第十四課 搬運(yùn)機(jī)器人-馬達(dá)的操控方法 教學(xué)設(shè)計(jì) -2023-2024學(xué)年大連版（2015）初中信息技術(shù)七年級(jí)下冊(cè)

第十四課搬運(yùn)機(jī)器人——馬達(dá)的操控方法教學(xué)設(shè)計(jì)-2023—2024學(xué)年大連版（2015）初中信息技術(shù)七年級(jí)下冊(cè)授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間課程基本信息1.課程名稱：搬運(yùn)機(jī)器人——馬達(dá)的操控方法

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：初中信息技術(shù)七年級(jí)

3.授課時(shí)間：2023年10月25日星期三第3節(jié)課

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：1課時(shí)核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維和問題解決能力。通過學(xué)習(xí)馬達(dá)的操控方法，學(xué)生能夠理解編程邏輯在機(jī)器人控制中的應(yīng)用，提升邏輯思維和算法設(shè)計(jì)能力。同時(shí)，通過實(shí)際操作，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)其信息技術(shù)的應(yīng)用能力。學(xué)情分析初中信息技術(shù)七年級(jí)的學(xué)生正處于青春期，他們的認(rèn)知能力和動(dòng)手操作能力逐漸增強(qiáng)，但個(gè)體差異較大。在知識(shí)層面，學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)和信息技術(shù)有一定的了解，但對(duì)于編程和機(jī)器人控制的知識(shí)較為陌生。在能力方面，部分學(xué)生具備一定的邏輯思維和解決問題的能力，但在具體操作上可能存在困難。在素質(zhì)方面，學(xué)生的合作意識(shí)、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力有待提高。

在教學(xué)過程中，學(xué)生的行為習(xí)慣也會(huì)對(duì)課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響。部分學(xué)生可能對(duì)信息技術(shù)課程不夠重視，學(xué)習(xí)積極性不高，容易分心。此外，學(xué)生在課堂上可能存在操作不規(guī)范、團(tuán)隊(duì)協(xié)作不流暢等問題。針對(duì)這些情況，本節(jié)課將通過實(shí)際操作和小組合作，引導(dǎo)學(xué)生積極參與，培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

在具體的學(xué)習(xí)內(nèi)容上，學(xué)生需要掌握馬達(dá)的操控方法，這要求他們具備一定的邏輯思維能力和編程基礎(chǔ)。由于學(xué)生對(duì)機(jī)器人控制的理解有限，因此在教學(xué)過程中需要循序漸進(jìn)，從基礎(chǔ)知識(shí)入手，逐步引導(dǎo)學(xué)生深入理解馬達(dá)的操控原理和編程技巧。教學(xué)資源-軟硬件資源：機(jī)器人教學(xué)平臺(tái)、編程軟件（如Scratch、Python等）、連接馬達(dá)的機(jī)器人套件、電腦設(shè)備、電源插座。

-課程平臺(tái)：學(xué)校信息平臺(tái)或在線教學(xué)平臺(tái)，用于發(fā)布教學(xué)資料和作業(yè)。

-信息化資源：相關(guān)教學(xué)視頻、在線教程、機(jī)器人編程案例庫。

-教學(xué)手段：多媒體教學(xué)設(shè)備（如投影儀、交互式白板）、實(shí)物教具（如馬達(dá)模型、機(jī)器人零部件）。教學(xué)實(shí)施過程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過在線平臺(tái)或班級(jí)微信群，發(fā)布預(yù)習(xí)資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求。例如，提前一天發(fā)布關(guān)于馬達(dá)操控基礎(chǔ)的PPT，要求學(xué)生了解馬達(dá)的基本原理和編程接口。

設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題：圍繞馬達(dá)的操控方法，設(shè)計(jì)一系列具有啟發(fā)性和探究性的問題，引導(dǎo)學(xué)生自主思考。如：“如何通過編程控制馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)？”、“馬達(dá)轉(zhuǎn)速的控制原理是什么？”

監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：利用平臺(tái)功能或?qū)W生反饋，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度，確保預(yù)習(xí)效果。通過在線平臺(tái)的作業(yè)提交情況，了解學(xué)生預(yù)習(xí)的覆蓋面和完成度。

學(xué)生活動(dòng)：

自主閱讀預(yù)習(xí)資料：按照預(yù)習(xí)要求，自主閱讀預(yù)習(xí)資料，理解馬達(dá)操控的基礎(chǔ)知識(shí)。

思考預(yù)習(xí)問題：針對(duì)預(yù)習(xí)問題，進(jìn)行獨(dú)立思考，記錄自己的理解和疑問。例如，學(xué)生可能會(huì)記錄下對(duì)馬達(dá)編程代碼的理解和在實(shí)際操作中可能遇到的問題。

提交預(yù)習(xí)成果：將預(yù)習(xí)成果（如筆記、思維導(dǎo)圖、問題等）提交至平臺(tái)或老師處。學(xué)生通過提交電子筆記，展示自己的預(yù)習(xí)成果。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

導(dǎo)入新課：通過視頻展示機(jī)器人搬運(yùn)物品的案例，引出馬達(dá)操控方法這一課題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解馬達(dá)的操控代碼和邏輯，結(jié)合Scratch編程軟件的實(shí)例，幫助學(xué)生理解。例如，展示如何通過Scratch編寫控制馬達(dá)正反轉(zhuǎn)的代碼。

組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論，讓學(xué)生根據(jù)預(yù)習(xí)內(nèi)容，共同探討馬達(dá)操控的難點(diǎn)和解決方案。

解答疑問：針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的疑問，進(jìn)行及時(shí)解答和指導(dǎo)。如，有學(xué)生提出“如何避免馬達(dá)過載？”的問題，教師可以講解相關(guān)保護(hù)措施。

學(xué)生活動(dòng)：

聽講并思考：認(rèn)真聽講，積極思考老師提出的問題。

參與課堂活動(dòng)：積極參與小組討論，共同解決問題。

提問與討論：在討論中提出自己的觀點(diǎn)，并與同學(xué)交流。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

布置作業(yè)：布置編程作業(yè)，要求學(xué)生編寫控制馬達(dá)的完整程序，并在機(jī)器人上測試。

提供拓展資源：提供在線編程教程和機(jī)器人操作手冊(cè)，供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，針對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤和不足給予反饋。

學(xué)生活動(dòng)：

完成作業(yè)：認(rèn)真完成編程作業(yè)，鞏固所學(xué)知識(shí)。

拓展學(xué)習(xí)：利用提供的資源，嘗試解決更復(fù)雜的馬達(dá)操控問題。

反思總結(jié)：對(duì)自己的編程過程和結(jié)果進(jìn)行反思，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。例如，學(xué)生可能會(huì)反思在編程中遇到的問題以及如何改進(jìn)代碼。

本節(jié)課的重難點(diǎn)在于馬達(dá)操控代碼的編寫和理解，以及在實(shí)際操作中的問題解決。通過課前預(yù)習(xí)、課中實(shí)踐活動(dòng)和課后拓展，學(xué)生能夠逐步掌握馬達(dá)操控的基本技能，并培養(yǎng)獨(dú)立思考和解決問題的能力。教學(xué)資源拓展一、拓展資源

1.機(jī)器人編程基礎(chǔ)

-機(jī)器人編程基礎(chǔ)教程，介紹機(jī)器人編程的基本概念、編程語言和開發(fā)環(huán)境。

-機(jī)器人編程案例集，提供不同類型機(jī)器人的編程實(shí)例，包括基礎(chǔ)控制、傳感器應(yīng)用、路徑規(guī)劃等。

2.馬達(dá)控制原理

-馬達(dá)工作原理介紹，包括直流馬達(dá)、伺服馬達(dá)等類型的特點(diǎn)和應(yīng)用場景。

-馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，講解馬達(dá)控制電路的基本組成和設(shè)計(jì)原則。

3.傳感器技術(shù)

-常用傳感器介紹，如光電傳感器、紅外傳感器、超聲波傳感器等，及其在機(jī)器人中的應(yīng)用。

-傳感器數(shù)據(jù)采集和處理方法，介紹如何通過編程讀取傳感器數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。

4.機(jī)器人操作系統(tǒng)

-介紹主流的機(jī)器人操作系統(tǒng)，如ROS（RobotOperatingSystem）的基本概念和功能。

-ROS節(jié)點(diǎn)通信機(jī)制，講解如何使用ROS進(jìn)行機(jī)器人系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)和通信。

5.機(jī)器人編程工具

-介紹常用的機(jī)器人編程工具，如ArduinoIDE、Scratch、Python等，及其在機(jī)器人編程中的應(yīng)用。

-機(jī)器人編程框架，如PyRobot、RobotPy等，提供機(jī)器人編程的API和工具集。

二、拓展建議

1.深入學(xué)習(xí)機(jī)器人編程語言

-學(xué)習(xí)Python編程語言，掌握其語法和基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為后續(xù)的機(jī)器人編程打下基礎(chǔ)。

-通過在線教程和書籍，深入學(xué)習(xí)Scratch編程語言，了解其在機(jī)器人編程中的應(yīng)用。

2.探索機(jī)器人操作系統(tǒng)

-學(xué)習(xí)ROS的基本概念和功能，了解如何在ROS環(huán)境中進(jìn)行機(jī)器人編程。

-通過實(shí)踐項(xiàng)目，學(xué)習(xí)ROS節(jié)點(diǎn)通信機(jī)制，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)和通信。

3.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)機(jī)器人項(xiàng)目

-選擇一個(gè)具體的機(jī)器人項(xiàng)目，如設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)清掃機(jī)器人，學(xué)習(xí)如何將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中。

-在項(xiàng)目中嘗試使用不同的傳感器和馬達(dá)，了解它們?cè)跈C(jī)器人控制中的應(yīng)用。

4.參與機(jī)器人競賽和活動(dòng)

-參加機(jī)器人競賽，如VEX機(jī)器人挑戰(zhàn)賽、FRC機(jī)器人挑戰(zhàn)賽等，鍛煉團(tuán)隊(duì)協(xié)作和問題解決能力。

-參與機(jī)器人興趣小組或俱樂部，與其他同學(xué)交流學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，共同進(jìn)步。

5.學(xué)習(xí)機(jī)器人相關(guān)書籍和資料

-閱讀機(jī)器人編程和設(shè)計(jì)的經(jīng)典書籍，如《機(jī)器人編程實(shí)戰(zhàn)》、《機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS入門》等。

-關(guān)注機(jī)器人領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài)和研究成果，通過學(xué)術(shù)論文、技術(shù)博客等了解前沿技術(shù)。板書設(shè)計(jì)①馬達(dá)操控基礎(chǔ)

-馬達(dá)類型：直流馬達(dá)、伺服馬達(dá)

-馬達(dá)特性：轉(zhuǎn)速、扭矩、功率

-馬達(dá)接口：PWM信號(hào)、模擬信號(hào)

②編程控制原理

-PWM信號(hào)：脈沖寬度調(diào)制，控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速

-編程語句：控制馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

-代碼示例：Scratch或Python語言中的馬達(dá)控制代碼

③實(shí)踐操作步驟

-連接馬達(dá)：了解馬達(dá)接口和連接方式

-編寫程序：根據(jù)需求編寫控制馬達(dá)的程序

-測試運(yùn)行：在機(jī)器人上測試馬達(dá)控制效果

-調(diào)試優(yōu)化：根據(jù)測試結(jié)果調(diào)整程序和參數(shù)教學(xué)反思今天上了關(guān)于“搬運(yùn)機(jī)器人——馬達(dá)的操控方法”這一節(jié)課，總體來說，我覺得收獲還是蠻大的，但也存在一些不足之處，下面我想和大家分享一下我的教學(xué)反思。

首先，我覺得今天的教學(xué)效果還是不錯(cuò)的。通過實(shí)際操作，學(xué)生們對(duì)馬達(dá)的操控方法有了更直觀的理解。在課堂上，我注意到學(xué)生們對(duì)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速控制、正反轉(zhuǎn)操作等知識(shí)點(diǎn)表現(xiàn)出了濃厚的興趣。特別是在編程環(huán)節(jié)，學(xué)生們能夠積極地參與到代碼的編寫和調(diào)試中，這讓我感到非常欣慰。

然而，在教學(xué)過程中，我也發(fā)現(xiàn)了一些問題。比如，在講解PWM信號(hào)和編程語句時(shí)，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對(duì)于這些概念的理解還不夠深入。這說明我在教學(xué)過程中可能沒有做到讓學(xué)生充分理解這些理論知識(shí)與實(shí)際操作之間的聯(lián)系。因此，在今后的教學(xué)中，我需要更加注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，通過更多的實(shí)例來幫助學(xué)生理解。

另外，我在課堂上的互動(dòng)環(huán)節(jié)也做得不夠充分。雖然我設(shè)計(jì)了小組討論和角色扮演等活動(dòng)，但在實(shí)際操作中，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生們?cè)谟懻摃r(shí)有些拘謹(jǐn)，不太敢于表達(dá)自己的觀點(diǎn)。這可能是因?yàn)樗麄儗?duì)機(jī)器人編程的知識(shí)掌握還不夠扎實(shí)，擔(dān)心自己說錯(cuò)。針對(duì)這個(gè)問題，我計(jì)劃在今后的教學(xué)中，更多地鼓勵(lì)學(xué)生表達(dá)自己的想法，提高他們的自信心。

在教學(xué)過程中，我還發(fā)現(xiàn)了一些學(xué)生對(duì)于編程工具的使用不夠熟練。例如，在使用Scratch進(jìn)行編程時(shí)，有些學(xué)生對(duì)于代碼的編寫和調(diào)試感到困難。針對(duì)這個(gè)問題，我會(huì)在課后提供一些在線教程和視頻，讓學(xué)生在課后能夠自主學(xué)習(xí)和提高。