2023-2024学年天津市中小学生mixly创意编程 第18课 自动跟随小车-教学设计

2023-2024学年天津市中小学生mixly创意编程第18课自动跟随小车-教学设计课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、课程基本信息1.课程名称：Mixly创意编程

2.教学年级和班级：八年级1班

3.授课时间：2023年10月25日星期三第2节课

4.教学时数：1课时二、核心素养目标分析本节课旨在培养学生的计算思维、问题解决能力和创新实践能力。通过学习自动跟随小车编程，学生能够理解传感器的工作原理，运用编程逻辑实现小车自动跟随功能，从而提升学生的逻辑思维能力、编程技能和实际操作能力。同时，鼓励学生在实践中探索和改进，培养学生的创新意识和团队协作精神。三、教学难点与重点1.教学重点，

①理解红外传感器的工作原理及其在自动跟随小车中的应用。

②掌握Mixly编程软件的基本操作，能够编写简单的控制程序，使小车根据红外传感器的信号进行跟随运动。

③学会使用循环和条件语句来控制小车的行为，实现自动跟随的功能。

2.教学难点，

①红外传感器信号的读取与处理，包括如何识别信号强度变化并转换为小车转向的控制指令。

②编程逻辑的复杂性，学生需要理解并应用逻辑判断来处理多传感器输入和复杂路径跟随。

③小车实际操作中的调试与优化，学生需要学会如何调整程序参数和传感器位置，以实现精确的跟随效果。四、教学方法与手段教学方法：

1.实验法：通过实际操作小车，让学生亲身体验编程控制的过程，增强学习效果。

2.讨论法：引导学生分组讨论红外传感器的应用和编程逻辑，培养合作学习的能力。

3.演示法：教师演示编程过程和调试技巧，为学生提供直观的学习参考。

教学手段：

1.多媒体教学：利用PPT展示编程步骤和原理，帮助学生理解抽象概念。

2.Mixly编程软件：使用Mixly软件进行编程教学，方便学生直观地看到代码与小车动作的对应关系。

3.红外传感器和编程小车：提供实物教学工具，让学生在实际操作中学习编程控制。五、教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：通过展示自动跟随小车的视频片段，激发学生对编程和机器人技术的兴趣。

-回顾旧知：简要回顾传感器的基本原理和Mixly编程软件的基本操作。

2.新课呈现（约20分钟）

-讲解新知：

1.详细讲解红外传感器的工作原理，包括发射和接收信号的原理。

2.介绍Mixly编程软件中与红外传感器相关的模块和函数。

3.讲解如何编写程序使小车根据红外传感器的信号进行转向。

-举例说明：

1.通过实际案例展示如何设置红外传感器的阈值和响应速度。

2.展示如何使用循环和条件语句来控制小车的跟随行为。

-互动探究：

1.引导学生讨论如何优化程序，使小车在复杂路径上也能稳定跟随。

2.学生分组进行实验，尝试调整传感器位置和程序参数，观察效果。

3.实践操作（约30分钟）

-学生活动：

1.学生根据所学知识，尝试编写控制小车跟随的Mixly程序。

2.学生组装小车，连接红外传感器，并进行初步调试。

-教师指导：

1.教师巡视指导，解答学生在编程和组装过程中遇到的问题。

2.教师演示如何使用调试工具，帮助学生排除程序错误。

4.巩固练习（约20分钟）

-学生活动：

1.学生独立完成小车跟随路径的编程和调试。

2.学生尝试设计更复杂的跟随路径，提高编程难度。

-教师指导：

1.教师提供反馈，指出学生在编程和调试中的优点和不足。

2.教师针对学生的不同需求，提供个性化的指导。

5.总结与反思（约5分钟）

-学生总结：学生分享自己的学习心得，总结本节课的主要知识点。

-教师总结：教师对本节课的内容进行总结，强调重点和难点，并对学生的表现给予评价。

-反思与改进：教师引导学生反思学习过程中的问题，提出改进措施，为下一节课做好准备。六、学生学习效果学生学习效果主要体现在以下几个方面：

1.编程技能的提升：

-学生通过编写控制自动跟随小车的程序，掌握了Mixly编程软件的基本操作，提高了编程技能。

-学生学会了使用传感器模块和逻辑控制语句，能够将理论知识应用于实际编程中。

-学生在编写程序的过程中，培养了逻辑思维和问题解决能力，提高了编程的实用性和创造性。

2.传感器原理的理解：

-学生通过实际操作红外传感器，深入理解了传感器的工作原理和信号处理方法。

-学生学会了如何根据传感器信号调整程序参数，实现精确的控制效果。

-学生对传感器在机器人技术中的应用有了更直观的认识，为后续学习相关技术奠定了基础。

3.实践操作能力的增强：

-学生在组装和调试小车过程中，提高了动手实践能力，学会了使用工具和设备。

-学生通过解决实际问题，培养了独立思考和解决问题的能力。

-学生在团队合作中，学会了沟通协作，提高了团队协作能力。

4.创新意识和创造力的培养：

-学生在完成小车跟随任务的过程中，不断尝试和改进，培养了创新意识和创造力。

-学生通过设计复杂的跟随路径，提高了编程难度，锻炼了创新思维。

-学生在课程结束后，能够提出自己的创意，尝试设计更多有趣的机器人项目。

5.科学素养的提高：

-学生通过学习编程和机器人技术，对科学知识有了更深入的了解，提高了科学素养。

-学生学会了如何将科学原理应用于实际生活中，培养了科学精神和实践能力。

-学生在课程中培养了严谨的学术态度和良好的学习习惯。

6.跨学科知识的融合：

-学生在课程中学习了编程、电子、机械等多学科知识，实现了跨学科知识的融合。

-学生通过综合运用所学知识，提高了综合运用能力，为未来的学习和工作打下了基础。

-学生在课程中学会了如何将不同学科的知识相结合，为解决实际问题提供了思路。七、反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.实践与理论相结合：我们的教学特色之一就是注重理论与实践的结合。比如，在教授自动跟随小车编程时，我们不仅讲解编程逻辑，还让学生亲手组装和调试小车，这样学生能够更直观地理解理论知识的应用。

2.创设问题情境：另一个特色是我们在教学中创设问题情境，让学生在解决问题的过程中学习。例如，在编程小车跟随路径时，我们设计了一系列的挑战，让学生在实践中学习如何优化程序和传感器设置。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.学生编程基础差异大：我发现学生的编程基础参差不齐，有的学生对编程非常感兴趣，但有的学生基础薄弱，这给教学带来了挑战。我们需要找到一种方法来更好地适应不同水平的学生。

2.实践操作时间不足：在实际操作环节，由于时间限制，部分学生可能没有足够的时间来完成所有的实验，这影响了他们的学习效果。

3.评价方式单一：目前我们主要依靠学生的作品来评价他们的学习成果，这种方式可能不能全面反映学生的实际能力，我们需要探索更多元化的评价方法。

反思改进措施（三）

1.个性化教学：针对学生基础差异大的问题，我们可以实施个性化教学计划，为不同水平的学生提供适合他们的学习资源和指导。

2.增加实践操作时间：我们可以通过合理安排课程内容和时间，确保每个学生都有足够的时间进行实践操作，这样可以提高他们的动手能力和解决问题的能力。

3.多元化评价方法：为了更全面地评价学生的学习成果，我们可以引入课堂表现、小组合作、项目报告等多种评价方式，这样可以更准确地反映学生的学习情况和能力水平。八、课后作业1.实践作业：

-任务：使用Mixly编程软件，编写一个程序，使小车在遇到障碍物时能够自动停止，并在障碍物移除后继续前进。

-知识点：红外传感器读取、条件判断、程序循环。

-答案示例：

```python

#初始化红外传感器

sensor=红外传感器(端口)

#设置红外传感器阈值

sensor.setThreshold(阈值)

whileTrue:

#读取红外传感器信号

signal=sensor.read()

ifsignal<阈值:

#遇到障碍物，小车停止

小车.stop()

else:

#障碍物移除，小车继续前进

小车.forward()

```

2.分析题：

-任务：分析以下代码片段，解释程序执行过程中的步骤和结果。

```python

foriinrange(1,6):

ifi%2==0:

print("偶数:",i)

```

-知识点：循环、条件判断。

-答案示例：

程序将执行以下步骤：

-循环变量i从1开始，每次循环增加1，直到i等于5。

-在每次循环中，检查i是否为偶数（i%2==0）。

-如果i是偶数，则打印出“偶数:”后跟i的值。

-结果：打印出“偶数:2”和“偶数:4”。

3.编程题：

-任务：编写一个程序，使小车在直线轨道上前进，并在遇到一个特定距离的弯道时自动转向。

-知识点：传感器读取、距离计算、转向控制。

-答案示例：

```python

#初始化距离传感器

distance_sensor=距离传感器(端口)

#设置转向距离阈值

turn_distance=30

whileTrue:

#读取距离传感器值

distance=distance_sensor.read()

ifdistance<turn_distance:

#距离小于阈值，小车转向

小车.turn_left()

else:

#距离大于等于阈值，小车继续前进

小车.forward()

```

4.创新题：

-任务：设计一个程序，使小车能够识别不同的颜色，并在遇到特定颜色时做出反应。

-知识点：颜色传感器读取、颜色识别、程序控制。

-答案示例：

```python

#初始化颜色传感器

color_sensor=颜色传感器(端口)

#设置检测颜色

target_color="red"

whileTrue:

#读取颜色传感器值

detected_color=color_sensor.read()

ifdetected_color==target_color:

#检测到目标颜色，小车停止

小车.stop()

else:

#没有检测到目标颜色，小车继续前进

小车.forward()

```

5.应用题：

-任务：编写一个程序，使小车能够避开一个放置在轨道上的障碍物，并在绕过障碍物后返回原轨道继续前进。

-知识点：传感器读取、路径规划、程序控制。

-答案示例：

```python

#初始化红外传感器

sensor=红外传感器(端口)

#设置红外传感器阈值

sensor.setThreshold(阈值)

whileTrue:

#读取红外传感器信号

signal=sensor.read()

ifsignal<阈值:

#遇到障碍物，小车转向避开

小车.turn_right()

else:

#障碍物被避开，小车返回原轨道

小车.turn_left()

#继续前进

小车.forward()

```内容逻辑关系1.本文重点知识点

①红外传感器的工作原理及在编程中的应用

②Mixly编程软件的基本操作及传感器