江西省中小学生素质科技课堂-11.《两驱小车》 教学设计

江西省中小学生素质科技课堂-11.《两驱小车》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教学内容分析1.本节课的主要教学内容：本节课主要教授《两驱小车》的设计与制作，涉及电子电路、机械结构、编程控制等方面知识。

2.教学内容与学生已有知识的联系：本节课以江西省中小学生素质科技课堂教材为基础，与学生已学过的电子电路、物理、编程等知识紧密相关，有助于巩固和拓展这些学科的知识点。核心素养目标1.培养学生的科学探究精神，通过亲自动手制作小车，提升观察、实验、分析和解决问题的能力。

2.强化学生的工程实践能力，使学生理解电子元件的连接与电路原理，提高动手操作和问题解决能力。

3.培养学生的创新意识，鼓励学生在小车设计和制作过程中进行创新尝试，激发创意思维。

4.增强学生的团队协作意识，通过小组合作完成项目，学习有效沟通与团队协作的重要性。重点难点及解决办法重点：

1.电子电路的搭建与调试：重点在于理解电路图，正确连接电路元件，并能通过调试解决电路故障。

2.编程控制小车运动：重点在于编写程序控制小车的前进、后退、转向等动作。

难点：

1.电路故障排除：难点在于识别电路中的问题，如短路、断路等，并能快速找到并解决。

2.编程逻辑的掌握：难点在于理解编程逻辑，编写出能够实现小车预期行为的程序。

解决办法与突破策略：

1.通过实物电路图和电路板，让学生直观理解电路连接，并逐步练习电路搭建。

2.教授基本的编程知识，结合小车运动的具体需求，逐步引导学生编写程序。

3.设置故障排除练习，让学生在模拟环境中学习识别和解决电路问题。

4.分组讨论和合作，鼓励学生互相学习，共同解决编程难题。教学资源1.软硬件资源：电子电路套件（含电池、电机、传感器等）、编程控制器、电路板、导线、连接器。

2.课程平台：学校实验室或专用教室，配备必要的实验桌椅和工具。

3.信息化资源：电子教材、教学视频、在线编程工具、电子元件原理图库。

4.教学手段：实物演示、小组合作、讨论分析、实践操作。教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：展示一些有趣的小车视频或图片，引导学生思考小车的原理和构造。

-回顾旧知：提问学生关于简单电路和编程的基础知识，如电流、电压、编程语言的基本概念。

2.新课呈现（约20分钟）

-讲解新知：

a.详细讲解两驱小车的电路设计，包括电源、电机、传感器等元件的连接方式。

b.介绍编程控制小车的基本原理，如使用编程语言编写控制指令。

-举例说明：

a.通过展示一个简单的两驱小车电路图，讲解各个元件的功能和连接方式。

b.展示一段小车编程的代码示例，解释代码中各个指令的作用。

-互动探究：

a.分组讨论，让学生根据所学知识设计一个小车电路。

b.每组分享他们的设计，教师引导学生分析设计的合理性和潜在问题。

3.实践操作（约30分钟）

-学生活动：

a.学生按照小组合作，开始搭建自己的两驱小车电路。

b.学生编写程序控制小车的基本动作，如前进、后退、转向等。

-教师指导：

a.教师巡回指导，帮助学生解决搭建过程中遇到的问题。

b.教师提供必要的工具和材料，确保学生能够顺利完成搭建。

4.故障排除与调试（约20分钟）

-学生活动：

a.学生尝试运行他们的两驱小车，观察是否按照预期工作。

b.学生记录遇到的问题，并尝试解决。

-教师指导：

a.教师针对学生遇到的具体问题提供解决方案。

b.教师引导学生分析故障原因，提高问题解决能力。

5.小组展示与评价（约15分钟）

-学生活动：

a.各小组展示他们的两驱小车，并演示其功能。

b.学生之间互相评价，提出改进建议。

-教师评价：

a.教师对学生的作品进行评价，强调设计、搭建和调试过程中的亮点和需要改进的地方。

b.教师总结本节课的重点内容，强调学生的进步和成就。

6.总结与反思（约5分钟）

-学生活动：

a.学生回顾本节课的学习内容，分享他们的学习心得。

b.学生提出自己在学习过程中遇到的问题和困惑。

-教师总结：

a.教师总结本节课的学习目标，强调两驱小车设计的关键点。

b.教师鼓励学生在课后继续探索和改进他们的设计。知识点梳理六、知识点梳理

1.电子元件的基本知识

-电池：了解电池的电压、电流和容量，以及不同类型电池的适用场景。

-电机：学习电机的分类、工作原理和驱动方式，包括直流电机和步进电机。

-传感器：掌握传感器的功能、分类和工作原理，如光电传感器、红外传感器等。

-连接器：了解连接器的类型、用途和正确使用方法。

2.电路基础知识

-电路的基本元件：电阻、电容、电感等元件的特性和应用。

-电路的连接方式：串联、并联和串并联电路的特点和计算方法。

-电路图绘制：学会阅读和绘制简单的电路图。

3.编程控制基础

-编程语言基础：熟悉编程语言的基本语法和结构，如变量、数据类型、控制结构等。

-控制指令：学习编写控制电机的指令，如启动、停止、转向等。

-编程软件：了解常用的编程软件，如ArduinoIDE、Scratch等。

4.两驱小车设计

-小车电路设计：学会设计简单的两驱小车电路，包括电源、电机、传感器等元件的连接。

-小车程序编写：掌握编写控制小车运动的程序，实现基本动作。

-小车调试与优化：学会调试和优化小车程序，提高小车性能。

5.故障排除与调试

-电路故障诊断：学习诊断电路故障的方法，如电压测量、电流检测等。

-程序调试：掌握调试程序的方法，如添加调试语句、使用调试工具等。

6.团队合作与交流

-小组合作：学会在小组内分工合作，共同完成任务。

-交流与分享：学会与他人交流学习心得，分享自己的经验和成果。

7.创新与改进

-创新思维：培养创新意识，敢于尝试新的设计方案和程序。

-改进实践：通过实践不断改进小车设计，提高性能和实用性。典型例题讲解1.例题：设计一个简单的两驱小车电路，使用两节5V电池供电，电机需要正向和反向运行。

答案：使用两节串联的5V电池提供总电压为10V。选用适合5V供电的直流电机。电机一端连接电池的正极，另一端通过H桥电路（包含两个开关）连接到电池的负极。通过控制H桥中的开关，可以实现电机的正转和反转。

2.例题：编写一段Arduino程序，控制小车以一定速度前进5秒，然后停止2秒，再以相反方向行驶5秒。

答案：

```cpp

constintmotorPin1=9;//正转控制引脚

constintmotorPin2=10;//反转控制引脚

constintspeed=150;//电机速度

voidsetup(){

pinMode(motorPin1,OUTPUT);

pinMode(motorPin2,OUTPUT);

}

voidloop(){

//向前行驶5秒

analogWrite(motorPin1,speed);

digitalWrite(motorPin2,LOW);

delay(5000);

//停止2秒

digitalWrite(motorPin1,LOW);

digitalWrite(motorPin2,LOW);

delay(2000);

//反方向行驶5秒

digitalWrite(motorPin1,LOW);

analogWrite(motorPin2,speed);

delay(5000);

}

```

3.例题：如何使用光电传感器检测障碍物，并控制小车避开？

答案：将光电传感器放置在小车的前端，当传感器检测到障碍物时，输出高电平信号。Arduino接收该信号后，通过控制电机的转向，使小车避开障碍物。

4.例题：设计一个简单的温度控制电路，当温度超过设定值时，电风扇自动启动。

答案：使用温度传感器（如DS18B20）检测环境温度。当温度超过设定值时，通过Arduino控制继电器，启动电风扇。

5.例题：编写Arduino程序，实现小车根据声音强度调整速度，声音越大，小车速度越快。

答案：

```cpp

constintsoundSensorPin=A0;//声音传感器连接引脚

constintmotorPin1=9;//正转控制引脚

constintmotorPin2=10;//反转控制引脚

voidsetup(){

pinMode(motorPin1,OUTPUT);

pinMode(motorPin2,OUTPUT);

}

voidloop(){

intsoundValue=analogRead(soundSensorPin);//读取声音传感器的值

intmotorSpeed=map(soundValue,0,1023,0,255);//将声音强度映射到电机速度

//根据声音强度调整电机速度

analogWrite(motorPin1,motorSpeed);

digitalWrite(motorPin2,LOW);

}

```作业布置与反馈作业布置：

1.完成课后练习题：学生需完成教材中的相关练习题，包括电路图的绘制、电机控制指令的编写等。

2.设计并制作一个小型两驱小车电路：学生根据所学知识，设计并制作一个简单的两驱小车电路，包括电源、电机、传感器等元件的连接。

3.编写控制小车的基本程序：学生编写Arduino程序，实现小车的前进、后退、转向等基本动作。

4.完成小车故障排除练习：学生根据教材中的故障排除案例，尝试解决小车电路中可能出现的故障。

5.小组合作项目：学生分组合作，共同设计并制作一个具有特定功能的两驱小车，如自动避障小车。

作业反馈：

1.及时批改：教师需在课后及时批改学生的作业，确保学生能够及时了解自己的学习成果。

2.个别指导：对于作业中存在的问题，教师需进行个别指导，帮助学生理解并改正错误。

3.集体反馈：在课堂上，教师可以组织学生进行集体反馈，让学生互相学习，共同进步。

4.改进建议：教师需给出具体的改进建议，如电路连接的优化、程序逻辑的改进等。

5.进步评价：教师需对学生的作业进行评价，关注学生的进步和成长，鼓励学生继续努力。

具体反馈内容如下：

1.课后练习题：

-检查学生是否掌握了电路图的绘制方法。

-评估学生对电机控制指令的理解和应用能力。

-提供针对性的练习题，帮助学生巩固所学知识。

2.小型两驱小车电路设计：

-评估学生是否能够根据所学知识设计并制作电路。

-指导学生在电路连接过程中注意安全，避免短路等故障。

-提出改进建议，如电路布局的优化、元件选择的合理性等。

3.控制小车的基本程序编写：

-评估学生对Ar