧。

组织课堂活动：安排学生分组，进行舵机控制的实验操作。

学生活动：

听讲并思考：学生跟随教师的讲解，理解舵机控制的原理。

参与课堂活动：学生在小组中合作，实际操作舵机，实现抽奖盒子的功能。

教学方法/手段/资源：

讲授法：教师通过讲解，确保学生理解舵机控制的核心概念。

实践活动法：通过小组实验，让学生在实践中掌握技能。

合作学习法：通过小组合作，培养学生的团队协作能力。

作用与目的：

帮助学生深入理解舵机控制的知识点，通过实践提升操作技能。

3.课后拓展应用

教师活动：

布置作业：要求学生设计一个更复杂的抽奖盒子，并编写相应的控制代码。

提供拓展资源：推荐相关书籍和在线教程，供学生深入学习。

学生活动：

完成作业：学生独立完成作业，巩固课堂所学。

拓展学习：利用拓展资源，加深对舵机控制和机器人制作的理解。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：学生通过自主完成作业，提升解决问题的能力。

反思总结法：学生通过反思作业过程，总结经验教训。

作用与目的：

巩固学生的课堂学习成果，拓展学生的知识面，提高学生的创新能力和实践能力。教学资源拓展一、拓展资源

1.机器人控制原理书籍推荐

-《机器人编程与控制》

-《机器人技术与应用》

-《嵌入式系统设计》

2.电路设计与制作教程

-《电子电路设计与实践》

-《Arduino从入门到精通》

-《电路基础教程》

3.机器人编程平台资料

-Arduino官方文档

-Python编程教程

-Scratch编程教程

4.机器人制作案例集

-《DIY机器人制作案例集》

-《智能机器人制作教程》

-《机器人设计与创新》

二、拓展建议

1.深入学习机器人编程语言

-学习C++和Python等编程语言，掌握基本的语法和编程技巧。

-通过在线教程和书籍，了解不同编程语言的优缺点，为选择合适的编程语言做好准备。

2.掌握电路设计与制作技能

-学习基础的电路理论知识，包括电阻、电容、电感等元件的特性和应用。

-通过实践操作，熟悉面包板、万用表等电子制作工具的使用。

3.探索机器人控制平台

-了解Arduino、RaspberryPi等常见的机器人控制平台，掌握它们的硬件和软件配置。

-通过实际操作，学习如何使用这些平台进行机器人编程和控制。

4.分析经典机器人制作案例

-研究经典的机器人制作案例，了解不同类型机器人的设计原理和实现方法。

-从中学习到创新思维和解决问题的方法，提高自己的设计能力。

5.参加机器人竞赛和活动

-报名参加机器人竞赛，锻炼自己的团队合作能力和创新实践能力。

-参加机器人相关的培训和讲座，了解最新的机器人技术和应用领域。

6.拓展知识领域

-学习人工智能、传感器技术等相关知识，拓宽自己的知识面。

-了解机器人技术在不同领域的应用，如工业自动化、医疗保健、家庭娱乐等。

7.交流与分享

-加入机器人爱好者社群，与其他同学和专家交流学习心得。

-分享自己的制作经验和心得，为他人提供帮助。

8.持续关注行业动态

-关注国内外机器人行业的最新动态，了解行业发展趋势。

-积极参加行业展会和论坛，与行业专家进行交流。教学反思与总结这节课下来，我觉得挺有收获的，但也发现了一些问题。首先，我想谈谈教学方法上的反思。

在教学方法上，我尝试了讲授与实验相结合的方式，让学生既有理论学习，又有实践操作。我发现这样的方式挺有效的，学生们在课堂上积极性挺高，实验操作也做得不错。但是，我也注意到，有些学生对于编程逻辑的理解还不够深入，我在讲解时可能需要更加细致和耐心。

策略上，我设计了小组讨论和角色扮演等活动，希望让学生在互动中学习。不过，实际操作中，我发现部分小组的讨论不够深入，可能是因为时间分配不合理或者学生之间的沟通不够。今后，我会在活动设计上更加细致，确保每个学生都有参与和表达的机会。

管理方面，我尝试了利用在线平台监控预习进度，但发现这种方法的效果并不理想。有些学生反馈说，线上预习的资料不够详细，而且缺乏互动。所以，我打算在下次课之前，增加一些面对面的辅导，帮助学生更好地完成预习。

在知识方面，学生们对舵机控制有了初步的认识，能够根据教程完成简单的编程任务。在技能上，他们的动手能力得到了锻炼，能够独立完成电路连接和编程调试。在情感态度上，学生们对机器人制作产生了浓厚的兴趣，表现出积极的学习态度。

当然，也存在一些不足。比如，部分学生对于编程逻辑的理解还不够深入，有些学生在小组讨论中不够积极参与。针对这些问题，我打算在今后的教学中，加强对编程逻辑的讲解，同时鼓励学生多参与讨论，提高他们的团队协作能力。

为了改进今后的教学，我提出以下建议：

1.加强对编程逻辑的讲解，通过实例和动画等方式，帮助学生更好地理解编程概念。

2.优化小组讨论和角色扮演活动，确保每个学生都有发言和表达的机会。

3.增加面对面的辅导，帮助学生解决预习中的问题，提高预习效果。

4.鼓励学生多参与课外实践活动，如机器人竞赛、科技展览等，拓宽他们的知识面和视野。

5.定期收集学生反馈，了解他们的学习需求和困难，及时调整教学策略。板书设计①本文重点知识点：

-舵机的工作原理

-舵机的控制信号

-Arduino编程基础

-简单的舵机控制程序

②关键词：

-舵机

-信号

-伺服

-PWM

-编程

③句子：

-舵机是一种特殊的电机，通过接收PWM信号来控制旋转角度。

-PWM信号是舵机控制的核心，通过改变占空比来调整舵机的旋转速度和角度。

-Arduino编程是实现舵机控制的关键步骤，需要正确编写控制代码。

-简单的舵机控制程序包括初始化设置、控制指令发送和反馈处理。课后作业1.实践题：根据所学知识，设计一个简单的抽奖盒子，编写Arduino代码控制舵机实现抽奖功能。要求：

-确定抽奖盒子的功能需求，如抽奖次数、中奖概率等。

-设计抽奖盒子的电路图，包括舵机、按钮、电源等元件的连接方式。

-编写Arduino代码，实现抽奖盒子的功能。

-测试并优化抽奖盒子的性能。

答案：设计一个抽奖次数为3次，每次中奖概率为20%的抽奖盒子。电路图设计如下（文字描述）：

-舵机连接到Arduino的数字引脚9（PWM输出）。

-按钮连接到Arduino的数字引脚2（输入）。

-电源连接到Arduino的5V和GND引脚。

-Arduino代码如下（伪代码）：

```cpp

intservoPin=9;

intbuttonPin=2;

intservoPosition=0;

voidsetup(){

pinMode(servoPin,OUTPUT);

pinMode(buttonPin,INPUT_PULLUP);

}

voidloop(){

if(digitalRead(buttonPin)==LOW){

servoPosition=random(0,180);//随机生成0-180度的舵机角度

servo.write(servoPosition);

delay(1000);//等待1秒

}

}

```

2.应用题：分析以下Arduino代码片段，解释其功能并指出可能存在的问题。

```cpp

voidsetup(){

pinMode(13,OUTPUT);

digitalWrite(13,HIGH);

}

voidloop(){

digitalWrite(13,LOW);

delay(1000);

digitalWrite(13,HIGH);

delay(1000);

}

```

答案：该代码片段的功能是每隔1秒闪烁Arduino板上的LED灯。可能存在的问题是，闪烁频率为1Hz，即每秒闪烁一次，对于观察者来说可能不够明显。

3.编程题：编写一个Arduino程序，实现以下功能：

-当按钮按下时，舵机旋转到0度位置。

-当按钮保持按下状态超过3秒时，舵机旋转到90度位置。

-当按钮释放时，舵机返回到0度位置。

答案：Arduino程序如下（伪代码）：

```cpp

intservoPin=9;

intbuttonPin=2;

unsignedlonglastDebounceTime=0;

unsignedlongdebounceDelay=3000;

intlastButtonState=HIGH;

intbuttonState=HIGH;

intservoPosition=0;

voidsetup(){

pinMode(servoPin,OUTPUT);

pinMode(buttonPin,INPUT_PULLUP);

}

voidloop(){

intreading=digitalRead(buttonPin);

if(reading!=lastButtonState){

lastDebounceTime=millis();

}

if((millis()-lastDebounceTime)>debounceDelay){

if(reading!=buttonState){

buttonState=reading;

if(buttonState==LOW){

servoPosition=0;

}

}

}

lastButtonState=reading;

if(buttonState==LOW){

servo.write(servoPosition);

}else{

servoPosition=0;

}

}

```

4.分析题：分析以下代码片段，解释其功能并说明可能存在的问题。

```cpp

voidsetup(){

Serial.begin(9600);

}

voidloop(){

Serial.print("Hello,World!");

delay(1000);

}

```

答案：该代码片段的功能是通过串口输出“Hello,World!”，每隔1秒输出一次。可能存在的问题是，没有进行串口输出状态的检查，如果串口通信失败，程序将无法检测到。

5.创新题：设计一个基于Arduino的智能家居控制系统，实现以下功能：

-通过手机APP远程控制家中的灯光、窗帘和空调。

-系统具备自动感应环境光线，根据光线强度自动调节灯光亮度的功能。

-系统具备远程监控功能，用户可以通过手机APP查看家中实时画面。

答案：设计思路如下：

-使用Arduino作为主控单元，连接WiFi模块实现无线网络连接。

-连接灯光、窗帘和空调的控制模块，通过GPIO引脚控制设备开关。

-使用手机APP通过HTTP请求与Arduino通信，实现远程控制功能。

-使用光敏传感器检测环境光线，通过Arduino处理数据后控制灯光亮度。

-使用摄像头模块捕捉家中画面，通过WiFi传输至手机APP进行显示。课堂小结，当堂检测今天我们学习了《抽奖盒子——控制舵机》这一节，主要内容如下：

1.**舵机的基本原理**：我们了解到舵机是一种特殊的电机，通过接收PWM信号来控制旋转角度，其