深圳市青少年宫spike机器人课程 第二十二课 直升机-教学设计

深圳市青少年宫spike机器人课程第二十二课直升机-教学设计授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间课程基本信息1.课程名称：深圳市青少年宫spike机器人课程第二十二课直升机

2.教学年级和班级：八年级二班

3.授课时间：2023年10月25日星期三15:00-16:00

4.教学时数：1课时核心素养目标学习者分析1.学生已经掌握的知识：学生在之前的学习中已经掌握了基础的机器人编程知识，包括编程语言的基础语法、逻辑判断、循环结构等。此外，他们对于简单的机器人搭建和操作也有一定的了解。

2.学习兴趣、能力和学习风格：八年级二班的学生对科技创新和机器人技术表现出浓厚的兴趣，他们具备一定的动手能力和创新思维。在学习风格上，大部分学生偏好通过实践操作来学习，喜欢在动手过程中解决问题，同时也愿意在小组合作中学习。

3.学生可能遇到的困难和挑战：部分学生在理解机器人编程的逻辑和算法方面可能存在困难，特别是在处理复杂程序和逻辑关系时。此外，对于新工具和技术的适应可能需要一定的时间，尤其是在面对直升机模型的搭建和编程时，可能会遇到空间想象、精确操作等挑战。因此，教师需要提供足够的指导和示范，帮助学生克服这些困难。教学方法与策略1.教学方法：采用讲授与实践活动相结合的方法，确保学生既能理解直升机编程的原理，又能通过实践提高技能。

2.教学活动：设计分组讨论，让学生在搭建直升机模型的同时，探讨编程中的问题和解决方案。通过角色扮演，让学生模拟飞行员的操作，增强对飞行原理的理解。

3.教学媒体使用：利用多媒体投影展示直升机模型的制作步骤和编程代码，同时使用平板电脑让学生实时编程，提高学习效率和互动性。教学过程一、导入新课

（教师）同学们，大家好！今天我们要学习的是spike机器人课程中的第二十二课——直升机。直升机作为一种多用途的飞行器，它的原理和编程方法在机器人技术中有着重要的应用。那么，你们对直升机有什么了解呢？请同学们自由发言，分享一下你们的想法。

（学生）老师，我知道直升机是通过螺旋桨旋转产生升力来飞行的。

（教师）很好，这位同学已经对直升机的飞行原理有了初步的了解。接下来，我们将通过本节课的学习，深入了解直升机的编程方法和操作技巧。

二、基础知识讲解

（教师）首先，我们来回顾一下直升机的基本原理。直升机通过螺旋桨旋转产生升力，同时通过改变螺旋桨的转速和方向来控制飞行。在spike机器人中，我们可以通过编程来控制螺旋桨的转速和方向。

（学生）老师，螺旋桨的转速和方向是如何通过编程来控制的呢？

（教师）很好，这是一个关键问题。在spike机器人中，我们可以通过编写程序来控制螺旋桨的转速和方向。具体来说，我们需要使用到两个模块：一个是控制螺旋桨转速的模块，另一个是控制螺旋桨方向的模块。

（教师）接下来，我将为大家演示如何使用这两个模块来控制螺旋桨的转速和方向。首先，我们需要在程序中设置螺旋桨的转速，然后根据需要调整螺旋桨的方向。这样，我们就可以通过编程来控制直升机的飞行了。

三、实践操作

（教师）同学们，接下来请你们按照以下步骤进行实践操作：

1.组建小组，每组选择一名组长负责协调工作。

2.根据说明书，搭建直升机模型。

3.使用编程软件，编写控制螺旋桨转速和方向的程序。

4.将程序上传到spike机器人，进行测试。

（学生）老师，我们在搭建直升机模型时遇到了一些问题，螺旋桨的安装位置不太对，导致直升机无法正常起飞。

（教师）没关系，遇到问题是正常的。请你们仔细检查螺旋桨的安装位置，确保它与机身保持垂直。如果问题仍然存在，可以尝试调整螺旋桨的转速和方向。

四、问题讨论与解答

（教师）同学们，在实践操作过程中，你们遇到了哪些问题？请大家分享一下，我们可以一起讨论解决。

（学生）老师，我们在编程时发现，当螺旋桨转速过高时，直升机容易失控。

（教师）这是一个常见的问题。在编程时，我们需要注意螺旋桨的转速不要过高，以免造成失控。同时，我们还可以通过调整螺旋桨的方向来平衡直升机的飞行。

五、总结与反思

（教师）同学们，今天我们学习了直升机的编程方法和操作技巧。通过实践操作，你们掌握了如何控制螺旋桨的转速和方向，使直升机能够正常飞行。现在，请你们谈谈自己的学习心得。

（学生）老师，通过本节课的学习，我了解到直升机编程的原理和技巧，对机器人技术有了更深入的认识。在今后的学习中，我会更加努力，提高自己的编程能力。

（教师）很好，同学们能够从实践中总结经验，这是非常宝贵的。希望你们在今后的学习中，能够不断探索，勇于创新，为我国机器人技术的发展贡献自己的力量。

六、课后作业

（教师）同学们，今天的课程就到这里。请你们完成以下课后作业：

1.深入研究直升机的飞行原理，了解螺旋桨转速和方向对飞行的影响。

2.尝试编写一个更复杂的直升机飞行程序，如自动避障、自动降落等。

3.与同学们分享你的学习心得，互相交流学习经验。

（学生）好的，老师，我们一定会认真完成课后作业的。谢谢老师！教学资源拓展1.拓展资源：

-直升机飞行原理的科普文章：可以介绍直升机的升力原理、螺旋桨的工作原理以及直升机的飞行控制系统等基础知识。

-机器人编程案例集：提供一些使用spike机器人进行直升机编程的实际案例，包括不同飞行模式、编程技巧和优化策略。

-直升机历史与发展：介绍直升机的发明历史、不同类型的直升机及其在军事、民用领域的应用。

-机器人编程竞赛资料：分享一些国内外机器人编程竞赛的信息，鼓励学生参与竞赛，提高编程技能。

2.拓展建议：

-鼓励学生阅读与直升机飞行原理相关的科普书籍，加深对飞行力学和航空技术的理解。

-建议学生观看直升机飞行表演的视频，观察直升机在不同飞行状态下的表现，从而更好地理解编程对飞行控制的影响。

-组织学生进行小组讨论，探讨直升机编程中的算法优化问题，如如何通过调整程序参数来提高直升机的稳定性。

-建议学生利用课外时间进行自主编程练习，尝试设计不同飞行路径和飞行模式，提高编程实践能力。

-鼓励学生参加机器人编程兴趣小组或俱乐部，与其他对机器人编程感兴趣的同学交流学习经验。

-提供在线编程教程和视频教程，帮助学生解决编程中的疑难问题，提高编程水平。

-鼓励学生参加学校或社区举办的科技活动，如机器人展览、科技创新大赛等，展示自己的编程成果。

-建议学生阅读最新的机器人技术论文，了解机器人领域的最新发展动态，激发对科技创新的兴趣。

-鼓励学生参与社区服务项目，如使用机器人技术帮助社区进行环境监测、灾害救援等，提升学生的社会责任感。课后作业1.编程练习：

-题目：编写一个spike机器人直升机程序，实现直升机起飞、悬停、前进、后退、左转、右转和降落的基本飞行操作。

-答案示例：

```python

#起飞

spin_speed=1000

spin(spin_speed)

#悬停

spin_speed=500

spin(spin_speed)

#前进

forward()

#后退

backward()

#左转

left()

#右转

right()

#降落

spin_speed=0

spin(spin_speed)

```

2.问题解决：

-题目：在编程中，当螺旋桨转速过高时，直升机容易失控。请设计一种方法来检测螺旋桨转速，并在转速过高时自动调整。

-答案示例：

```python

#假设有一个函数get_spin_speed()可以获取当前螺旋桨转速

defstabilize_rotation():

current_speed=get_spin_speed()

ifcurrent_speed>1200:

#调整螺旋桨转速

spin_speed=current_speed-100

spin(spin_speed)

```

3.创新设计：

-题目：设计一个直升机自动避障程序，当直升机遇到障碍物时自动调整飞行路径。

-答案示例：

```python

#假设有一个函数detect_obstacle()可以检测前方是否有障碍物

defauto_avoid_obstacles():

ifdetect_obstacle():

#调整飞行路径

turn_right()

#等待一段时间后再次检测

wait(1000)

ifdetect_obstacle():

turn_left()

```

4.代码优化：

-题目：优化以下代码，使其在直升机飞行过程中更加稳定。

```python

#原始代码

foriinrange(10):

forward()

wait(1000)

backward()

wait(1000)

```

-答案示例：

```python

#优化后的代码

foriinrange(5):

forward()

wait(2000)

backward()

wait(2000)

```

5.实际应用：

-题目：设计一个直升机救援程序，当接收到救援信号时，直升机自动飞往指定位置进行救援。

-答案示例：

```python

#假设有一个函数receive_rescue_signal()可以接收救援信号

#假设有一个函数fly_to_location(x,y)可以将直升机飞往指定位置

defrescue_mission():

ifreceive_rescue_signal():

#飞往救援位置

fly_to_location(10,20)

#进行救援操作

rescue_operation()

```内容逻辑关系①本文重点知识点：

-直升机飞行原理

-编程控制螺旋桨转