第5課 自動避障機器人(第2課時)教案

第5課自動避障機器人(第2課時)教案科目授課時間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級、授課課時授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）第5課自動避障機器人(第2課時)教案教學(xué)內(nèi)容第5課自動避障機器人（第2課時）教案，對應(yīng)教材《信息技術(shù)》八年級下冊第二章“機器人編程與應(yīng)用”。

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容包括：

1.復(fù)習(xí)上節(jié)課所學(xué)的自動避障機器人原理。

2.學(xué)習(xí)使用Mind+軟件編寫自動避障機器人的程序。

3.掌握程序中的循環(huán)結(jié)構(gòu)、條件判斷以及傳感器數(shù)據(jù)讀取。

4.分析并解決自動避障機器人在運行過程中可能遇到的問題。

5.對自動避障機器人進行調(diào)試與優(yōu)化，提高避障效果。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課以培養(yǎng)學(xué)生在信息技術(shù)領(lǐng)域的核心素養(yǎng)為目標(biāo)，緊密圍繞《信息技術(shù)》課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)內(nèi)容，致力于提升學(xué)生的以下能力：

1.信息意識：通過學(xué)習(xí)自動避障機器人的編程，激發(fā)學(xué)生對信息技術(shù)的興趣，培養(yǎng)他們主動探索信息技術(shù)的意識，以及對現(xiàn)實問題進行信息處理的敏感性。

2.計算思維：學(xué)生將通過編寫程序，運用循環(huán)結(jié)構(gòu)、條件判斷等編程思維解決問題，培養(yǎng)計算思維，學(xué)會利用編程語言表達(dá)思想、分析問題和設(shè)計解決方案。

3.創(chuàng)新能力：在調(diào)試與優(yōu)化自動避障機器人的過程中，鼓勵學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造性思維，嘗試不同的解決方案，提升創(chuàng)新意識和能力。

4.團隊協(xié)作：學(xué)生在小組合作中共同完成任務(wù)，培養(yǎng)溝通協(xié)調(diào)能力，學(xué)會在團隊中分工合作，共同解決問題。

5.問題解決：通過實際操作自動避障機器人，培養(yǎng)學(xué)生面對問題時的分析、解決和反思能力，形成解決問題的策略和方法。

6.信息技術(shù)應(yīng)用：使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識與技能應(yīng)用于實際情境，解決生活中的實際問題，提高信息技術(shù)的實際應(yīng)用能力。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了相關(guān)知識：在八年級下冊的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)了解了機器人編程的基本概念，掌握了Mind+軟件的基本操作，熟悉了傳感器的基本使用，以及簡單的程序編寫和調(diào)試。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：學(xué)生對新鮮事物充滿好奇，尤其對機器人編程表現(xiàn)出較高的興趣。他們在邏輯思維和動手操作方面具有一定的能力，但個體差異明顯。學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格多樣，有的善于獨立思考，有的則更傾向于小組合作。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：在本節(jié)課中，學(xué)生可能會在以下方面遇到困難：

-編程中的循環(huán)結(jié)構(gòu)和條件判斷可能難以理解和運用；

-在實際操作過程中，如何將理論知識與實際應(yīng)用有效結(jié)合，提高自動避障機器人的性能；

-分析和解決自動避障機器人運行過程中遇到的問題時，可能缺乏有效的策略和方法；

-部分學(xué)生可能在學(xué)習(xí)過程中缺乏自信，面對困難時容易產(chǎn)生畏難情緒。

針對以上分析，教學(xué)過程中應(yīng)注重分層教學(xué)，關(guān)注學(xué)生個體差異，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們克服困難、解決問題的能力。同時，鼓勵學(xué)生相互交流、合作學(xué)習(xí)，共同提高。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：

-確保每位學(xué)生都提前準(zhǔn)備好《信息技術(shù)》八年級下冊教材，以便在課堂上隨時翻閱相關(guān)章節(jié)。

-準(zhǔn)備足夠數(shù)量的Mind+軟件安裝包及使用手冊，供學(xué)生參考。

-提供自動避障機器人項目相關(guān)的編程指南和案例，以便學(xué)生能夠更好地理解教學(xué)內(nèi)容。

2.輔助材料：

-收集和制作與自動避障機器人相關(guān)的圖片、圖表、動畫和視頻等多媒體資源，用于課堂展示和輔助教學(xué)。

-準(zhǔn)備編程實例和常見問題解析，通過直觀的方式展示編程邏輯和解決策略。

-設(shè)計并打印自動避障機器人編程流程圖，幫助學(xué)生梳理編程思路。

3.實驗器材：

-準(zhǔn)備足夠的自動避障機器人套件，包括傳感器、電機、控制器等，確保每位學(xué)生都能參與實驗操作。

-檢查實驗器材的完整性和功能正常，保證實驗過程的安全性。

-準(zhǔn)備備用器材，以應(yīng)對實驗過程中可能出現(xiàn)的故障。

4.教室布置：

-將教室劃分為教學(xué)區(qū)、實驗操作臺和小組討論區(qū)，確保教學(xué)活動的有序進行。

-在實驗操作臺上配備必要的工具和設(shè)備，如編程電腦、機器人套件、電源等。

-在小組討論區(qū)設(shè)置白板或展板，方便學(xué)生記錄討論成果和分享經(jīng)驗。

-確保教室網(wǎng)絡(luò)連接穩(wěn)定，以便學(xué)生能夠在線查閱資料和分享作品。

5.其他準(zhǔn)備：

-制定實驗操作規(guī)范和安全須知，提醒學(xué)生注意實驗過程中的安全問題。

-設(shè)計課堂評價表和小組互評表，用于評估學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)和合作效果。

-準(zhǔn)備課后作業(yè)和拓展任務(wù)，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識，并鼓勵他們進行深入探索。教學(xué)流程一、導(dǎo)入新課（用時5分鐘）

同學(xué)們，今天我們將要學(xué)習(xí)的是《自動避障機器人》這一章節(jié)。在開始之前，我想先問大家一個問題：“你們在日常生活中是否遇到過需要避障的情況？”比如在玩遙控車時，如何讓它避開障礙物。這個問題與我們將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容密切相關(guān)。通過這個問題，我希望能夠引起大家的興趣和好奇心，讓我們一同探索自動避障機器人的奧秘。

二、新課講授（用時10分鐘）

1.理論介紹：首先，我們要了解自動避障機器人的基本概念。自動避障機器人是一種能夠自主識別并避開障礙物的機器人。它在無人駕駛、智能家居等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

2.案例分析：接下來，我們來看一個具體的案例。這個案例展示了自動避障機器人在實際中的應(yīng)用，以及它如何幫助我們解決問題。

3.重點難點解析：在講授過程中，我會特別強調(diào)程序中的循環(huán)結(jié)構(gòu)和條件判斷這兩個重點。對于難點部分，我會通過舉例和比較來幫助大家理解。

三、實踐活動（用時10分鐘）

1.分組討論：學(xué)生們將分成若干小組，每組討論一個與自動避障機器人相關(guān)的實際問題。

2.實驗操作：為了加深理解，我們將進行一個簡單的實驗操作。這個操作將演示自動避障機器人的基本原理。

3.成果展示：每個小組將向全班展示他們的討論成果和實驗操作的結(jié)果。

四、學(xué)生小組討論（用時10分鐘）

1.討論主題：學(xué)生將圍繞“自動避障機器人在實際生活中的應(yīng)用”這一主題展開討論。他們將被鼓勵提出自己的觀點和想法，并與其他小組成員進行交流。

2.引導(dǎo)與啟發(fā)：在討論過程中，我將作為一個引導(dǎo)者，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題。我會提出一些開放性的問題來啟發(fā)他們的思考。

3.成果分享：每個小組將選擇一名代表來分享他們的討論成果。這些成果將被記錄在黑板上或投影儀上，以便全班都能看到。

五、總結(jié)回顧（用時5分鐘）

今天的學(xué)習(xí)，我們了解了自動避障機器人的基本概念、重要性和應(yīng)用。同時，我們也通過實踐活動和小組討論加深了對自動避障機器人的理解。我希望大家能夠掌握這些知識點，并在日常生活中靈活運用。最后，如果有任何疑問或不明白的地方，請隨時向我提問。知識點梳理1.自動避障機器人基本原理：

-機器人感知環(huán)境：使用傳感器（如紅外、超聲波等）檢測障礙物的存在和位置。

-機器人決策：根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)，通過編程邏輯進行判斷，決定機器人應(yīng)采取的行動。

-機器人執(zhí)行動作：根據(jù)決策結(jié)果，控制機器人的馬達(dá)進行相應(yīng)的移動和避障操作。

2.Mind+軟件使用：

-熟悉Mind+軟件界面和基本功能，包括編程模塊的拖拽、連接和參數(shù)設(shè)置。

-學(xué)習(xí)使用循環(huán)結(jié)構(gòu)（如for循環(huán)、while循環(huán)）和條件判斷語句（如if-else）進行程序設(shè)計。

-掌握在Mind+中調(diào)用傳感器數(shù)據(jù)和控制馬達(dá)的方法。

3.程序設(shè)計中的循環(huán)結(jié)構(gòu)：

-循環(huán)結(jié)構(gòu)的必要性：在自動避障過程中，機器人需要不斷檢測環(huán)境，循環(huán)結(jié)構(gòu)使程序能夠連續(xù)執(zhí)行。

-循環(huán)控制變量：了解如何設(shè)置和修改循環(huán)控制變量，確保循環(huán)能夠按照預(yù)期執(zhí)行。

4.條件判斷語句：

-使用條件判斷語句對傳感器數(shù)據(jù)進行處理，根據(jù)不同的條件執(zhí)行不同的動作。

-掌握多條件判斷（邏輯運算符）的使用，如AND、OR等。

5.傳感器數(shù)據(jù)讀?。?/p>

-學(xué)習(xí)如何讀取傳感器的數(shù)據(jù)，理解傳感器數(shù)據(jù)的含義和作用。

-掌握對傳感器數(shù)據(jù)進行處理的方法，如閾值設(shè)定、數(shù)據(jù)平滑等。

6.自動避障機器人調(diào)試與優(yōu)化：

-了解調(diào)試過程中可能遇到的問題，如程序邏輯錯誤、傳感器誤差等。

-學(xué)習(xí)使用調(diào)試工具和方法，如打印調(diào)試信息、逐步執(zhí)行程序等，定位并解決問題。

-掌握優(yōu)化程序性能的方法，如減少不必要的循環(huán)、優(yōu)化條件判斷邏輯等。

7.創(chuàng)新思維與問題解決：

-鼓勵學(xué)生在編程和實驗過程中發(fā)揮創(chuàng)新思維，探索不同的解決方案。

-學(xué)習(xí)問題解決的方法論，如問題分析、方案設(shè)計、實驗驗證等。

8.團隊合作與溝通：

-培養(yǎng)學(xué)生在小組合作中的溝通協(xié)調(diào)能力，共同完成自動避障機器人的設(shè)計、編程和調(diào)試。

-學(xué)習(xí)如何有效地表達(dá)自己的觀點，傾聽他人的意見，達(dá)成共識。

9.信息技術(shù)在生活中的應(yīng)用：

-認(rèn)識到信息技術(shù)在現(xiàn)實生活中的重要性，了解自動避障機器人在實際應(yīng)用中的例子。

-鼓勵學(xué)生思考如何將所學(xué)知識應(yīng)用到其他領(lǐng)域，解決更多實際問題。重點題型整理1.設(shè)計一個自動避障機器人的程序流程圖。

答案：

```

開始

初始化傳感器和馬達(dá)

循環(huán)執(zhí)行以下步驟

讀取傳感器數(shù)據(jù)

判斷是否有障礙物

如果有障礙物

判斷障礙物位置

調(diào)整機器人方向，避開障礙物

否則

繼續(xù)前進

結(jié)束循環(huán)

結(jié)束

```

2.編寫一個簡單的自動避障機器人程序，使用Mind+軟件。

答案：

```

初始化紅外傳感器為輸入，左右馬達(dá)為輸出

無限循環(huán)：

如果紅外傳感器檢測到障礙物

左馬達(dá)停止，右馬達(dá)前進

等待0.5秒

左馬達(dá)前進，右馬達(dá)停止

等待0.5秒

否則

左馬達(dá)前進，右馬達(dá)前進

```

3.解釋自動避障機器人程序中的循環(huán)結(jié)構(gòu)的作用。

答案：

循環(huán)結(jié)構(gòu)在自動避障機器人程序中的作用是使機器人能夠連續(xù)不斷地檢測周圍環(huán)境，確保在遇到障礙物時能夠及時做出反應(yīng)。循環(huán)結(jié)構(gòu)可以是一個for循環(huán)或while循環(huán)，它使得程序能夠重復(fù)執(zhí)行讀取傳感器數(shù)據(jù)、判斷和執(zhí)行動作的步驟。

4.描述如何使用條件判斷語句來控制自動避障機器人的動作。

答案：

條件判斷語句（如if-else）可以根據(jù)傳感器讀取的數(shù)據(jù)來控制機器人的動作。例如，如果紅外傳感器檢測到前方有障礙物，可以使用如下條件判斷：

```

如果傳感器值小于設(shè)定閾值

機器人左轉(zhuǎn)

否則

機器人直行

```

5.說明如何對自動避障機器人進行調(diào)試和優(yōu)化。

答案：

調(diào)試和優(yōu)化自動避障機器人通常包括以下步驟：

-打印傳感器數(shù)據(jù)：在程序中添加打印語句，輸出傳感器數(shù)據(jù)，以便觀察機器人的感知情況。

-逐步執(zhí)行：使用Mind+的逐步執(zhí)行功能，觀察每一步程序執(zhí)行后的結(jié)果。

-調(diào)整參數(shù)：根據(jù)實際情況調(diào)整傳感器閾值、馬達(dá)速度等參數(shù)，優(yōu)化機器人的反應(yīng)時間和避障效果。

-優(yōu)化程序邏輯：減少不必要的循環(huán)和計算，簡化條件判斷邏輯，提高程序的執(zhí)行效率。

1.設(shè)計程序流程圖時，要注意流程的邏輯性和清晰性，確保每一步都有明確的操作和決策。

2.編寫程序時，要熟悉Mind+軟件的操作和編程模塊的使用，注意程序的語法正確性和可讀性。

3.循環(huán)結(jié)構(gòu)的使用要合理，避免出現(xiàn)無限循環(huán)的情況，確保機器人能夠適時退出循環(huán)并進行其他操作。

4.條件判斷語句的編寫要考慮全面，包括所有可能的傳感器讀數(shù)情況，確保機器人在任何情況下都能做出合適的動作。

5.調(diào)試和優(yōu)化過程中，要記錄下每次更改前后的效果對比，以便逐步找到最佳方案。板書設(shè)計1.教學(xué)內(nèi)容標(biāo)題：

-自動避障機器人編程與應(yīng)用

2.板書結(jié)構(gòu)：

-①自動避障原理

-②Mind+編程要點

-③循環(huán)結(jié)構(gòu)與條件判斷

-④傳感器數(shù)據(jù)讀取與處理

-⑤調(diào)試與優(yōu)化策略

3.重點內(nèi)容展示：

-①程序流程圖

-②代碼示例

-③傳感器閾值設(shè)置

-④馬達(dá)控制邏輯

4.藝術(shù)性與趣味性設(shè)計：

-使用不同顏色粉筆區(qū)分重點內(nèi)容，突出關(guān)鍵信息。

-利用簡筆畫描繪機器人形象，增強視覺吸引力。

-在關(guān)鍵步驟旁添加有趣的圖標(biāo)或簡短提示，激發(fā)學(xué)生興趣。

5.板書詳細(xì)內(nèi)容：

-①自動避障原理：

-感知環(huán)境→決策→執(zhí)行動作

-②Mind+編程要點：

-初始化傳感器和馬達(dá)

-循環(huán)結(jié)構(gòu)（for/while）

-條件判斷（if-else）

-③循環(huán)結(jié)構(gòu)與條件判斷：

-示例代碼片段

-循環(huán)變量與退出條件

-④傳感器數(shù)據(jù)讀取與處理：

-傳感器數(shù)據(jù)→閾值判斷→動作決策

-⑤調(diào)試與優(yōu)化策略：

-打印調(diào)試信息

-參數(shù)調(diào)整與邏輯優(yōu)化

6.結(jié)尾提示：

-若有疑問，請隨時提問，共同探討。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測一、課堂小結(jié)：

1.自動避障機器人的基本原理，包括感知環(huán)境、決策和執(zhí)行動作。

2.Mind+軟件的使用，包括編程模塊的拖拽、連接和參數(shù)設(shè)置。

3.循環(huán)結(jié)構(gòu)和條件判斷在自動避障機器人程序中的作用。

4.如何讀取和處理傳感器數(shù)據(jù)，以及如何根據(jù)數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的動作。

5.自動避障機器人程序的