第十四课 搬运机器人-马达的操控方法 教学设计 -2023-2024学年大连版（2015）初中信息技术七年级下册

第十四课搬运机器人——马达的操控方法教学设计-2023—2024学年大连版（2015）初中信息技术七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设计思路本节课以“搬运机器人——马达的操控方法”为主题，结合大连版七年级下册信息技术教材，旨在让学生通过实际操作，掌握马达的操控方法，培养他们的动手能力和创新思维。教学过程中，将理论与实践相结合，通过案例分析、小组讨论、实践操作等多种形式，激发学生的学习兴趣，提高他们的信息素养。核心素养目标1.创新思维：通过设计搬运机器人，培养学生运用信息技术解决实际问题的创新思维。

2.技术应用：让学生学会应用马达操控技术，提高解决实际问题的技术能力。

3.团队协作：通过小组合作完成机器人设计，培养学生团队合作和沟通能力。

4.信息意识：增强学生对信息技术在社会发展中的重要作用的认识，提升信息素养。学情分析七年级学生正处于青春期，对新鲜事物充满好奇，对信息技术学习有较高的兴趣。然而，由于年级较低，学生的信息技术基础参差不齐，部分学生可能对编程和硬件操作较为陌生。在知识方面，学生对机器人概念有一定的了解，但对马达操控的具体方法缺乏系统认识。在能力方面，学生具备一定的动手能力，但协作能力和问题解决能力有待提高。在素质方面，学生的自主学习意识和创新精神有待培养。此外，部分学生可能存在注意力不集中、课堂参与度不高的问题，这对课程学习产生一定影响。因此，教学设计需考虑学生个体差异，通过多样化教学方法和活动设计，激发学生学习兴趣，提高教学效果。教学资源软硬件资源：

-机器人教学平台

-马达控制模块

-编程软件（如Scratch、ArduinoIDE）

-连接线材（如杜邦线、USB线）

课程平台：

-学校信息技术教学平台

信息化资源：

-机器人编程教学视频

-马达操控原理资料

教学手段：

-多媒体投影仪

-电脑或平板电脑

-实物机器人或模型

-小组合作学习材料教学过程设计用时：45分钟

一、导入环节（5分钟）

1.创设情境：播放一段关于未来机器人的科幻电影片段，引导学生思考机器人在未来生活中的应用。

2.提出问题：同学们，你们想不想亲手制作一个能够搬运物品的机器人呢？它需要哪些组件呢？

3.引导学生思考：今天我们就来学习如何操控马达，为制作搬运机器人打下基础。

二、讲授新课（20分钟）

1.马达的基本原理和作用（5分钟）

-讲解马达的结构、工作原理及分类。

-强调马达在机器人中的重要作用。

2.马达的操控方法（10分钟）

-介绍常见的马达操控方式，如PWM（脉冲宽度调制）。

-通过实物演示，展示如何连接马达和控制模块。

3.编程控制马达（5分钟）

-引导学生使用编程软件编写控制马达的程序。

-讲解编程基本语法，如变量、循环等。

三、巩固练习（15分钟）

1.课堂练习（5分钟）

-学生根据所学知识，尝试编写一个简单的马达控制程序。

-教师巡视指导，解答学生疑问。

2.小组讨论（10分钟）

-学生分组讨论，设计一个能够搬运物品的机器人方案。

-每组派代表分享方案，教师点评并指导。

四、课堂提问（5分钟）

1.提问环节一：如何根据实际需求选择合适的马达？

2.提问环节二：如何通过编程调整马达的转速和转向？

3.提问环节三：在机器人设计中，如何保证马达的稳定性和安全性？

五、师生互动环节（5分钟）

1.教师提问：同学们，今天我们学习了哪些内容？如何将这些知识应用到实际项目中？

2.学生回答，教师点评。

3.教师总结：通过今天的学习，我们了解了马达的操控方法，掌握了编程控制马达的技巧。希望大家能够将这些知识运用到实际项目中，提高自己的创新能力。

六、课堂小结（5分钟）

1.教师回顾本节课所学内容，强调重点。

2.学生总结所学知识，分享学习心得。

3.教师布置课后作业：完成一个简单的机器人搬运项目，并撰写项目报告。

七、创新拓展（5分钟）

1.引导学生思考：如何提高马达的效率？

2.提出问题：在机器人设计中，如何解决动力分配问题？

3.学生分组讨论，教师指导，拓展学生的思维。学生学习效果学生学习效果

1.知识掌握：

学生通过本节课的学习，能够掌握马达的基本原理和分类，了解马达在机器人中的应用。学生能够识别不同类型的马达，并能够描述其工作原理。

2.技能提升：

学生在课程结束后，能够熟练操作编程软件，编写简单的控制马达的程序。学生能够根据需求调整马达的转速和转向，实现基本的机器人控制。

3.问题解决能力：

学生在面对马达操控问题时，能够运用所学知识进行分析和解决。例如，在机器人搬运物品时，学生能够考虑马达的动力和稳定性，优化设计方案。

4.创新思维：

学生在完成小组讨论和实际操作过程中，能够提出创新性的解决方案。例如，通过改进马达的控制方式，提高机器人的工作效率。

5.团队协作能力：

在小组讨论和项目实施过程中，学生能够与团队成员有效沟通，共同解决问题。学生学会了如何在团队中分工合作，提高团队的整体效率。

6.自主学习能力：

学生在课后能够自主查阅资料，学习马达操控的更多知识。学生能够将所学知识应用到实际生活中，提高自己的综合素质。

7.信息素养：

学生在课程学习中，认识到信息技术在机器人领域的应用，提升了信息素养。学生能够利用网络资源，获取相关知识，为未来的学习和职业发展奠定基础。

8.安全意识：

学生在操作机器人时，能够关注马达的安全问题，提高安全意识。学生了解到马达操作中可能存在的风险，学会采取预防措施，确保自身和他人安全。

9.情绪管理：

学生在课程学习中，学会了如何面对挑战和困难。学生在遇到问题时，能够保持冷静，积极寻求解决方案，提高了情绪管理能力。

10.综合评价：

学生在课程学习结束后，能够综合运用所学知识，设计并实现一个简单的搬运机器人。学生的项目报告体现了他们在知识、技能、问题解决、创新思维、团队协作、自主学习、信息素养、安全意识和情绪管理等方面的综合能力。课后作业1.实践作业：设计并制作一个简单的搬运机器人原型，要求能够使用马达进行物品的搬运。在设计中，需要考虑马达的功率、转速和转向控制。完成设计后，撰写一份设计报告，包括设计思路、选型依据、实际操作步骤和遇到的问题及解决方案。

2.编程作业：使用Scratch或其他编程软件，编写一个控制马达的简单程序。程序要求能够实现马达的正转、反转和停止。编写完成后，将程序上传至网络平台，并分享给同学，互相学习和评价。

3.案例分析：收集并分析一个实际应用中的机器人搬运案例，探讨该案例中马达操控的设计原理和实现方法。撰写一份分析报告，总结案例中的优点和不足。

4.技术探究：研究不同类型的马达在机器人中的应用场景，如伺服马达、步进马达等。撰写一篇短文，介绍不同类型马达的特点和适用范围。

5.安全评估：针对马达操控过程中可能存在的安全隐患，如过载、短路等，提出相应的预防措施。撰写一份安全评估报告，包括风险评估、预防措施和应急预案。

示例作业：

1.实践作业：

设计报告示例：

-设计思路：选用小型伺服马达，通过PWM控制实现正反转和停止。

-选型依据：根据搬运物品的重量和距离，选择适合的马达。

-实际操作步骤：连接马达和控制模块，编写程序，测试机器人搬运性能。

-遇到的问题及解决方案：马达启动时震动较大，通过调整PWM占空比解决问题。

2.编程作业：

程序示例（Scratch）：

-当绿旗被点击时，马达开始正转。

-当按下A键时，马达停止。

-当按下B键时，马达反转。

3.案例分析：

案例报告示例：

-案例描述：分析某工厂使用的自动化搬运机器人，探讨其马达操控设计。

-优点：马达响应速度快，负载能力强。

-不足：马达能耗较高，维护成本高。

4.技术探究：

短文示例：

-伺服马达适用于需要精确位置控制的场景，如精密机械臂。

-步进马达适用于需要固定步进角度控制的场景，如3D打印机。

5.安全评估：

安全评估报告示例：

-风险评估：马达过载可能导致设备损坏。

-预防措施：在程序中设置过载保护，避免马达长时间高负荷运行。

-应急预案：发现马达过载时，立即停止设备运行，检查故障原因并修复。课堂1.课堂评价：

-提问：通过课堂提问，了解学生对马达操控方法的理解程度。例如，提问学生马达的基本原理、不同类型马达的特点以及在机器人中的应用。

-观察：观察学生在课堂上的参与度、动手操作能力和团队合作情况。例如，观察学生在编程控制马达时的操作是否熟练，是否能够与同学有效沟通。

-测试：在课程结束后，进行小测验或练习，评估学生对马达操控方法的掌握程度。测试题目包括选择题、填空题和简答题，涵盖马达的基本知识、编程技巧和实际应用。

2.作业评价：

-实践作业：对学生的机器人设计报告进行评价，包括设计思路的合理性、选型依据的充分性、操作步骤的详细性和问题解决的创造性。

-编程作业：对学生的编程作品进行评价，包括程序的逻辑清晰度、代码的规范性、功能的实现程度和运行效果的稳定性。

-案例分析：对学生的案例分析报告进行评价，包括对案例的深入理解、分析方法的正确性、结论的合理性和建议的实用性。

-技术探究：对学生的技术探究报告进行评价，包括对马达类型的研究深度、对不同类型马达特点的描述准确性和对应用场景的分析合理性。

-安全评估：对学生的安全评估报告进行评价，包括风险评估的全面性、预防措施的可行性、应急预案的实用性。

3.教学反馈：

-定期与学生进行交流，了解他们对课程内容的理解和学习上的困难，及时调整教学策略。

-通过课堂讨论和小组合作，鼓励学生提出问题，激发他们的学习兴趣和探索精神。

-利用学生反馈表，收集学生对课程的意见和建议，不断改进教学方法。

4.成绩评定：

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