《第4章 創(chuàng)意制作-機器人入門 第3節(jié) 抽獎盒子-控制舵機》教學(xué)設(shè)計教學(xué)反思-2023-2024學(xué)年初中信息技術(shù)河大版2023第二冊

《第4章創(chuàng)意制作——機器人入門第3節(jié)抽獎盒子——控制舵機》教學(xué)設(shè)計教學(xué)反思-2023-2024學(xué)年初中信息技術(shù)河大版2023第二冊學(xué)校授課教師課時授課班級授課地點教具設(shè)計意圖本節(jié)課旨在讓學(xué)生通過制作抽獎盒子，了解并掌握控制舵機的基本原理和操作方法，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新思維。結(jié)合河大版2023第二冊初中信息技術(shù)教材，設(shè)計了一系列實踐活動，幫助學(xué)生將理論知識與實際操作相結(jié)合，提高信息技術(shù)素養(yǎng)。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的信息意識，讓學(xué)生認(rèn)識到信息技術(shù)在生活中的應(yīng)用。

2.增強學(xué)生的計算思維，通過編程控制舵機，提高邏輯思維能力。

3.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，鼓勵學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際問題。

4.培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作精神，通過小組合作完成抽獎盒子的制作。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了初步的編程基礎(chǔ)，如熟悉Scratch或Python等編程語言的基本語法和操作，能夠進(jìn)行簡單的編程實踐。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣普遍較高，對于新奇的技術(shù)和創(chuàng)意制作充滿好奇心，但在面對復(fù)雜問題時，部分學(xué)生可能表現(xiàn)出一定的畏難情緒。

3.學(xué)生在動手操作方面具有一定的能力，能夠使用電子元件和工具，但在精確控制舵機等方面可能存在操作不當(dāng)?shù)那闆r。

4.學(xué)生可能遇到的困難包括：對舵機控制原理理解不深，編程邏輯不夠清晰，以及在團隊合作中溝通協(xié)調(diào)不暢。此外，部分學(xué)生可能對編程語言不熟悉，需要額外的輔導(dǎo)和引導(dǎo)。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：

1.講授法：講解舵機控制原理和編程步驟，確保學(xué)生理解基本概念。

2.實驗法：通過實際操作，讓學(xué)生動手搭建抽獎盒子，體驗編程控制舵機的樂趣。

3.討論法：引導(dǎo)學(xué)生討論遇到的問題和解決方案，培養(yǎng)團隊協(xié)作和問題解決能力。

教學(xué)手段：

1.多媒體演示：利用PPT展示舵機工作原理和編程示例，增強直觀感受。

2.在線編程平臺：使用Scratch或Python在線編程環(huán)境，方便學(xué)生實踐操作。

3.實物教學(xué)：提供舵機、電路板等實物，讓學(xué)生親自動手搭建，加深理解。教學(xué)過程設(shè)計1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：引起學(xué)生對機器人入門的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過程：

開場提問：“你們有沒有想過，機器人是如何工作的？它們在我們的生活中扮演著怎樣的角色？”

展示一些關(guān)于機器人的圖片或視頻片段，讓學(xué)生初步感受機器人的魅力或特點。

簡短介紹機器人的基本概念和重要性，為接下來的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.機器人基礎(chǔ)知識講解（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生了解機器人的基本概念、組成部分和原理。

過程：

講解機器人的定義，包括其主要組成元素或結(jié)構(gòu)。

詳細(xì)介紹機器人的組成部分或功能，使用圖表或示意圖幫助學(xué)生理解。

3.機器人案例分析（20分鐘）

目標(biāo)：通過具體案例，讓學(xué)生深入了解機器人的特性和重要性。

過程：

選擇幾個典型的機器人案例進(jìn)行分析。

詳細(xì)介紹每個案例的背景、特點和意義，讓學(xué)生全面了解機器人的多樣性或復(fù)雜性。

引導(dǎo)學(xué)生思考這些案例對實際生活或?qū)W習(xí)的影響，以及如何應(yīng)用機器人解決實際問題。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和解決問題的能力。

過程：

將學(xué)生分成若干小組，每組選擇一個與機器人相關(guān)的主題進(jìn)行深入討論。

小組內(nèi)討論該主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準(zhǔn)備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點評（15分鐘）

目標(biāo)：鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，同時加深全班對機器人的認(rèn)識和理解。

過程：

各組代表依次上臺展示討論成果，包括主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學(xué)生和教師對展示內(nèi)容進(jìn)行提問和點評，促進(jìn)互動交流。

教師總結(jié)各組的亮點和不足，并提出進(jìn)一步的建議和改進(jìn)方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強調(diào)機器人的重要性和意義。

過程：

簡要回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括機器人的基本概念、組成部分、案例分析等。

強調(diào)機器人在現(xiàn)實生活或?qū)W習(xí)中的價值和作用，鼓勵學(xué)生進(jìn)一步探索和應(yīng)用機器人。

7.課后作業(yè)布置（5分鐘）

目標(biāo)：鞏固學(xué)習(xí)效果，提高學(xué)生的實踐能力。

過程：

布置課后作業(yè)：讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識，設(shè)計一個簡單的機器人程序，并嘗試運行測試。

提醒學(xué)生注意作業(yè)的完成時間和提交方式，鼓勵學(xué)生積極思考和探索。

8.課堂延伸活動（5分鐘）

目標(biāo)：激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，拓寬知識面。

過程：

提出一個與機器人相關(guān)的挑戰(zhàn)性問題，鼓勵學(xué)生在課后進(jìn)行研究和探索。

提供一些相關(guān)的學(xué)習(xí)資源，如在線教程、論壇等，幫助學(xué)生拓展學(xué)習(xí)。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-機器人歷史與發(fā)展：介紹機器人技術(shù)的發(fā)展歷程，從早期的機械裝置到現(xiàn)代的智能機器人，以及我國在機器人領(lǐng)域的成就。

-機器人分類與應(yīng)用：詳細(xì)介紹不同類型的機器人及其應(yīng)用領(lǐng)域，如工業(yè)機器人、服務(wù)機器人、娛樂機器人等。

-機器人編程語言：介紹幾種常見的機器人編程語言，如Scratch、Python、C++等，以及它們的特點和適用場景。

-機器人硬件知識：介紹機器人常用的硬件組件，如傳感器、執(zhí)行器、控制器等，以及它們的功能和連接方式。

2.拓展建議：

-鼓勵學(xué)生閱讀有關(guān)機器人技術(shù)的書籍和雜志，如《機器人世界》、《機器人編程》等，以拓寬知識面。

-建議學(xué)生參加機器人相關(guān)的競賽和活動，如機器人世界杯、青少年科技創(chuàng)新大賽等，提升實踐能力。

-建議學(xué)生關(guān)注國內(nèi)外機器人領(lǐng)域的最新動態(tài)，了解機器人技術(shù)的發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景。

-建議學(xué)生嘗試使用開源機器人平臺，如Arduino、RaspberryPi等，進(jìn)行自主設(shè)計和制作機器人項目。

-建議學(xué)生學(xué)習(xí)機器人視覺、語音識別、路徑規(guī)劃等相關(guān)知識，為未來從事機器人研究或開發(fā)打下基礎(chǔ)。

-建議學(xué)生通過在線課程或培訓(xùn)，學(xué)習(xí)機器人編程和調(diào)試技巧，提高編程能力。

-建議學(xué)生關(guān)注機器人倫理和安全問題，思考如何在機器人技術(shù)發(fā)展中兼顧社會利益和道德規(guī)范。

-建議學(xué)生參與團隊項目，與他人合作完成機器人設(shè)計和制作，培養(yǎng)團隊協(xié)作和溝通能力。

-建議學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識，開展機器人科普活動，向公眾普及機器人技術(shù)及其應(yīng)用。作業(yè)布置與反饋作業(yè)布置：

1.實踐作業(yè)：學(xué)生需根據(jù)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，設(shè)計并實現(xiàn)一個簡單的抽獎機器人程序。要求程序能夠通過控制舵機，實現(xiàn)獎品的隨機抽取，并具備一定的交互性，如提示用戶輸入抽獎次數(shù)等。

2.撰寫報告：學(xué)生需結(jié)合本節(jié)課的案例分析和小組討論，撰寫一篇關(guān)于“機器人技術(shù)應(yīng)用與未來展望”的報告，內(nèi)容應(yīng)包括機器人在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用場景、存在的問題以及可能的改進(jìn)方向。

3.課后拓展：學(xué)生可以選擇以下任意一項進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)：

-研究并介紹一種新型機器人技術(shù)或產(chǎn)品。

-嘗試使用其他編程語言或平臺進(jìn)行機器人編程。

-設(shè)計并制作一個簡單的機器人項目，如自動清潔機器人、智能小車等。

作業(yè)反饋：

1.及時批改：教師應(yīng)在作業(yè)提交后的第一時間進(jìn)行批改，確保學(xué)生能夠及時收到反饋。

2.反饋內(nèi)容：對學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行詳細(xì)批改，包括程序的正確性、功能的實現(xiàn)程度、代碼的規(guī)范性等方面。

3.指出問題：針對學(xué)生在作業(yè)中存在的問題，如邏輯錯誤、代碼不規(guī)范、功能不完善等，進(jìn)行具體指出。

4.改進(jìn)建議：針對學(xué)生的問題，給出具體的改進(jìn)建議，如修改代碼、調(diào)整算法、優(yōu)化設(shè)計等。

5.個性化反饋：根據(jù)每個學(xué)生的實際情況，提供個性化的反饋，鼓勵學(xué)生的進(jìn)步，同時指出需要改進(jìn)的地方。

6.小組互評：鼓勵學(xué)生之間進(jìn)行小組互評，通過同學(xué)間的交流，相互學(xué)習(xí)，共同提高。

7.反饋形式：可以通過書面反饋、口頭反饋、線上討論等多種形式進(jìn)行，確保反饋的有效性和及時性。

8.反饋記錄：將學(xué)生的作業(yè)反饋記錄在冊，以便于追蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和改進(jìn)情況。

9.定期總結(jié)：定期對學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行總結(jié)，分析學(xué)生的普遍問題，調(diào)整教學(xué)策略，提高教學(xué)質(zhì)量。

10.鼓勵創(chuàng)新：對于有創(chuàng)新性的作業(yè)，給予表揚和鼓勵，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力。板書設(shè)計①本文重點知識點：

-舵機的工作原理

-編程控制舵機的步驟

-常用舵機接口和引腳功能

-抽獎盒子項目的整體設(shè)計思路

②關(guān)鍵詞：

-舵機

-編程

-控制信號

-旋轉(zhuǎn)角度

-交互設(shè)計

③重點句子：

-“舵機是一種能夠通過接收控制信號來調(diào)整旋轉(zhuǎn)角度的電子設(shè)備?！?/p>

-“編程控制舵機需要確定合適的控制信號，以及設(shè)置正確的旋轉(zhuǎn)角度?！?/p>

-“在設(shè)計抽獎盒子時，應(yīng)考慮用戶交互的簡便性和趣味性?！闭n后作業(yè)1.設(shè)計作業(yè)：

設(shè)計一個簡單的機器人舞蹈動作程序，使用舵機控制機器人的頭部和手臂進(jìn)行特定的動作。要求程序能夠根據(jù)音樂節(jié)奏控制動作的執(zhí)行，并編寫一段程序注釋說明你的設(shè)計思路。

答案示例：

```

#導(dǎo)入必要的庫

fromadafruit_pca9685importPCA9685

importtime

#初始化舵機控制器

pca=PCA9685(0x40)

#設(shè)置舵機引腳和初始位置

head_pin=0

arm_pin=1

pca.setPWM(head_pin,0,150)#舵機中間位置

pca.setPWM(arm_pin,0,150)#舵機中間位置

#音樂節(jié)奏與舵機動作對應(yīng)關(guān)系

rhythm=[1,0,1,0,1,0,1,0,1,0]

#執(zhí)行舞蹈動作

fornoteinrhythm:

ifnote==1:

pca.setPWM(head_pin,0,0)#頭部向前

pca.setPWM(arm_pin,0,255)#手臂向前

time.sleep(0.5)

pca.setPWM(head_pin,0,150)#頭部回到中間

pca.setPWM(arm_pin,0,150)#手臂回到中間

else:

time.sleep(0.5)

#程序結(jié)束，關(guān)閉舵機

pca.setPWM(head_pin,0,150)

pca.setPWM(arm_pin,0,150)

```

2.編程練習(xí)：

編寫一個程序，使用舵機控制一個機械臂抓取一個物體，然后放下。要求程序能夠控制機械臂的移動和抓取動作，并在抓取后通過傳感器檢測物體是否被成功抓取。

答案示例：

```

#導(dǎo)入必要的庫

fromadafruit_pca9685importPCA9685

importtime

#初始化舵機控制器和傳感器

pca=PCA9685(0x40)

sensor_pin=2

pca.setPWM(0,0,0)#機械臂放下

#模擬傳感器讀取

defis_object_grasped():

#這里應(yīng)該接入真實的傳感器讀取代碼

returnTrue#假設(shè)物體被成功抓取

#控制機械臂抓取和放下

pca.setPWM(0,0,255)#機械臂上升

time.sleep(1)#等待機械臂到位

ifis_object_grasped():

print("物體抓取成功！")

pca.setPWM(0,0,0)#機械臂放下

```

3.代碼調(diào)試：

以下代碼段用于控制舵機旋轉(zhuǎn)，但存在錯誤。請找出錯誤并修復(fù)它。

答案示例：

```

#錯誤的代碼段

pca.setPWM(head_pin,0,255)

#修復(fù)后的代碼段

pca.setPWM(head_pin,0,300)#設(shè)置正確的PWM值以匹配舵機的角度

```

4.程序擴展：

擴展上述機器人舞蹈動作程序，增加一個新的動作，使得機器人的腿部也能參與舞蹈，并保持動作的協(xié)調(diào)。

答案示例：

```

#添加腿部動作控制

leg_pin=2

pca.setPWM(leg_pin,0,300)#腿部向上

time.sleep(0.5)

pca.setPWM(leg_pin,0,150)#腿部回到中間

```

5.創(chuàng)意設(shè)計：

設(shè)計一個程序，使得機器人在完成特定任務(wù)后，能夠自動回到充電座進(jìn)行充電。要求程序能夠檢測電量，并在電量不足時自動啟動返回和充電過程。

答案示例：

```

#導(dǎo)入必要的庫

fromadafruit_pca9685importPCA9685

importtime

#初始化舵機控制器和充電檢測傳感器

pca=PCA9685(0x40)

charge_sensor_pin=3

charge=True#假設(shè)機器人正在充電

#檢測電量是否不足

defis_battery_low():

#這里應(yīng)該接入真實的電量檢測代碼

returnnotcharge

#如果電量不足，返回充電

whileis_battery_low():

pca.setPWM(0,0,255)#機械臂和頭部移動到充電位置

pca.setPWM(1,0,255)#機械臂放下

#...等待充電完成

charge=True

pca.setPWM(0,0,0)#機械臂和頭部回到中間位置

pca.setPWM(1,0,0)#機械臂抬起

```教學(xué)反思與改進(jìn)十、教學(xué)反思與改進(jìn)

這節(jié)課下來，我對自己在教學(xué)過程中的表現(xiàn)和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行了反思，以下是我的一些心得體會和改進(jìn)計劃。

首先，我覺得在導(dǎo)入新課環(huán)節(jié)，我使用了圖片和視頻來激發(fā)學(xué)生的興趣，這是很有效的。但是，我發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生對于機器人的概念并不熟悉，所以我在接下來的講解中適當(dāng)放慢了節(jié)奏，盡量用通俗易懂的語言解釋了機器人的基本原理和組成部分。這說明在教學(xué)過程中，要根據(jù)學(xué)生的實際情況調(diào)整教學(xué)節(jié)奏和難度。

其次，我在講解舵機控制原理時，使用了實例和圖表來幫助學(xué)生理解。我發(fā)現(xiàn)這種方法效果不錯，學(xué)生們能夠更好地把握住關(guān)鍵知識點。但同時，我也注意到有些學(xué)生對于編程邏輯的