第4章 创意制作-机器人入门 第4节 循迹小车-马达与传感器应用　教学设计　2023-2024学年河大版（2023）初中信息技术第二册

第4章创意制作——机器人入门第4节循迹小车——马达与传感器应用教学设计2023—2024学年河大版（2023）初中信息技术第二册科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）第4章创意制作——机器人入门第4节循迹小车——马达与传感器应用教学设计2023—2024学年河大版（2023）初中信息技术第二册设计思路同学们，今天我们一起探索信息技术中的创意制作——机器人入门，重点来学习循迹小车的制作。这节课，我们要把课本知识与实际操作结合起来，让大家亲手感受马达与传感器的奇妙应用。我会通过一系列生动有趣的教学活动，让你们在玩乐中学习，逐步揭开机器人制作的神秘面纱。让我们一起开启这场奇妙的科技之旅吧！😄💡🔧核心素养目标分析学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

学生们在之前的信息技术课程中，已经接触过基础的编程知识和简单的电路连接。他们可能对计算机的基本操作有所了解，能够使用一些基础的编程语言进行简单的编程练习。此外，他们对于电子元件和电路的基本概念也有一定的认识。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

学生们对于机器人制作和创意科技通常表现出浓厚的兴趣，他们喜欢动手实践，对于新技术和新工具充满好奇心。在能力方面，学生的编程技能和电路知识水平参差不齐，但大多数学生具备一定的逻辑思维和问题解决能力。学习风格上，有的学生倾向于通过视觉和动手操作来学习，而有的学生则更偏向于理论学习和阅读。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

在学习制作循迹小车时，学生可能会遇到以下困难和挑战：一是编程逻辑的掌握，特别是对于马达与传感器的协同工作理解不够深入；二是电路连接的准确性，学生可能难以正确识别和连接电子元件；三是实践操作中的耐心和细致程度，因为机器人制作往往需要反复调试和修正。针对这些挑战，教师需要提供适当的指导和帮助，鼓励学生通过小组合作和反复实践来克服困难。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有《河大版初中信息技术第二册》教材，特别是第4章“创意制作——机器人入门”的内容。

2.辅助材料：准备与循迹小车相关的图片、图表、教学视频，以及马达、传感器、电池、导线等实验器材，以便学生直观理解并动手实践。

3.实验器材：检查实验器材的完整性和安全性，确保所有元件和工具都符合教学要求。

4.教室布置：设置分组讨论区，每个小组配备实验操作台，方便学生进行小组合作和实验操作。教学流程一、导入新课（5分钟）

详细内容：

1.展示一些有趣的机器人视频或图片，激发学生的兴趣和好奇心。

2.提问学生：“你们对机器人有什么了解？想不想亲手制作一个简单的机器人？”

3.引出本节课的主题：“今天，我们将学习如何制作一个循迹小车，了解马达与传感器在机器人中的应用。”

二、新课讲授（10分钟）

1.讲解马达与传感器的基本原理：

-通过图片和视频展示马达和传感器的结构，解释其工作原理。

-引导学生思考：马达是如何转动的？传感器是如何感知周围环境的？

2.分析循迹小车的电路连接：

-展示循迹小车的电路图，讲解各个元件的作用和连接方式。

-强调电源、马达、传感器和循迹模块的正确连接方法。

3.讲解编程逻辑：

-介绍循迹小车编程的基本思路，如判断传感器信号、控制马达转动等。

-通过示例代码展示如何编写简单的循迹程序。

三、实践活动（15分钟）

1.学生分组，每组领取实验器材和编程环境。

2.学生按照课本步骤，进行循迹小车的组装和编程。

3.教师巡回指导，解答学生在组装和编程过程中遇到的问题。

四、学生小组讨论（10分钟）

1.小组内交流各自在实践活动中的心得体会，分享解决问题的方法。

-举例回答：如何判断传感器信号？如何调整程序参数以优化循迹效果？

2.小组内讨论如何改进循迹小车的性能，如增加速度、提高稳定性等。

-举例回答：可以尝试更换更强大的马达，或者优化传感器灵敏度。

3.小组内讨论如何将所学知识应用于其他机器人制作。

-举例回答：可以将马达与传感器应用于其他类型的机器人，如避障机器人。

五、总结回顾（5分钟）

内容：

1.回顾本节课所学内容，强调马达与传感器在机器人制作中的重要性。

2.总结学生在实践活动中的表现，鼓励他们继续探索机器人制作。

3.提出课后作业：让学生回家后尝试改进自己的循迹小车，并记录改进过程。

重难点分析：

1.本节课的重点是让学生掌握马达与传感器的基本原理和应用。

2.难点在于编程逻辑的掌握和电路连接的准确性。

3.通过实践活动，学生可以加深对知识的理解，提高动手能力。

用时：45分钟拓展与延伸六、拓展与延伸

1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料：

-《机器人技术基础》：介绍机器人技术的起源、发展以及应用领域，帮助学生了解机器人技术的全貌。

-《传感器原理与应用》：深入讲解各种传感器的原理和在实际应用中的案例，扩展学生对传感器技术的认识。

-《简易机器人制作教程》：提供一系列机器人制作实例，包括组装步骤、编程方法等，供学生参考和模仿。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究：

-学生可以尝试使用不同的传感器，如红外传感器、超声波传感器等，探索它们在机器人制作中的应用。

-引导学生研究马达的种类和特点，了解不同类型马达的适用场景。

-鼓励学生尝试设计并制作一个简单的自动化设备，如自动清洁机器人、自动浇花机器人等，将所学知识应用于实际生活中。

3.知识点全面：

-传感器的工作原理和应用场景：学习不同类型传感器的原理，如光电传感器、霍尔传感器等，了解它们在机器人制作中的具体应用。

-马达的种类和特点：研究不同类型马达的工作原理、性能参数以及在实际应用中的优缺点。

-编程技巧：学习如何编写更高效、更简洁的机器人控制程序，提高编程技能。

-电路设计：了解电路图的基本构成，学习如何设计简单的电路，为机器人制作提供基础。

-机器人制作技巧：学习如何选择合适的材料和工具，掌握组装机器人的基本技巧。

4.实用性强的拓展活动：

-组织学生参加机器人制作比赛，鼓励他们运用所学知识设计并制作出具有创新性的机器人作品。

-邀请专业人士进行讲座，让学生了解机器人技术的最新发展趋势和未来应用前景。

-开展小组合作项目，让学生在团队合作中学习如何解决问题、沟通协调，提高团队协作能力。重点题型整理1.题型：马达的驱动与控制

例题：在循迹小车中，如何通过编程控制马达的转速和转向？

答案：通过编程，可以使用PWM（脉冲宽度调制）信号来控制马达的转速，通过改变PWM信号的占空比来调节马达的转速。对于转向控制，可以通过控制两个马达的转速差来实现，当左侧马达转速快于右侧马达时，小车会向右转；反之，则向左转。

2.题型：传感器的信号处理

例题：如何读取红外传感器的信号并用于循迹控制？

答案：红外传感器可以检测到反射回来的红外光，通过读取其输出信号的电平变化，可以判断小车是否在黑线上。当红外传感器输出高电平时，表示小车在黑线上；输出低电平时，表示小车偏离了黑线。

3.题型：电路图分析

例题：分析以下电路图，解释每个元件的作用。


答案：在提供的电路图中，电源为整个系统提供能量，马达通过连接器与电路连接，传感器用于检测小车是否偏离了预定轨道。电阻和电容用于限流和滤波，保护电路元件不受损害。

4.题型：编程逻辑应用

例题：编写一段代码，实现循迹小车在检测到黑线时减速，检测到白线时加速。

答案：以下是一个简单的伪代码示例：

```

如果传感器读取为黑线

则马达转速=减速

否则如果传感器读取为白线

则马达转速=加速

```

5.题型：故障排除

例题：循迹小车在运行过程中突然停止，请分析可能的原因并给出解决方案。

答案：可能的原因包括电源不足、传感器损坏、马达故障或电路连接问题。解决方案可能包括检查电池电量、更换损坏的传感器、清理马达内部或检查电路连接是否牢固。教学反思与总结同学们，这节课我们一起探索了循迹小车——马达与传感器应用，现在我们来回顾一下这节课的教学过程，总结一下我们在教学中的得失。

首先，我觉得我在教学方法上的一个亮点是采用了“引导式教学”。在讲解马达和传感器的原理时，我没有直接灌输知识，而是通过提问和举例，引导学生自己思考和发现答案。比如，我在讲解马达转速控制时，让学生自己尝试通过调整PWM信号来改变马达的转速，这样不仅加深了他们对知识点的理解，还提高了他们的实践能力。

但是，我也发现了一些不足。比如，在讲解电路图分析时，我发现部分学生对于电路元件的作用理解不够深入。这可能是因为我对电路图的讲解不够直观，或者是学生的基础知识还不够扎实。所以，我需要在今后的教学中，更加注重电路图的分析，并且尝试使用更直观的教学手段，比如实物演示或者模拟软件。

在教学策略上，我采用了小组合作的方式，让学生在团队中学习和交流。这种策略的效果很明显，学生们在讨论和协作中不仅学到了知识，还提高了沟通和协作能力。不过，我也注意到，在小组讨论环节，部分学生显得有些被动，没有积极参与讨论。这可能是因为他们对所学内容不够熟悉，或者是缺乏自信。因此，我需要在今后的教学中，更加关注学生的个体差异，鼓励每个学生都积极参与到课堂活动中来。

在课堂管理方面，我努力营造了一个积极、互动的课堂氛围。学生们在课堂上表现出了很高的热情，他们积极提问、勇于尝试。这让我感到非常欣慰。但是，也有时候课堂纪律稍显松散，个别学生会有小动作。针对这个问题，我会在今后的教学中，更加注重课堂纪律的培养，通过设立明确的课堂规则和奖惩机制来引导学生。

至于教学效果，我认为是不错的。学生在知识上对马达与传感器有了更深入的理解，在技能上学会了如何组装循迹小车，并能够通过编程来控制它的行为。在情感态度上，学生们对机器人制作产生了浓厚的兴趣，表现出对科技探索的渴望。

当然，也存在一些问题。比如，部分学生在实验操作中遇到了困难，我需要在这方面提供更多的个别指导。另外，学生的编程基础参差不齐，我需要在今后的教学中，更加注重编程基础的巩固和提升。

针对这些问题，我提出以下改进措施和建议：

1.在讲解电路图时，增加实物演示或使用模拟软件，帮助学生直观理解。

2.针对不同学生的基础和需求，提供个性化的指导和帮助。

3.加强课堂纪律管理，设立明确的课堂规则和奖惩机制。

4.在教学过程中，更多地关注学生的情感态度，激发他们对科技的兴趣和探索精神。课堂小结，当堂检测课堂小结：

亲爱的同学们，今天我们一起学习了循迹小车——马达与传感器应用，这是一个非常有趣且实用的课题。通过这节课的学习，我们掌握了以下几个关键点：

1.马达的基本原理和驱动方式，了解了马达转速控制的基本方法。

2.传感器的种类和作用，特别是红外传感器的原理和在循迹小车中的应用。

3.如何通过编程来控制循迹小车的行为，包括转向和速度控制。

当堂检测：

1.简述马达的工作原理，并说明如何通过编程来控制马达的转速。

答案：马达通过电能转化为机械能来工作，转速可以通过改变PWM信号的占空比来控制。

2.解释红外传感器在循迹小车中的作用，并说明如何读取传感器的信号。

答案：红外传感器用于检测地面上的黑线，通过读取传感器的电平变化来判断小车是否在黑线上。

3.编写一段简单的代码，实现循迹小车在检测到黑线时减速，检测到白线时加速。

答案：以下是一个简单的伪代码示例：

```

如果传感器读取为黑线

则马达转速=减速

否则如果传感器读取为白线

则马达转速=加速

```

4.描述在组装循迹小车时，需要注意哪些电路连接的细节。

答案：需要注意电源的正负极连接，马达的引脚连接，传感器的引脚连接，以及所有连接的牢固性。

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