第2单元第9课《循线而走-地面传感器和机器人的循线行走》-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9课《循线而走--地面传感器和机器人的循线行走》-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授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容分析1.本节课的主要教学内容为《循线而走--地面传感器和机器人的循线行走》。内容涉及地面传感器的原理、循线行走算法以及机器人循线行走的应用。

2.教学内容与学生已有知识的联系：本节课与课本第2单元第9课相关，要求学生掌握地面传感器的工作原理，了解循线行走算法，并能将所学知识应用于机器人循线行走的设计和实现。核心素养目标分析本节课旨在培养学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新等核心素养。学生将通过学习地面传感器原理和机器人循线行走算法，提升对信息技术应用的理解和创新能力，同时培养在问题解决过程中对数据处理的敏感性和算法设计的逻辑思维能力。重点难点及解决办法重点：

1.地面传感器的工作原理：理解红外传感器、颜色传感器等的工作机制，以及它们在循线中的应用。

2.循线行走算法的设计：掌握基本算法的编写，能够根据传感器反馈调整机器人的行走路径。

难点：

1.传感器数据解读：学生可能难以准确解读传感器输出数据，影响循线准确性。

2.算法优化：在复杂环境中，如何优化算法以实现更稳定的循线行走。

解决办法：

1.通过实验演示和小组讨论，帮助学生直观理解传感器工作原理。

2.设计逐步递进的练习，引导学生逐步优化算法，并提供反馈，帮助学生突破难点。教学资源-软硬件资源：地面传感器模块、机器人平台、计算机、编程软件（如Scratch、Python等）

-课程平台：班级学习管理系统、在线教学平台

-信息化资源：机器人循线行走相关教学视频、传感器原理动画演示

-教学手段：实物演示、小组合作学习、编程实践操作教学过程设计一、导入环节（5分钟）

1.创设情境：播放一段机器人循线行走的视频，引导学生观察机器人的运动轨迹和传感器的应用。

2.提出问题：机器人如何实现循线行走？传感器在其中起到什么作用？

3.引导学生思考：如果我们自己设计一个机器人，如何让它按照设定的路径行走？

4.学生自由讨论，教师总结并引入新课。

二、讲授新课（20分钟）

1.地面传感器原理（10分钟）

-介绍红外传感器、颜色传感器等常见地面传感器的工作原理。

-通过实物演示或动画展示传感器如何感知地面信息。

-学生跟随教师操作传感器，观察传感器输出。

2.循线行走算法设计（10分钟）

-讲解基本循线行走算法，如阈值算法、颜色匹配算法等。

-通过示例代码演示算法的实现过程。

-学生分组讨论，尝试编写简单的循线行走程序。

三、巩固练习（10分钟）

1.学生分组，根据所学知识设计简单的循线行走实验。

2.各组汇报实验结果，教师点评并指导。

3.学生尝试优化算法，提高循线行走的准确性。

四、课堂提问（5分钟）

1.教师提问：传感器在循线行走中可能遇到哪些问题？如何解决？

2.学生回答问题，教师总结并强调重点。

五、师生互动环节（5分钟）

1.教师引导学生分析传感器输出数据，讨论如何提高循线准确性。

2.学生提出自己的想法，教师进行点评和指导。

六、核心素养拓展（5分钟）

1.教师引导学生思考：如何将循线行走算法应用于实际问题？

2.学生分组讨论，设计一个基于循线行走的实际应用案例。

七、总结与作业（5分钟）

1.教师总结本节课所学内容，强调重点难点。

2.布置作业：设计一个简单的循线行走机器人，并尝试优化算法。

教学时间：45分钟

备注：在教学过程中，教师应密切关注学生参与情况，鼓励学生积极思考，及时调整教学进度。学生学习效果六、学生学习效果

1.知识掌握：

-学生能够理解并描述地面传感器的类型和工作原理，如红外传感器、颜色传感器等。

-学生能够识别并解释循线行走算法的基本概念，如阈值算法、颜色匹配算法等。

-学生能够编写简单的循线行走程序，实现基本的循线功能。

2.技能提升：

-学生通过编程实践，提高了逻辑思维能力和算法设计能力。

-学生学会了如何通过传感器数据调整机器人行走路径，增强了问题解决能力。

-学生通过小组合作，学会了团队合作和沟通技巧。

3.实践应用：

-学生能够将所学知识应用于实际项目中，如设计简单的循线机器人。

-学生通过优化算法，提高了机器人循线行走的准确性和稳定性。

-学生能够根据不同环境和需求，调整和改进循线行走程序。

4.信息意识：

-学生增强了信息意识，认识到传感器技术在现代生活中的重要性。

-学生了解了循线行走算法在自动化领域中的应用，拓宽了视野。

5.创新思维：

-学生在设计和实现循线行走程序的过程中，培养了创新思维。

-学生能够提出改进建议，尝试不同的算法和传感器配置。

6.综合能力：

-学生通过本课程的学习，提升了信息技术综合应用能力。

-学生能够在实践中发现问题、分析问题和解决问题。

7.核心素养：

-学生在学习和实践中，培养了信息意识、计算思维、数字化学习与创新等核心素养。

-学生学会了将理论知识与实际应用相结合，提高了终身学习的意识。作业布置与反馈作业布置：

1.完成以下编程任务：

-设计一个循线行走机器人，使用颜色传感器实现循线功能。

-编写程序，使机器人在遇到障碍物时能够停止或改变方向。

-实现机器人的基本循线功能后，尝试加入自动调整循线速度的功能。

2.设计一个循线行走实验方案：

-描述实验目的和预期结果。

-列出所需的材料和设备。

-详细说明实验步骤和数据处理方法。

3.撰写一份简短的报告：

-总结本次实验过程中的发现和问题。

-分析可能导致实验结果偏差的因素。

-提出改进实验方案的建议。

作业反馈：

1.作业批改：

-教师应在学生提交作业后的第一时间进行批改，确保作业反馈的及时性。

-对作业内容进行全面检查，包括代码的正确性、实验方案的完整性、报告的准确性等。

2.反馈内容：

-指出学生作业中的错误，并解释错误的原因。

-对于作业中的亮点和创意，给予肯定和鼓励。

-提出改进建议，指导学生如何修正错误和提高作业质量。

3.反馈方式：

-通过班级学习管理系统或作业提交平台，直接将批改后的作业反馈给学生。

-课堂上进行集体反馈，针对共性问题进行讲解和解答。

-个性化反馈，对于需要特别指导的学生，进行一对一的沟通和辅导。

4.反馈效果：

-通过作业反馈，帮助学生巩固所学知识，提高编程和实验技能。

-促进学生自我反思，激发学生对问题的深入思考。

-增强学生的学习动力，提高学生的学习积极性和自我学习能力。

作业提交时间：课后一周内

作业反馈时间：课后两周内典型例题讲解1.例题：使用红外传感器设计一个循线机器人，要求机器人在遇到黑色区域时停止前进。

解答：

-确定红外传感器的安装位置，通常在机器人的底部。

-编写程序，当红外传感器检测到黑色区域时，输出一个停止信号。

-代码示例（假设使用Scratch编程）：

```

当红外传感器检测到黑色区域时

执行停止动作

```

2.例题：使用颜色传感器设计一个循线机器人，要求机器人在遇到蓝色区域时改变方向。

解答：

-确定颜色传感器的安装位置，通常在机器人的侧面。

-编写程序，当颜色传感器检测到蓝色区域时，输出一个改变方向的信号。

-代码示例（假设使用Python编程）：

```

if颜色传感器检测到蓝色：

改变方向向左转

```

3.例题：设计一个循线机器人，要求机器人在遇到障碍物时减速并绕过障碍物。

解答：

-使用红外传感器或颜色传感器检测障碍物。

-当检测到障碍物时，降低机器人的速度。

-使用传感器数据调整机器人的转向，使其绕过障碍物。

-代码示例（假设使用Arduino编程）：

```

if障碍物检测到：

减速

根据传感器数据调整方向

```

4.例题：设计一个循线机器人，要求机器人在循线过程中保持一定的速度。

解答：

-使用传感器检测地面颜色或线条。

-根据传感器数据调整机器人的速度，使其保持恒定。

-代码示例（假设使用Scratch编程）：

```

当传感器检测到地面颜色或线条时

调整速度为恒定值

```

5.例题：设计一个循线机器人，要求机器人在循线过程中遇到多个障碍物时，能够优先绕过较大的障碍物。

解答：

-使用多个传感器检测不同方向的障碍物。

-根据障碍物的大小和距离，确定优先绕过的障碍物。

-编写程序，使机器人优先绕过较大的障碍物。

-代码示例（假设使用Python编程）：

```

if检测到障碍物且障碍物较大：

绕过较大障碍物

elseif检测到障碍物：

绕过较小障碍物

else：

继续循线

```教学反思今天这节课，我觉得挺有收获的。咱们这节课的主题是《循线而走--地面传感器和机器人的循线行走》。我觉得，这节课对于我们九年级的信息技术课程来说，还是挺有挑战性的，因为涉及到编程和传感器原理这两个方面。

首先啊，我觉得在导入环节，我通过播放机器人循线行走的视频，还是挺能吸引学生的注意力的。学生们都挺兴奋的，能看出他们对这个话题挺感兴趣的。但是，我也注意到，有些学生对于循线行走这个概念还是有点模糊，所以我在提问环节多花了一点时间，帮他们梳理了这个概念。

然后，在讲授新课的时候，我尽量把传感器的工作原理和循线行走算法讲得简单明了。我发现，当我在黑板上用简单的流程图展示算法时，学生们更容易理解。不过，我也意识到，有些学生可能还是不太能跟上我的思路，所以在讲解过程中，我尽量多和学生互动，让他们参与到课堂中来。

在巩固练习环节，我布置了一些实际问题，让学生们分组讨论和尝试解决。这个环节我觉得挺有效的，因为通过实践，学生们能够更好地理解理论知识。不过，我发现有些小组在讨论的时候，不太注重分工合作，所以我提醒他们在接下来的学习中要注重团队协作。

课堂提问环节，我发现学生们对于传感器数据解读和算法优化这两个问题比较感兴趣。他们在回答问题的时候，也展现出了自己的思考。不过，我也发现，有些学生对于问题的理解还不够深入，所以在接下来的教学中，我可能会更多地引导学生去思考问题的本质。

比如说，在讲解传感器原理的时候，我可以结合一些实际案例，让学生们更直观地理解。在巩固练习环节，我可以设计一些更具挑战性的任务，让学有余力的学生有更多的发挥空间。另外，我在课堂上也可以更多地关注学生的个体差异，针对不同