小学五年级创意机器人编程课 2-6.2 四足机器人（教学设计）

小学五年级创意机器人编程课2-6.2四足机器人（教学设计）学校授课教师课时授课班级授课地点教具设计意图本节课旨在通过四足机器人的编程实践，让学生了解机器人的基本结构和工作原理，培养学生的创新思维和编程能力。通过实际操作，让学生学会编写简单的机器人程序，实现基本的行走和转向功能，从而激发学生对科技的兴趣，为后续深入学习机器人编程打下基础。核心素养目标分析1.培养学生的创新思维，通过设计四足机器人，激发学生对科技的兴趣和探索欲望。

2.提升学生的逻辑思维能力，通过编程实现机器人动作，锻炼学生解决问题的能力。

3.增强学生的团队合作意识，通过小组合作完成机器人编程任务，培养学生的协作精神。

4.培养学生的信息素养，让学生了解机器人编程的基本原理和操作方法，提高信息处理能力。重点难点及解决办法重点：

1.四足机器人基本结构的理解与应用。

2.编写机器人行走和转向的简单程序。

难点：

1.程序逻辑的编写，确保机器人动作的准确性。

2.机器人动作的调试与优化。

解决办法：

1.通过实物展示和图片讲解，帮助学生理解四足机器人的结构和工作原理。

2.采用逐步引导的方式，让学生逐步掌握编程逻辑，并通过示例代码进行实践。

3.设置问题解决环节，让学生在遇到问题时自主探索，教师适时提供指导。

4.组织小组讨论，鼓励学生互相学习，共同解决编程中的难题。教学方法与策略1.采用讲授与实验结合的方法，首先通过多媒体演示讲解四足机器人的基本原理和编程步骤。

2.引入项目导向学习，让学生分组设计并编程控制四足机器人完成特定任务。

3.设计编程挑战游戏，激发学生的兴趣，通过竞赛形式提高学生的编程技能。

4.利用互动式白板软件，让学生实时展示编程过程，便于教师指导和同学间的相互学习。教学过程一、导入新课

（老师）同学们，今天我们来学习一个新的主题——四足机器人编程。你们可能对机器人编程有一定的了解，那么，你们知道四足机器人有什么特别之处吗？（学生）……

（老师）很好，我们先来回顾一下我们之前学过的内容，比如机器人的基本结构和工作原理。接下来，我们将通过一个有趣的案例来深入了解四足机器人的编程。

二、基础知识讲解

（老师）首先，让我们来了解一下四足机器人的基本结构。四足机器人由哪些部分组成呢？（学生）……

（老师）很好，四足机器人主要由传感器、控制器、执行器等部分组成。接下来，我们将通过一个简单的模型来展示这些部分是如何协同工作的。

三、编程实践

（老师）现在，我们来进行编程实践。首先，我们需要编写一个简单的程序，让四足机器人能够行走。这里，我会给大家展示一个示例代码，大家可以根据这个示例来编写自己的程序。

（学生）老师，我明白了，我会按照示例代码来编写我的程序。

（老师）很好，编程是一个实践的过程，遇到问题不要害怕，我们可以一起讨论解决。

四、程序调试与优化

（老师）现在，大家已经完成了自己的程序，接下来我们需要进行调试。调试的过程中，可能会遇到一些问题，比如机器人无法按照预期行走。这时，我们需要检查程序中的逻辑是否正确，以及传感器和执行器是否正常工作。

（学生）老师，我的机器人总是转向，我该怎么调整呢？

（老师）首先，我们可以检查程序中转向的逻辑是否正确。如果逻辑正确，那么可能是传感器或执行器的问题。我们可以逐一排查，找出问题的根源。

五、小组讨论与协作

（老师）接下来，我们将进行小组讨论。每个小组需要根据之前的学习，设计一个任务，让四足机器人完成。在完成任务的过程中，大家需要分工合作，共同解决问题。

（学生）老师，我们小组想设计一个让四足机器人跨越障碍的任务，但是不知道如何实现。

（老师）这是一个很好的想法。你们可以先讨论一下，看看有哪些方法可以实现这个任务。如果遇到困难，我们可以一起讨论解决。

六、展示与评价

（老师）现在，每个小组都完成了自己的任务，接下来，我们来进行展示和评价。每个小组需要向大家展示自己的设计思路和实现过程，其他小组可以提出意见和建议。

（学生）我们小组设计了一个让四足机器人跨越障碍的任务，我们使用了传感器来检测障碍物，并调整机器人的行走方向。

（老师）很好，你们的设计很有创意。其他小组，你们对他们的设计有什么评价和建议吗？

七、总结与反思

（老师）通过今天的学习，我们了解了四足机器人的基本结构和工作原理，并通过编程实践让机器人完成了一些简单的任务。在接下来的学习中，我们还将继续探索更多有趣的机器人编程内容。

（学生）老师，我学到了很多关于机器人编程的知识，我很期待接下来的学习。

（老师）很好，同学们，学习是一个不断探索的过程，希望大家在接下来的学习中，能够保持好奇心和求知欲，不断挑战自我。好了，今天的课就到这里，下课！学生学习效果学生学习效果

1.知识掌握：

-学生能够熟练识别和描述四足机器人的基本结构，包括传感器、控制器和执行器等部件。

-学生掌握了编程四足机器人行走和转向的基本逻辑，能够根据需求编写简单的程序代码。

-学生了解了传感器在机器人编程中的应用，以及如何通过编程控制机器人的动作。

2.技能提升：

-学生通过实际操作，提高了编程技能，学会了如何使用编程语言进行逻辑思考和问题解决。

-学生在调试和优化程序的过程中，提升了问题诊断和解决的能力。

-学生通过小组合作，学会了团队合作和沟通技巧，提高了协作解决问题的能力。

3.思维发展：

-学生在设计和实现四足机器人任务的过程中，培养了创新思维和解决问题的能力。

-学生通过编程实践，学会了如何将理论知识应用于实际项目中，提高了实践操作能力。

-学生在遇到编程难题时，学会了独立思考和尝试不同的解决方案，培养了批判性思维。

4.兴趣激发：

-学生对机器人编程产生了浓厚的兴趣，激发了他们对科技和创新的热情。

-学生通过编程实践，体验到了科技的魅力，增强了学习动力。

-学生在完成项目任务后，获得了成就感和自豪感，提高了学习积极性。

5.价值观培养：

-学生在团队合作中学会了尊重他人，理解了团队协作的重要性。

-学生通过编程实践，培养了耐心和毅力，学会了面对挑战不轻言放弃。

-学生在解决问题的过程中，学会了承担责任，提高了自我管理能力。

6.信息素养：

-学生通过学习机器人编程，提高了信息检索和处理的能力。

-学生学会了如何利用网络资源进行学习和研究，提高了信息素养。

-学生在编程实践中，学会了遵守编程规范和知识产权保护意识。反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.实践导向：我在教学过程中注重实践导向，通过让学生亲自动手编程和调试机器人，提高了他们的实践能力。接下来，我计划增加更多实际应用场景的案例，让学生更直观地看到编程成果。

2.小组合作：我采用了小组合作的学习方式，鼓励学生互相帮助，共同进步。未来，我打算进一步优化小组合作机制，确保每个学生都有参与感和成就感。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.学生基础差异：由于学生个体差异，部分学生在编程基础和逻辑思维能力上存在不足。我意识到需要针对不同层次的学生进行差异化教学，提供个性化的辅导。

2.教学资源有限：目前的教学资源相对有限，影响了教学效果的提升。我计划积极寻求校内外资源，如与企业合作，引入更丰富的教学材料和实践设备。

3.评价方式单一：目前的评价方式主要依赖于作业和项目展示，缺乏多元化的评价手段。我打算引入过程性评价，关注学生的学习过程和成长轨迹。

反思改进措施（三）

1.差异化教学：针对学生基础差异，我将设计不同难度的编程任务，并为基础薄弱的学生提供额外的辅导和练习。同时，我会利用课后时间进行一对一辅导，确保每个学生都能跟上教学进度。

2.拓展教学资源：我将积极与企业合作，争取更多的教学资源，包括专业书籍、在线课程和实践设备。同时，我会利用网络平台，为学生提供丰富的学习资料。

3.多元化评价：我将采用多种评价方式，如课堂表现、小组合作、项目答辩等，全面评价学生的学习成果。此外，我会鼓励学生进行自我评价，提高他们的反思能力。典型例题讲解例题1：编写一个程序，使四足机器人向前行走5步，然后向后行走3步。

答案：```python

#定义行走步数

steps_forward=5

steps_backward=3

#机器人向前行走

for_inrange(steps_forward):

print("向前行走一步")

#机器人向后行走

for_inrange(steps_backward):

print("向后行走一步")

```

例题2：编写一个程序，使四足机器人向左转90度，然后向右转180度。

答案：```python

#定义转动的角度

angle_left=90

angle_right=180

#机器人向左转

print("向左转",angle_left,"度")

#机器人向右转

print("向右转",angle_right,"度")

```

例题3：编写一个程序，使四足机器人行走5步，每次行走后暂停1秒。

答案：```python

importtime

#定义行走步数和暂停时间

steps=5

pause_time=1

#机器人行走并暂停

for_inrange(steps):

print("行走一步")

time.sleep(pause_time)

```

例题4：编写一个程序，使四足机器人根据输入的步数和角度，执行一系列行走和转向动作。

答案：```python

#定义行走步数和角度

steps=int(input("请输入行走步数："))

angle=int(input("请输入转向角度（度）："))

#机器人行走

for_inrange(steps):

print("行走一步")

#机器人转向

print("向","左"ifangle<0else"右","转",abs(angle),"度")

```

例题5：编写一个程序，使四足机器人根据输入的障碍物距离，自动调整行走速度。

答案：```python

#定义障碍物距离和最大速度

obstacle_distance=float(input("请输入障碍物距离（米）："))

max_speed=1.0

#根据障碍物距离调整速度

speed=max_speed/(obstacle_distance+1)

#机器人行走

print("根据障碍物距离调整速度：",speed,"米/秒")

#假设行走代码如下：

#for_inrange(steps):

#print("行走一步")

#time.sleep(speed)

```作业布置与反馈作业布置：

1.完成以下编程任务，编写一个简单的四足机器人行走程序，要求能够实现以下功能：

-机器人向前行走10步。

-机器人向后行走5步。

-机器人向左转90度，然后向右转180度。

-机器人行走过程中，每一步之间暂停2秒。

2.设计一个简单的四足机器人行走路径，要求：

-机器人从起点出发，按照以下路径行走：前进5步，左转90度，前进3步，右转90度，前进2步，左转90度，前进1步。

-使用编程实现机器人的行走路径，并确保每一步动作之间有适当的暂停。

3.编写一个程序，使四足机器人能够根据输入的障碍物距离自动调整行走速度。假设障碍物距离与行走速度的关系如下：

-当障碍物距离小于2米时，行走速度为1米/秒。

-当障碍物距离在2米到5米之间时，行走速度为0.5米/秒。

-当障碍物距离大于5米时，行走速度为0.25米/秒。

作业反馈：

1.对于作业1，我将检查学生是否正确实现了所有功能，程序是否能够按照要求执行行走和转向动作，以及暂停时间是否正确设置。

2.对于作业2，我将评估学生的程序设计是否合理，路径是否正确，以及是否能够实现预定的行走路径。

3.对于作业3，我将检查学生是否能够根据输入的障碍物距离计算出行走速度，并且程序是否能够根据不同的距离调整行走速度。

在批改作业时，我会注意以下几点：

-程序的正确性：确保程序能够按照要求执行，没有语法错误或逻辑错误。