《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让学生通过制作抽奖盒子，了解并掌握控制舵机的基本原理和操作方法，培养学生的动手能力和创新思维。结合河大版2023第二册初中信息技术教材，设计了一系列实践活动，帮助学生将理论知识与实际操作相结合，提高信息技术素养。核心素养目标1.培养学生的信息意识，让学生认识到信息技术在生活中的应用。

2.增强学生的计算思维，通过编程控制舵机，提高逻辑思维能力。

3.培养学生的创新实践能力，鼓励学生运用所学知识解决实际问题。

4.培养学生的团队协作精神，通过小组合作完成抽奖盒子的制作。学习者分析1.学生已经掌握了初步的编程基础，如熟悉Scratch或Python等编程语言的基本语法和操作，能够进行简单的编程实践。

2.学生的学习兴趣普遍较高，对于新奇的技术和创意制作充满好奇心，但在面对复杂问题时，部分学生可能表现出一定的畏难情绪。

3.学生在动手操作方面具有一定的能力，能够使用电子元件和工具，但在精确控制舵机等方面可能存在操作不当的情况。

4.学生可能遇到的困难包括：对舵机控制原理理解不深，编程逻辑不够清晰，以及在团队合作中沟通协调不畅。此外，部分学生可能对编程语言不熟悉，需要额外的辅导和引导。教学方法与手段教学方法：

1.讲授法：讲解舵机控制原理和编程步骤，确保学生理解基本概念。

2.实验法：通过实际操作，让学生动手搭建抽奖盒子，体验编程控制舵机的乐趣。

3.讨论法：引导学生讨论遇到的问题和解决方案，培养团队协作和问题解决能力。

教学手段：

1.多媒体演示：利用PPT展示舵机工作原理和编程示例，增强直观感受。

2.在线编程平台：使用Scratch或Python在线编程环境，方便学生实践操作。

3.实物教学：提供舵机、电路板等实物，让学生亲自动手搭建，加深理解。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对机器人入门的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们有没有想过，机器人是如何工作的？它们在我们的生活中扮演着怎样的角色？”

展示一些关于机器人的图片或视频片段，让学生初步感受机器人的魅力或特点。

简短介绍机器人的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.机器人基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解机器人的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解机器人的定义，包括其主要组成元素或结构。

详细介绍机器人的组成部分或功能，使用图表或示意图帮助学生理解。

3.机器人案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解机器人的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的机器人案例进行分析。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解机器人的多样性或复杂性。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用机器人解决实际问题。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与机器人相关的主题进行深入讨论。

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对机器人的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调机器人的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括机器人的基本概念、组成部分、案例分析等。

强调机器人在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用机器人。

7.课后作业布置（5分钟）

目标：巩固学习效果，提高学生的实践能力。

过程：

布置课后作业：让学生根据所学知识，设计一个简单的机器人程序，并尝试运行测试。

提醒学生注意作业的完成时间和提交方式，鼓励学生积极思考和探索。

8.课堂延伸活动（5分钟）

目标：激发学生的创新思维，拓宽知识面。

过程：

提出一个与机器人相关的挑战性问题，鼓励学生在课后进行研究和探索。

提供一些相关的学习资源，如在线教程、论坛等，帮助学生拓展学习。教学资源拓展1.拓展资源：

-机器人历史与发展：介绍机器人技术的发展历程，从早期的机械装置到现代的智能机器人，以及我国在机器人领域的成就。

-机器人分类与应用：详细介绍不同类型的机器人及其应用领域，如工业机器人、服务机器人、娱乐机器人等。

-机器人编程语言：介绍几种常见的机器人编程语言，如Scratch、Python、C++等，以及它们的特点和适用场景。

-机器人硬件知识：介绍机器人常用的硬件组件，如传感器、执行器、控制器等，以及它们的功能和连接方式。

2.拓展建议：

-鼓励学生阅读有关机器人技术的书籍和杂志，如《机器人世界》、《机器人编程》等，以拓宽知识面。

-建议学生参加机器人相关的竞赛和活动，如机器人世界杯、青少年科技创新大赛等，提升实践能力。

-建议学生关注国内外机器人领域的最新动态，了解机器人技术的发展趋势和应用前景。

-建议学生尝试使用开源机器人平台，如Arduino、RaspberryPi等，进行自主设计和制作机器人项目。

-建议学生学习机器人视觉、语音识别、路径规划等相关知识，为未来从事机器人研究或开发打下基础。

-建议学生通过在线课程或培训，学习机器人编程和调试技巧，提高编程能力。

-建议学生关注机器人伦理和安全问题，思考如何在机器人技术发展中兼顾社会利益和道德规范。

-建议学生参与团队项目，与他人合作完成机器人设计和制作，培养团队协作和沟通能力。

-建议学生结合所学知识，开展机器人科普活动，向公众普及机器人技术及其应用。作业布置与反馈作业布置：

1.实践作业：学生需根据本节课所学内容，设计并实现一个简单的抽奖机器人程序。要求程序能够通过控制舵机，实现奖品的随机抽取，并具备一定的交互性，如提示用户输入抽奖次数等。

2.撰写报告：学生需结合本节课的案例分析和小组讨论，撰写一篇关于“机器人技术应用与未来展望”的报告，内容应包括机器人在现实生活中的应用场景、存在的问题以及可能的改进方向。

3.课后拓展：学生可以选择以下任意一项进行拓展学习：

-研究并介绍一种新型机器人技术或产品。

-尝试使用其他编程语言或平台进行机器人编程。

-设计并制作一个简单的机器人项目，如自动清洁机器人、智能小车等。

作业反馈：

1.及时批改：教师应在作业提交后的第一时间进行批改，确保学生能够及时收到反馈。

2.反馈内容：对学生的作业进行详细批改，包括程序的正确性、功能的实现程度、代码的规范性等方面。

3.指出问题：针对学生在作业中存在的问题，如逻辑错误、代码不规范、功能不完善等，进行具体指出。

4.改进建议：针对学生的问题，给出具体的改进建议，如修改代码、调整算法、优化设计等。

5.个性化反馈：根据每个学生的实际情况，提供个性化的反馈，鼓励学生的进步，同时指出需要改进的地方。

6.小组互评：鼓励学生之间进行小组互评，通过同学间的交流，相互学习，共同提高。

7.反馈形式：可以通过书面反馈、口头反馈、线上讨论等多种形式进行，确保反馈的有效性和及时性。

8.反馈记录：将学生的作业反馈记录在册，以便于追踪学生的学习进度和改进情况。

9.定期总结：定期对学生的作业进行总结，分析学生的普遍问题，调整教学策略，提高教学质量。

10.鼓励创新：对于有创新性的作业，给予表扬和鼓励，激发学生的学习兴趣和创造力。板书设计①本文重点知识点：

-舵机的工作原理

-编程控制舵机的步骤

-常用舵机接口和引脚功能

-抽奖盒子项目的整体设计思路

②关键词：

-舵机

-编程

-控制信号

-旋转角度

-交互设计

③重点句子：

-“舵机是一种能够通过接收控制信号来调整旋转角度的电子设备。”

-“编程控制舵机需要确定合适的控制信号，以及设置正确的旋转角度。”

-“在设计抽奖盒子时，应考虑用户交互的简便性和趣味性。”课后作业1.设计作业：

设计一个简单的机器人舞蹈动作程序，使用舵机控制机器人的头部和手臂进行特定的动作。要求程序能够根据音乐节奏控制动作的执行，并编写一段程序注释说明你的设计思路。

答案示例：

```

#导入必要的库

fromadafruit_pca9685importPCA9685

importtime

#初始化舵机控制器

pca=PCA9685(0x40)

#设置舵机引脚和初始位置

head_pin=0

arm_pin=1

pca.setPWM(head_pin,0,150)#舵机中间位置

pca.setPWM(arm_pin,0,150)#舵机中间位置

#音乐节奏与舵机动作对应关系

rhythm=[1,0,1,0,1,0,1,0,1,0]

#执行舞蹈动作

fornoteinrhythm:

ifnote==1:

pca.setPWM(head_pin,0,0)#头部向前

pca.setPWM(arm_pin,0,255)#手臂向前

time.sleep(0.5)

pca.setPWM(head_pin,0,150)#头部回到中间

pca.setPWM(arm_pin,0,150)#手臂回到中间

else:

time.sleep(0.5)

#程序结束，关闭舵机

pca.setPWM(head_pin,0,150)

pca.setPWM(arm_pin,0,150)

```

2.编程练习：

编写一个程序，使用舵机控制一个机械臂抓取一个物体，然后放下。要求程序能够控制机械臂的移动和抓取动作，并在抓取后通过传感器检测物体是否被成功抓取。

答案示例：

```

#导入必要的库

fromadafruit_pca9685importPCA9685

importtime

#初始化舵机控制器和传感器

pca=PCA9685(0x40)

sensor_pin=2

pca.setPWM(0,0,0)#机械臂放下

#模拟传感器读取

defis_object_grasped():

#这里应该接入真实的传感器读取代码

returnTrue#假设物体被成功抓取

#控制机械臂抓取和放下

pca.setPWM(0,0,255)#机械臂上升

time.sleep(1)#等待机械臂到位

ifis_object_grasped():

print("物体抓取成功！")

pca.setPWM(0,0,0)#机械臂放下

```

3.代码调试：

以下代码段用于控制舵机旋转，但存在错误。请找出错误并修复它。

答案示例：

```

#错误的代码段

pca.setPWM(head_pin,0,255)

#修复后的代码段

pca.setPWM(head_pin,0,300)#设置正确的PWM值以匹配舵机的角度

```

4.程序扩展：

扩展上述机器人舞蹈动作程序，增加一个新的动作，使得机器人的腿部也能参与舞蹈，并保持动作的协调。

答案示例：

```

#添加腿部动作控制

leg_pin=2

pca.setPWM(leg_pin,0,300)#腿部向上

time.sleep(0.5)

pca.setPWM(leg_pin,0,150)#腿部回到中间

```

5.创意设计：

设计一个程序，使得机器人在完成特定任务后，能够自动回到充电座进行充电。要求程序能够检测电量，并在电量不足时自动启动返回和充电过程。

答案示例：

```

#导入必要的库

fromadafruit_pca9685importPCA9685

importtime

#初始化舵机控制器和充电检测传感器

pca=PCA9685(0x40)

charge_sensor_pin=3

charge=True#假设机器人正在充电

#检测电量是否不足

defis_battery_low():

#这里应该接入真实的电量检测代码

returnnotcharge

#如果电量不足，返回充电

whileis_battery_low():

pca.setPWM(0,0,255)#机械臂和头部移动到充电位置

pca.setPWM(1,0,255)#机械臂放下

#...等待充电完成

charge=True

pca.setPWM(0,0,0)#机械臂和头部回到中间位置

pca.setPWM(1,0,0)#机械臂抬起

```教学反思与改进十、教学反思与改进

这节课下来，我对自己在教学过程中的表现和学生的学习效果进行了反思，以下是我的一些心得体会和改进计划。

首先，我觉得在导入新课环节，我使用了图片和视频来激发学生的兴趣，这是很有效的。但是，我发现有些学生对于机器人的概念并不熟悉，所以我在接下来的讲解中适当放慢了节奏，尽量用通俗易懂的语言解释了机器人的基本原理和组成部分。这说明在教学过程中，要根据学生的实际情况调整教学节奏和难度。

其次，我在讲解舵机控制原理时，使用了实例和图表来帮助学生理解。我发现这种方法效果不错，学生们能够更好地把握住关键知识点。但同时，我也注意到有些学生对于编程逻辑的