第8课 碰撞运动-碰撞传感器和机器人的避碰行走 教学设计　　-2023-2024学年粤教清华版初中信息技术九年级下册

第8课碰撞运动——碰撞传感器和机器人的避碰行走教学设计-2023—2024学年粤教清华版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亲爱的同学们，今天我们要一起探索一个既神秘又充满趣味的主题——“碰撞运动”。这节课，我们将借助粤教清华版初中信息技术九年级下册教材中的第8课内容，来揭开碰撞传感器和机器人避碰行走的奥秘。首先，我们要了解什么是碰撞传感器，它如何工作，以及它是如何让机器人能够安全地避障行走的。这个过程不仅涉及到物理知识，还需要我们运用信息技术来模拟和实现。所以，同学们，准备好用你们的智慧，一起走进这个充满挑战和乐趣的世界吧！🚀🤖💡核心素养目标在本节课的学习中，我们旨在培养学生的信息意识、计算思维和问题解决能力。首先，通过了解碰撞传感器的工作原理，学生将提升对信息技术的敏感度和应用意识。其次，通过编程实现机器人的避障行走，学生将锻炼计算思维，学会将复杂问题分解为简单步骤。最后，通过解决实际操作中的问题，学生将学会分析问题、设计解决方案，并提升团队合作和创新能力。重点难点及解决办法重点：1.碰撞传感器的原理和应用；2.编程实现机器人避障行走的基本逻辑。

难点：1.理解碰撞传感器的工作机制；2.将复杂逻辑转化为简单的编程步骤。

解决办法：1.通过实际操作和演示，让学生直观理解传感器的工作原理；2.利用案例分析和小组讨论，帮助学生逐步分解问题，将复杂的运动逻辑转化为编程指令；3.提供编程模板和代码示例，指导学生逐步实现避障功能；4.鼓励学生自主探索和实验，通过试错法解决问题，提升编程能力和创新思维。教学资源-软硬件资源：碰撞传感器模块、机器人套件（含底盘、电机、编程控制器）

-课程平台：粤教清华版初中信息技术教材配套在线平台

-信息化资源：机器人编程软件（如Scratch、Python编程环境）

-教学手段：多媒体教学设备（电脑、投影仪）、实物演示台、实验指导手册教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：同学们，你们有没有想过，如果机器人能够在没有碰撞的情况下自由行走，那会是什么样子呢？今天，我们就来探索这个问题，看看如何让我们的机器人能够安全避障行走。

-回顾旧知：在上一节课中，我们学习了传感器的基本原理，那么，今天我们将进一步了解碰撞传感器，并运用它来让机器人实现避障功能。

2.新课呈现（约20分钟）

-讲解新知：首先，我会详细讲解碰撞传感器的工作原理，包括它的结构、工作方式和应用场景。同学们要注意，碰撞传感器是如何检测到物体碰撞的，以及它是如何将物理信号转换为机器可处理的电信号的。

-举例说明：我会通过一些实际案例，比如智能家居中的机器人清洁器，来展示碰撞传感器在实际生活中的应用。

-互动探究：接下来，我会提出一些问题，比如“如果机器人没有正确检测到碰撞，会发生什么？”引导学生进行思考，并鼓励他们提出自己的解决方案。

3.实践操作（约30分钟）

-学生活动：现在，请同学们按照教材中的步骤，开始搭建你们的机器人，并安装碰撞传感器。在搭建过程中，我会指导你们如何正确连接传感器和控制器。

-教师指导：在搭建过程中，我会巡视教室，确保每个小组都能够顺利搭建完成。对于遇到困难的小组，我会提供个别指导，帮助他们解决问题。

4.编程实现（约20分钟）

-学生活动：接下来，我们将使用编程软件来编写机器人避障的程序。我会一步一步地教你们如何编写代码，让机器人能够在遇到障碍物时自动停止或绕行。

-教师指导：在编程过程中，我会强调编程的规范性，比如变量命名、代码注释等，这些对于提高编程效率和质量都非常重要。

5.测试与优化（约20分钟）

-学生活动：现在，请同学们将编写好的程序上传到机器人上，进行测试。观察机器人的避障效果，并记录下测试结果。

-教师指导：在测试过程中，如果出现机器人无法正确避障的情况，我会引导学生分析原因，并尝试不同的解决方案进行优化。

6.总结与反思（约5分钟）

-学生活动：请同学们分享你们在搭建和编程过程中的收获和遇到的问题，以及如何解决这些问题。

-教师总结：今天我们学习了碰撞传感器和机器人避障行走的相关知识，通过实践操作，大家不仅提高了动手能力，还学会了如何将理论知识应用于实际问题的解决。希望大家在今后的学习中，能够继续保持这种探索和实践的精神。

在整个教学过程中，我会确保每个环节都能够让学生积极参与，通过互动和合作，共同完成学习任务。同时，我也会关注每个学生的学习进度，确保每个学生都能够跟上教学节奏，并在遇到困难时得到及时的帮助。知识点梳理六、知识点梳理

1.碰撞传感器的原理

-碰撞传感器的定义和作用

-传感器的工作原理及类型

-碰撞传感器的结构组成

2.机器人避障行走的基本逻辑

-机器人避障行走的基本流程

-碰撞传感器的信号处理

-机器人运动控制策略

3.机器人编程实现

-机器人编程软件的选择与使用

-编程基础语法和指令

-机器人避障程序的编写

4.机器人避障行走的测试与优化

-测试环境搭建与测试方法

-问题分析与解决方案

-机器人性能优化与改进

5.碰撞传感器在生活中的应用

-智能家居中的机器人清洁器

-工业自动化中的机器人搬运

-服务机器人的人机交互

6.信息技术的应用与发展

-信息技术在各个领域的应用

-信息技术的未来发展趋势

-信息技术的伦理与安全

7.团队合作与沟通能力

-团队合作的重要性

-沟通能力在团队中的体现

-提高团队合作与沟通能力的策略

8.创新思维与解决问题的能力

-创新思维的定义和培养方法

-解决问题的步骤与技巧

-创新思维在实践中的应用板书设计①碰撞传感器原理

-定义：用于检测碰撞的传感器

-类型：光电式、超声波式、压力式等

-结构：感应部分、信号处理部分、输出部分

②机器人避障行走逻辑

-流程：传感器检测、信号处理、运动控制

-信号处理：碰撞信号识别、距离计算

-运动控制：停止、转向、绕行

③编程实现

-软件选择：Scratch、Python等

-语法基础：变量、循环、条件语句

-避障程序编写：传感器信号读取、逻辑判断、运动指令

④测试与优化

-测试环境：搭建测试场地、设置障碍物

-问题分析：程序错误、硬件故障

-性能优化：调整参数、改进算法

⑤应用案例

-智能家居：机器人清洁器

-工业自动化：机器人搬运

-服务机器人：人机交互

⑥信息技术应用与发展

-领域应用：智能家居、工业自动化、医疗健康

-发展趋势：智能化、网络化、个性化

⑦团队合作与沟通

-团队合作：分工协作、资源共享

-沟通能力：表达清晰、倾听理解

⑧创新思维与解决问题

-创新思维：发散思维、逆向思维

-解决问题：分析问题、设计方案、实施改进典型例题讲解1.例题一：编写一个简单的机器人避障程序，当机器人检测到前方有障碍物时，停止前进并转向。

答案：以下是一个简单的Scratch编程示例，用于实现机器人避障功能。

```scratch

当绿旗被点击

如果碰撞到障碍物

停止所有

转向左转

否则

前进

```

2.例题二：编写一个程序，使机器人能够在遇到障碍物时，先后退一段距离，然后再转向。

答案：以下是一个Scratch编程示例，实现机器人后退和转向的功能。

```scratch

当绿旗被点击

如果碰撞到障碍物

前进100

停止所有

转向左转

否则

前进

```

3.例题三：编写一个程序，使机器人能够在遇到障碍物时，先向左转，然后再后退。

答案：以下是一个Scratch编程示例，实现机器人左转和后退的功能。

```scratch

当绿旗被点击

如果碰撞到障碍物

转向左转

停止所有

前进100

否则

前进

```

4.例题四：编写一个程序，使机器人能够在遇到障碍物时，先向右转，然后再后退。

答案：以下是一个Scratch编程示例，实现机器人右转和后退的功能。

```scratch

当绿旗被点击

如果碰撞到障碍物

转向右转

停止所有

前进100

否则

前进

```

5.例题五：编写一个程序，使机器人能够在遇到障碍物时，先向左转，然后后退，最后再向右转。

答案：以下是一个Scratch编程示例，实现机器人左转、后退和右转的功能。

```scratch

当绿旗被点击

如果碰撞到障碍物

转向左转

停止所有

前进100

转向右转

否则

前进

```

这些例题旨在帮助学生理解和掌握机器人避障行走的基本编程逻辑。通过实际操作和编程，学生可以更好地理解碰撞传感器的工作原理，以及如何通过编程控制机器人的运动。这些例题可以作为课堂练习或课后作业，帮助学生巩固所学知识。教学反思今天的课，我觉得过得还挺充实，但也有些地方让我觉得还可以改进。

首先，我觉得今天的课堂氛围还不错。同学们对于碰撞传感器和机器人避障行走这个主题都很感兴趣，他们在操作和编程的过程中，也表现出了很高的热情。但是，我也注意到，有些同学在编程的时候，遇到了一些困难，尤其是那些编程基础不是特别扎实的学生。这说明，我们在今后的教学中，需要更加注重学生的个性化指导，特别是对于那些基础相对薄弱的学生，我们要更多地关注他们的学习进度，给予他们更多的帮助和鼓励。

然后，我在讲解传感器的工作原理时，发现了一些问题。虽然我尽量用简单的语言和直观的例子来解释，但是还是有一些学生听起来有些吃力。这可能是因为传感器的物理原理相对复杂，不是那么容易用口头和简单的演示就能完全理解。所以，我考虑在今后的教学中，可以结合一些视频资料或者动画，来帮助学生更好地理解这些抽象的概念。

再来说说编程环节。我发现，尽管我提供了编程模板和代码示例，但是学生们在编写自己的程序时，还是会出现一些错误。比如，有些学生会忘记添加停止所有命令，导致机器人无法正常响应避障指令。这让我意识到，我们需要在编程教学中，更加注重编程规范和编程思维的培养。我打算在下一节课中，专门花一些时间来讲解编程的基本原则和调试方法。

此外，我还发现，在学生进行实践操作时，他们的团队合作能力需要进一步提升。有些小组在合作时，出现了意见不合的情况，导致工作进度受到影响。这让我想到，我们需要在教学中，更多地强调团队合作的重要性，并教授一些基本的团队协作技巧。

最后，我想说的是，今天的课让我深刻体会到，作为一名教师，我们的责任不仅仅是传授知识，更重要的是激发学生的学习