第2单元第8课《碰撞运动-碰撞传感器和机器人的避碰行走》-教学设计2023-2024学年清华大学版（2012）初中信息技术九年级下册

第2单元第8课《碰撞运动——碰撞传感器和机器人的避碰行走》-教学设计2023—2024学年清华大学版（2012）初中信息技术九年级下册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《碰撞传感器和机器人的避碰行走》的学习，让学生了解碰撞传感器的工作原理，掌握机器人的避碰行走编程方法，培养学生动手实践能力和创新思维。教学内容与课本紧密关联，贴近实际，旨在提高学生的信息技术素养。核心素养目标分析培养学生信息意识，通过学习碰撞传感器原理和机器人编程，使学生认识到信息技术在现实生活中的应用。提升计算思维，通过分析碰撞问题，锻炼逻辑推理和算法设计能力。增强问题解决能力，通过编程实现机器人避障，让学生学会运用技术解决实际问题。同时，培养创新精神和实践能力，鼓励学生尝试不同的编程方法，提高技术实践能力。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

学生在九年级下册的信息技术课程中，已经学习了基础的编程知识，包括简单的控制语句、变量和函数的使用。此外，对机器人编程的基础概念也有所了解，如传感器、电机和编程环境的使用。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

学生对信息技术课程普遍保持较高的兴趣，尤其是对机器人编程等实践性强的内容。他们的学习能力较强，能够较快地掌握新知识。学习风格上，多数学生偏好动手操作和团队合作，但也有部分学生更倾向于独立思考和深入研究。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

学生在理解碰撞传感器的工作原理时可能会遇到困难，因为涉及到物理和电子学知识。编程实现避障功能时，学生可能面临逻辑设计和代码调试的挑战。此外，不同学生的学习进度和能力差异可能导致部分学生难以跟上课程进度。教学资源-硬件资源：碰撞传感器模块、机器人套件（含底盘、电机、电池等）、计算机或平板电脑

-软件资源：机器人编程软件（如Scratch、ArduinoIDE等）

-课程平台：学校内部网络教学平台

-信息化资源：在线教程、编程示例代码、视频教学资源

-教学手段：实物演示、小组合作、项目式学习、课堂讨论教学流程1.导入新课

-详细内容：首先，展示一段关于机器人在日常生活中应用的视频，如自动清洁机器人、工业机器人等，激发学生的兴趣。然后，提出问题：“你们知道机器人是如何识别和避开障碍物的吗？”以此引出本节课的主题——碰撞传感器和机器人的避碰行走。

2.新课讲授

-详细内容：

1.碰撞传感器原理讲解：介绍碰撞传感器的工作原理，包括传感器类型、工作原理、输出信号等，并展示实物传感器让学生直观了解。

2.机器人编程基础：简要回顾机器人编程的基础知识，如控制语句、变量、函数等，重点讲解如何使用编程语言实现碰撞检测和避障功能。

3.编程示例分析：展示一个简单的机器人避障程序，分析程序的结构、关键代码和实现方法，帮助学生理解编程思路。

3.实践活动

-详细内容：

1.编程练习：学生根据所学知识，尝试编写一个简单的机器人避障程序，并在计算机上运行测试。

2.传感器连接：学生将碰撞传感器连接到机器人套件上，确保传感器能够正确检测到障碍物。

3.机器人调试：学生调试机器人，使其能够根据碰撞传感器的信号实现避障功能。

4.学生小组讨论

-三方面内容举例回答：

1.传感器类型及其优缺点：学生讨论不同类型碰撞传感器的特点，如红外传感器、超声波传感器等，并分析其优缺点。

2.编程技巧：学生分享编程过程中的技巧，如如何优化代码、提高程序效率等。

3.遇到的问题及解决方法：学生讨论在编程和调试过程中遇到的问题，如传感器信号不稳定、程序运行速度慢等，并分享解决方法。

5.总结回顾

-内容：首先，回顾本节课所学内容，强调碰撞传感器在机器人避障中的应用。然后，总结学生在实践活动中的表现，肯定他们的努力和成果。最后，提出下一步学习计划，鼓励学生在课后继续探索和尝试。

教学流程具体安排如下：

1.导入新课（5分钟）

2.新课讲授（15分钟）

-碰撞传感器原理讲解（5分钟）

-机器人编程基础（5分钟）

-编程示例分析（5分钟）

3.实践活动（20分钟）

-编程练习（10分钟）

-传感器连接（5分钟）

-机器人调试（5分钟）

4.学生小组讨论（10分钟）

5.总结回顾（5分钟）

总用时：45分钟教学资源拓展1.拓展资源：

-机器人避障算法研究：介绍不同的避障算法，如墙Following、S曲线、随机漫步等，并探讨它们的优缺点和应用场景。

-传感器应用案例：收集和展示使用碰撞传感器的实际案例，如无人车、无人机、智能家居等，让学生了解传感器在实际项目中的应用。

-编程拓展：提供一些编程拓展练习，如使用不同的编程语言实现机器人避障功能，或者设计更复杂的机器人行为。

-物理原理探究：探讨碰撞传感器背后的物理原理，如压力传感、声波传感等，让学生了解传感器技术的基础。

2.拓展建议：

-鼓励学生阅读关于机器人技术和传感器技术的书籍，如《机器人编程入门》或《传感器技术与应用》。

-建议学生参加机器人相关的竞赛或工作坊，以提升实践技能和团队合作能力。

-推荐学生访问在线教育平台，如Coursera或edX，寻找相关的在线课程进行深入学习。

-鼓励学生进行跨学科学习，如结合物理、数学和计算机科学的知识，来理解和解决更复杂的机器人问题。

-提供一些开放源代码的项目，让学生尝试修改和优化，以增强编程和调试技能。

-建议学生参与社区论坛和博客，如RoboticsStackExchange或RoboticsStackOverflow，以获取更多实践经验和解决问题的方法。

-组织学生参观当地的机器人展览或研讨会，以激发他们对机器人技术的兴趣，并了解最新的技术发展。

-建议学生尝试使用不同的编程环境，如ArduinoIDE、Scratch或ROS，以拓宽他们的编程视野。内容逻辑关系①碰撞传感器原理：

-知识点：传感器的工作原理、信号处理、输出形式

-词句：传感器如何检测碰撞、信号如何转换为机器可读的输出、传感器的响应时间

②机器人编程基础：

-知识点：编程语言的基本控制结构、变量和函数的使用、条件语句和循环语句

-词句：如何编写程序控制机器人行动、如何使用变量存储数据、如何使用条件语句进行决策

③机器人避障编程实现：

-知识点：碰撞检测逻辑、避障策略、程序调试技巧

-词句：如何编写代码让机器人检测到障碍物、如何设计避障算法、如何通过调试优化程序性能教学反思今天上了《碰撞运动——碰撞传感器和机器人的避碰行走》这一节课，我觉得收获颇丰，但也发现了一些可以改进的地方。

首先，我觉得学生对碰撞传感器的工作原理很感兴趣，尤其是在看到传感器如何通过物理变化来检测碰撞时，他们的眼神中充满了好奇。我在讲解传感器原理时，尽量用简单的语言和生动的例子，比如用手指敲击桌面来模拟传感器检测碰撞的过程，这样学生更容易理解。

然后，在讲解机器人编程基础时，我发现有些学生对于编程的概念和逻辑还是有些吃力。我意识到，虽然我们在之前的课程中已经接触过基础的编程知识，但对于一些概念和语法，学生可能还需要更多的练习和巩固。因此，我决定在接下来的课程中增加一些编程练习，让学生通过实际操作来加深理解。

在实践活动环节，我安排了三个小任务：编程练习、传感器连接和机器人调试。我发现，学生们在编程练习时遇到了一些困难，尤其是编写碰撞检测的代码。这让我意识到，我在讲解编程示例时可能没有足够地考虑到学生的接受程度。我决定在接下来的教学中，提供更多层次的学习材料，以满足不同学生的学习需求。

在学生小组讨论环节，我看到了学生们积极参与讨论的场景。他们分享了自己的编程技巧，讨论了遇到的问题和解决方法。这让我很高兴，因为这说明学生们不仅学会了知识，还学会了如何合作和学习。不过，我也发现有些学生不太敢于表达自己的观点，这可能是因为他们对自己的能力不够自信。因此，我计划在未来的教学中，更多地鼓励学生表达自己的想法，并给予他们积极的反馈。

总的来说，这节课让我对学生的接受能力和学习习惯有了更深的了解。我发现，学生对于实践性和互动性强的教学内容更感兴趣，而对于理论性的内容，他们可能需要更多的引导和帮助。在今后的教学中，我会更加注重以下几点：

1.确保教学内容与学生的实际水平相匹配，避免过难或过易。

2.增加实践环节，让学生通过动手操作来加深理解。

3.鼓励学生积极参与讨论，提高他们的表达能力和团队合作精神。

4.提供多样化的学习资源，满足不同学生的学习需求。

5.定期进行教学反思，不断调整和优化教学策略。

我相信，通过不断地改进和努力，我能够更好地帮助学生掌握知识，培养他们的信息技术素养。课堂小结，当堂检测课堂小结：

今天我们学习了《碰撞运动——碰撞传感器和机器人的避碰行走》这一课，主要内容包括以下几个方面：

1.碰撞传感器原理：我们了解了碰撞传感器的工作原理，包括其检测机制、信号处理和输出形式。这些知识对于我们理解机器人如何避障至关重要。

2.机器人编程基础：回顾了编程语言的基本控制结构，包括变量、函数、条件语句和循环语句，这些都是编写机器人避障程序的基础。

3.机器人避障编程实现：学习了如何将碰撞传感器与编程相结合，实现机器人的避障功能。我们通过编程示例，了解了如何编写代码让机器人检测到障碍物并做出相应的避障动作。

4.实践活动：在课堂上，我们进行了编程练习、传感器连接和机器人调试等实践活动，学生们通过实际操作，加深了对理论知识的理解。

当堂检测：

为了检验学生对本节课内容的掌握情况，我们将进行以下当堂检测：

1.选择题：请从以下选项中选择正确答案。

a.碰撞传感器的主要作用是什么？

1.控制机器人移动方向

2.检测机器人是否遇到障碍物

3.控制机器人速度

4.以上都是

b.以下哪个不是编程语言的基本控制结构？

1.变量

2.函数

3.程序

4.循环

2.填空题：请根据所学知识，完成以下句子。

-机器人避障程序中，使用