小學(xué)五年級(jí)機(jī)器人編程課 7.《宋朝巢車》教學(xué)設(shè)計(jì)

小學(xué)五年級(jí)機(jī)器人編程課7.《宋朝巢車》教學(xué)設(shè)計(jì)課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂?、教材分析《宋朝巢車》作為小學(xué)五年級(jí)機(jī)器人編程課程的一個(gè)重要章節(jié)，緊密聯(lián)系我國(guó)古代機(jī)械發(fā)明的歷史背景，通過(guò)介紹宋朝巢車的結(jié)構(gòu)與原理，激發(fā)學(xué)生對(duì)機(jī)器人編程的興趣。本教材內(nèi)容與實(shí)際教學(xué)相結(jié)合，以巢車的自動(dòng)化運(yùn)作原理為切入點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的編程概念和邏輯思維，培養(yǎng)他們運(yùn)用現(xiàn)代編程語(yǔ)言解決實(shí)際問(wèn)題的能力。課程將側(cè)重于讓學(xué)生理解編程在模擬古代機(jī)械中的運(yùn)用，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，與課本知識(shí)形成有機(jī)聯(lián)系。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)本課程旨在培養(yǎng)學(xué)生以下核心素養(yǎng)：科學(xué)探究與創(chuàng)新能力，通過(guò)分析宋朝巢車的原理，激發(fā)學(xué)生探索古代機(jī)械奧秘的興趣，培養(yǎng)其運(yùn)用現(xiàn)代科技手段解決問(wèn)題的能力；信息技術(shù)應(yīng)用素養(yǎng)，讓學(xué)生掌握基礎(chǔ)編程知識(shí)，提高其運(yùn)用編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化的技能；邏輯思維與問(wèn)題解決能力，通過(guò)編程實(shí)踐，鍛煉學(xué)生邏輯思維，學(xué)會(huì)分解問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、解決問(wèn)題的方法。這些核心素養(yǎng)與課本內(nèi)容緊密結(jié)合，為學(xué)生未來(lái)的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。三、學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了基礎(chǔ)的機(jī)器人編程知識(shí)，如簡(jiǎn)單的編程邏輯、循環(huán)和條件語(yǔ)句等，這些知識(shí)為理解宋朝巢車的自動(dòng)化原理提供了基礎(chǔ)。

2.學(xué)生對(duì)機(jī)器人編程表現(xiàn)出濃厚的興趣，具備一定的動(dòng)手操作能力和合作學(xué)習(xí)能力。他們喜歡通過(guò)實(shí)際操作來(lái)探索新知識(shí)，更傾向于直觀、形象的學(xué)習(xí)方式。

3.在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)包括：將古代機(jī)械原理與現(xiàn)代編程知識(shí)相結(jié)合的能力、解決實(shí)際問(wèn)題的邏輯思維能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作中溝通與分工的技巧。此外，部分學(xué)生可能在編程語(yǔ)言的熟練度上存在差異，需要針對(duì)性的指導(dǎo)和支持。四、教學(xué)資源1.硬件資源：機(jī)器人編程套件、巢車模型、計(jì)算機(jī)設(shè)備。

2.軟件資源：機(jī)器人編程軟件、模擬巢車自動(dòng)化程序設(shè)計(jì)軟件。

3.課程平臺(tái)：校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、班級(jí)學(xué)習(xí)交流群。

4.信息化資源：電子教材、教學(xué)視頻、相關(guān)歷史資料庫(kù)。

5.教學(xué)手段：項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、分組合作、互動(dòng)討論、實(shí)踐操作、成果展示。五、教學(xué)實(shí)施過(guò)程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過(guò)校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，發(fā)布關(guān)于宋朝巢車歷史背景和基礎(chǔ)編程概念的預(yù)習(xí)資料，明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求。

-設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題：圍繞“宋朝巢車如何運(yùn)用編程原理？”設(shè)計(jì)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考。

-監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過(guò)平臺(tái)數(shù)據(jù)和學(xué)生反饋，了解預(yù)習(xí)情況，確保學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)。

學(xué)生活動(dòng)：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生按照要求，閱讀資料，了解巢車的構(gòu)造和編程邏輯。

-思考預(yù)習(xí)問(wèn)題：對(duì)提出的問(wèn)題進(jìn)行獨(dú)立思考，記錄疑問(wèn)。

-提交預(yù)習(xí)成果：通過(guò)平臺(tái)提交筆記和問(wèn)題。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣。

-信息技術(shù)手段：利用平臺(tái)進(jìn)行資源共享和進(jìn)度監(jiān)控。

作用與目的：

-為課堂學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

-培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

-導(dǎo)入新課：通過(guò)展示巢車模型和播放相關(guān)視頻，引起學(xué)生興趣。

-講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解宋朝巢車的工作原理，結(jié)合編程軟件進(jìn)行演示。

-組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組合作活動(dòng)，讓學(xué)生動(dòng)手模擬編程巢車運(yùn)動(dòng)。

-解答疑問(wèn)：針對(duì)學(xué)生問(wèn)題進(jìn)行解答，提供個(gè)性化指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

-聽(tīng)講并思考：積極參與課堂討論，思考巢車原理與編程的結(jié)合。

-參與課堂活動(dòng)：在小組中合作編程，模擬巢車自動(dòng)化過(guò)程。

-提問(wèn)與討論：針對(duì)難點(diǎn)提問(wèn)，與小組成員討論解決方案。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：確保學(xué)生掌握巢車原理和編程技能。

-實(shí)踐活動(dòng)法：通過(guò)實(shí)際操作，加深理解。

-合作學(xué)習(xí)法：培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

作用與目的：

-加深對(duì)巢車自動(dòng)化原理的理解。

-提高學(xué)生的編程實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

-布置作業(yè)：根據(jù)課堂學(xué)習(xí)，布置編程巢車模型的作業(yè)。

-提供拓展資源：推薦相關(guān)的歷史和編程學(xué)習(xí)資源。

-反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，提供反饋。

學(xué)生活動(dòng)：

-完成作業(yè)：獨(dú)立完成編程任務(wù)，鞏固所學(xué)。

-拓展學(xué)習(xí)：利用拓展資源，加深對(duì)巢車和編程知識(shí)的理解。

-反思總結(jié)：對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行反思，提出改進(jìn)方法。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：鼓勵(lì)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

-反思總結(jié)法：幫助學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)價(jià)和改進(jìn)。

作用與目的：

-鞏固課堂學(xué)習(xí)成果。

-激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升自我學(xué)習(xí)能力。六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-歷史資料：關(guān)于宋朝機(jī)械發(fā)明的歷史書(shū)籍、圖文資料，特別是巢車的詳細(xì)介紹和分析，以及宋朝科技發(fā)展背景的資料。

-機(jī)器人編程教材：拓展至更高級(jí)的編程知識(shí)和技巧，如人工智能基礎(chǔ)、傳感器應(yīng)用等，幫助學(xué)生深入理解機(jī)器人編程的多樣性。

-巢車模型制作指南：提供詳細(xì)的巢車模型制作指南，包括材料選擇、制作步驟和調(diào)試方法，讓學(xué)生能夠動(dòng)手實(shí)踐，加深理解。

-相關(guān)科研項(xiàng)目或比賽信息：介紹國(guó)內(nèi)外與機(jī)器人編程相關(guān)的青少年科研項(xiàng)目或比賽，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神和競(jìng)技欲望。

2.拓展建議：

-歷史探究：鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)圖書(shū)館或在線資源，深入研究宋朝機(jī)械發(fā)明的背景和巢車的具體應(yīng)用，了解古人的智慧和對(duì)現(xiàn)代科技的影響。

-編程實(shí)踐：學(xué)生在掌握本節(jié)課知識(shí)的基礎(chǔ)上，嘗試獨(dú)立設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的機(jī)器人自動(dòng)化項(xiàng)目，如模擬巢車或其他古代機(jī)械的運(yùn)作。

-創(chuàng)新思維訓(xùn)練：組織學(xué)生參加頭腦風(fēng)暴或創(chuàng)意工作坊，鼓勵(lì)他們思考如何將古代機(jī)械原理與現(xiàn)代科技結(jié)合，創(chuàng)造新的機(jī)器人應(yīng)用。

-團(tuán)隊(duì)合作：引導(dǎo)學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組，共同完成復(fù)雜的編程項(xiàng)目，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神和解決問(wèn)題的能力。

-參觀學(xué)習(xí)：安排學(xué)生參觀科技館或高校實(shí)驗(yàn)室，親身感受機(jī)器人編程在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用，與專業(yè)人士交流，拓寬視野。七、板書(shū)設(shè)計(jì)①重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：

-巢車歷史背景

-巢車結(jié)構(gòu)與工作原理

-編程控制巢車自動(dòng)化

②關(guān)鍵詞：

-宋朝

-機(jī)械發(fā)明

-巢車

-編程邏輯

-自動(dòng)化

③藝術(shù)性與趣味性：

-使用巢車圖案，直觀展示其結(jié)構(gòu)。

-用不同顏色標(biāo)注編程控制的關(guān)鍵步驟，增加視覺(jué)吸引力。

-設(shè)計(jì)“穿越宋朝”的編程挑戰(zhàn)環(huán)節(jié)，以故事化的方式激發(fā)學(xué)生興趣。

-在板書(shū)一側(cè)繪制時(shí)間軸，展示宋朝科技發(fā)展歷程，增加歷史趣味性。

板書(shū)設(shè)計(jì)將重點(diǎn)知識(shí)以清晰的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)，同時(shí)結(jié)合藝術(shù)性和趣味性，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。八、作業(yè)布置與反饋1.作業(yè)布置：

-編程實(shí)踐作業(yè)：要求學(xué)生利用所學(xué)的編程知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的巢車自動(dòng)化程序，通過(guò)編程軟件實(shí)現(xiàn)巢車的模擬運(yùn)動(dòng)。

-研究報(bào)告：讓學(xué)生撰寫(xiě)關(guān)于宋朝巢車的研究報(bào)告，包括巢車的歷史背景、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理及在現(xiàn)代的應(yīng)用設(shè)想。

-創(chuàng)意設(shè)計(jì)作業(yè)：鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)意，設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)合古代機(jī)械原理和現(xiàn)代科技的機(jī)器人項(xiàng)目，可以是巢車的改良版或其他古代機(jī)械的現(xiàn)代化應(yīng)用。

2.作業(yè)反饋：

-批改作業(yè)：在收到學(xué)生作業(yè)后的兩天內(nèi)完成批改，對(duì)編程實(shí)踐作業(yè)重點(diǎn)關(guān)注程序的邏輯性和執(zhí)行效果，對(duì)研究報(bào)告?zhèn)戎貎?nèi)容的準(zhǔn)確性和深度，對(duì)創(chuàng)意設(shè)計(jì)作業(yè)注重創(chuàng)新性和實(shí)用性。

-指出問(wèn)題：針對(duì)每個(gè)學(xué)生的作業(yè)，指出具體存在的問(wèn)題，如編程中的邏輯錯(cuò)誤、研究報(bào)告中的史實(shí)錯(cuò)誤或創(chuàng)意設(shè)計(jì)中的可行性問(wèn)題。

-提供改進(jìn)建議：針對(duì)學(xué)生存在的問(wèn)題，給出具體的改進(jìn)建議，如編程作業(yè)中的優(yōu)化方案、研究報(bào)告中的資料補(bǔ)充或創(chuàng)意設(shè)計(jì)中的技術(shù)指導(dǎo)。

-個(gè)性化指導(dǎo)：針對(duì)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)建議和資源推薦，幫助他們?cè)谙乱淮巫鳂I(yè)中取得更好的成績(jī)。

-定期反饋：安排定期的作業(yè)反饋時(shí)間，與學(xué)生面對(duì)面交流，解答他們的疑問(wèn)，鼓勵(lì)他們根據(jù)反饋進(jìn)行自我修正和提高。典型例題講解2.巢車轉(zhuǎn)向控制：編寫(xiě)程序，讓巢車在行駛過(guò)程中按照設(shè)定的角度轉(zhuǎn)向，然后繼續(xù)前進(jìn)。

3.巢車避障：編寫(xiě)程序，讓巢車在遇到障礙物時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)向，繞過(guò)障礙物后繼續(xù)前進(jìn)。

4.巢車巡邏：編寫(xiě)程序，讓巢車在限定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行巡邏，遇到邊界時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)向。

5.巢車自動(dòng)返回：編寫(xiě)程序，讓巢車在完成任務(wù)后自動(dòng)返回起點(diǎn)。

例題1：編程控制巢車前進(jìn)

-題目描述：編寫(xiě)一個(gè)程序，讓巢車從位置A出發(fā)，向前移動(dòng)10厘米后停止。

-程序代碼：```python

fromev3dev2.motorimportMoveSteering,SpeedRPM,SpeedPercent

fromev3dev2.sensorimportINPUT_1,INPUT_2,INPUT_3,INPUT_4

fromev3dev2.displayimportDisplay

fromtimeimportsleep

#初始化電機(jī)

left_motor=MoveSteering(OUTPUT_A,OUTPUT_B)

right_motor=MoveSteering(OUTPUT_C,OUTPUT_D)

#設(shè)置速度

left_motor.on_for_seconds(SpeedRPM(30),2)

right_motor.on_for_seconds(SpeedRPM(30),2)

#停止

left_motor.off()

right_motor.off()

```

-答案：巢車從位置A出發(fā)，向前移動(dòng)10厘米后停止。

例題2：巢車轉(zhuǎn)向控制

-題目描述：編寫(xiě)一個(gè)程序，讓巢車從位置A出發(fā)，向右轉(zhuǎn)90度后繼續(xù)前進(jìn)。

-程序代碼：```python

fromev3dev2.motorimportMoveSteering,SpeedRPM,SpeedPercent

fromev3dev2.sensorimportINPUT_1,INPUT_2,INPUT_3,INPUT_4

fromev3dev2.displayimportDisplay

fromtimeimportsleep

#初始化電機(jī)

left_motor=MoveSteering(OUTPUT_A,OUTPUT_B)

right_motor=MoveSteering(OUTPUT_C,OUTPUT_D)

#設(shè)置速度和轉(zhuǎn)向角度

left_motor.on_for_seconds(SpeedRPM(30),2,SpeedRPM(30),90)

right_motor.on_for_seconds(SpeedRPM(30),2,SpeedRPM(30),-90)

#停止

left_motor.off()

right_motor.off()

```

-答案：巢車從位置A出發(fā)，向右轉(zhuǎn)90度后繼續(xù)前進(jìn)。

例題3：巢車避障

-題目描述：編寫(xiě)一個(gè)程序，讓巢車在行駛過(guò)程中遇到障礙物時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)向，繞過(guò)障礙物后繼續(xù)前進(jìn)。

-程序代碼：```python

fromev3dev2.motorimportMoveSteering,SpeedRPM,SpeedPercent

fromev3dev2.sensorimportINPUT_1,INPUT_2,INPUT_3,INPUT_4

fromev3dev2.displayimportDisplay

fromtimeimportsleep

#初始化電機(jī)

left_motor=MoveSteering(OUTPUT_A,OUTPUT_B)

right_motor=MoveSteering(OUTPUT_C,OUTPUT_D)

#設(shè)置速度和轉(zhuǎn)向角度

left_motor.on_for_seconds(SpeedRPM(30),2,SpeedRPM(30),90)

right_motor.on_for_seconds(SpeedRPM(30),2,SpeedRPM(30),-90)

#停止

left_motor.off()

right_motor.off()

```

-答案：巢車在遇到障礙物時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)向，繞過(guò)障礙物后繼續(xù)前進(jìn)。

例題4：巢車巡邏

-題目描述：編寫(xiě)一個(gè)程序，讓巢車在限定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行巡邏，遇到邊界時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)向。

-程序代碼：```python

fromev3dev2.motorimportMoveSteering,SpeedRPM,SpeedPercent

fromev3dev2.sensorimportINPUT_1,INPUT_2,INPUT_3,INPUT_4

fromev3dev2.displayimportDisplay

fromtimeimportsleep

#初始化電機(jī)

left_motor=MoveSteering(OUTPUT_A,OUTPUT_B)

right_motor=MoveSteering(OUTPUT_C,OUTPUT_D)

#設(shè)置速度和轉(zhuǎn)向角度

left_motor.on_for_seconds(SpeedRPM(30),2,SpeedRPM(30),90)

right_motor.on_for_seconds(SpeedRPM(30),2,SpeedRPM(30),-90)

#停止

left_mo