2023-2024學(xué)年天津市中小學(xué)生mixly創(chuàng)意編程 第16課機(jī)器人運(yùn)動(dòng)會(huì)-教學(xué)設(shè)計(jì)

2023-2024學(xué)年天津市中小學(xué)生mixly創(chuàng)意編程第16課機(jī)器人運(yùn)動(dòng)會(huì)-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)挝唬阂弧⒄n程基本信息1.課程名稱：mixly創(chuàng)意編程

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：六年級(jí)一班

3.授課時(shí)間：2023年11月10日星期五下午第三節(jié)課

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：1課時(shí)二、核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課通過(guò)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)會(huì)的編程實(shí)踐，旨在培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維、問(wèn)題解決能力和創(chuàng)新意識(shí)。學(xué)生將學(xué)習(xí)如何將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為編程任務(wù)，通過(guò)邏輯思考和算法設(shè)計(jì)解決問(wèn)題，同時(shí)提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作和項(xiàng)目管理的實(shí)踐能力。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：

-編程邏輯的理解與應(yīng)用：學(xué)生需要理解循環(huán)、條件判斷等編程邏輯，并將其應(yīng)用于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)會(huì)的編程中，例如設(shè)計(jì)機(jī)器人按照特定路徑移動(dòng)或完成特定動(dòng)作。

-傳感器數(shù)據(jù)的讀取與處理：重點(diǎn)在于學(xué)生能夠正確讀取傳感器數(shù)據(jù)，如距離傳感器、顏色傳感器等，并據(jù)此調(diào)整機(jī)器人的行為。

2.教學(xué)難點(diǎn)：

-編程邏輯的復(fù)雜應(yīng)用：學(xué)生在處理復(fù)雜情境時(shí)，如多傳感器協(xié)同工作或機(jī)器人需要執(zhí)行多個(gè)步驟時(shí)，可能會(huì)遇到邏輯混亂或錯(cuò)誤。

-傳感器數(shù)據(jù)的不確定性處理：在實(shí)際操作中，傳感器數(shù)據(jù)可能受到環(huán)境干擾，學(xué)生需要學(xué)會(huì)如何處理這些不確定的數(shù)據(jù)，保證機(jī)器人行為的準(zhǔn)確性。

-代碼調(diào)試與優(yōu)化：學(xué)生在編寫代碼時(shí)，可能會(huì)遇到程序錯(cuò)誤，需要通過(guò)調(diào)試找到并修正錯(cuò)誤，這是一個(gè)需要耐心和細(xì)致的過(guò)程。例如，在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)會(huì)的編程中，學(xué)生可能需要調(diào)試代碼以確保機(jī)器人能夠準(zhǔn)確識(shí)別顏色變化并做出相應(yīng)動(dòng)作。四、教學(xué)資源-硬件資源：mixly創(chuàng)意編程套件（包括機(jī)器人、傳感器、連接線等）

-軟件資源：mixly創(chuàng)意編程軟件（適用于編程教學(xué)）

-課程平臺(tái)：學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)

-信息化資源：機(jī)器人運(yùn)動(dòng)會(huì)的編程案例庫(kù)、教學(xué)視頻教程

-教學(xué)手段：多媒體教學(xué)設(shè)備（投影儀、電腦）、實(shí)物演示機(jī)器人五、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)一、導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）

1.創(chuàng)設(shè)情境：展示一段機(jī)器人運(yùn)動(dòng)會(huì)的視頻片段，激發(fā)學(xué)生的興趣。

2.提出問(wèn)題：引導(dǎo)學(xué)生思考，為什么機(jī)器人需要編程？編程對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)會(huì)有什么幫助？

3.引出課題：本節(jié)課我們將學(xué)習(xí)如何使用mixly創(chuàng)意編程軟件來(lái)控制機(jī)器人參加運(yùn)動(dòng)會(huì)。

二、講授新課（15分鐘）

1.編程邏輯講解：介紹循環(huán)、條件判斷等編程邏輯，并舉例說(shuō)明其在機(jī)器人編程中的應(yīng)用。

2.傳感器數(shù)據(jù)讀取與處理：講解如何讀取傳感器數(shù)據(jù)，并展示如何將數(shù)據(jù)應(yīng)用于機(jī)器人行為控制。

3.編程實(shí)踐：引導(dǎo)學(xué)生按照設(shè)計(jì)思路，使用mixly軟件編寫控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的代碼。

三、鞏固練習(xí)（15分鐘）

1.練習(xí)任務(wù)：學(xué)生分組，每組設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)會(huì)的項(xiàng)目，如接力賽、障礙賽等。

2.分組討論：學(xué)生討論如何將編程邏輯和傳感器數(shù)據(jù)應(yīng)用于項(xiàng)目設(shè)計(jì)中。

3.編程實(shí)踐：學(xué)生根據(jù)討論結(jié)果，編寫控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的代碼。

四、課堂提問(wèn)（5分鐘）

1.提問(wèn)環(huán)節(jié)：教師針對(duì)學(xué)生編程過(guò)程中的疑問(wèn)進(jìn)行解答。

2.學(xué)生展示：每組選派代表展示自己的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，其他組學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)。

五、師生互動(dòng)環(huán)節(jié)（10分鐘）

1.教師提問(wèn)：教師提出問(wèn)題，如“如何優(yōu)化代碼以提高機(jī)器人運(yùn)動(dòng)效率？”

2.學(xué)生回答：學(xué)生積極回答問(wèn)題，教師給予點(diǎn)評(píng)和指導(dǎo)。

3.合作學(xué)習(xí)：學(xué)生分組討論，共同解決編程中的難題。

六、總結(jié)與拓展（5分鐘）

1.總結(jié)：教師對(duì)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2.拓展：引導(dǎo)學(xué)生思考，如何將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于其他領(lǐng)域，如智能家居、工業(yè)自動(dòng)化等。

教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)如下：

1.導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）

-創(chuàng)設(shè)情境：展示機(jī)器人運(yùn)動(dòng)會(huì)的視頻片段（1分鐘）

-提出問(wèn)題：引導(dǎo)學(xué)生思考編程對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)會(huì)的幫助（2分鐘）

-引出課題：介紹本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容（2分鐘）

2.講授新課（15分鐘）

-編程邏輯講解：介紹循環(huán)、條件判斷等編程邏輯（3分鐘）

-傳感器數(shù)據(jù)讀取與處理：講解傳感器數(shù)據(jù)讀取方法及應(yīng)用（3分鐘）

-編程實(shí)踐：展示編程步驟，引導(dǎo)學(xué)生編寫代碼（9分鐘）

3.鞏固練習(xí)（15分鐘）

-練習(xí)任務(wù)：學(xué)生分組設(shè)計(jì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目（5分鐘）

-分組討論：學(xué)生討論項(xiàng)目設(shè)計(jì)（5分鐘）

-編程實(shí)踐：學(xué)生編寫代碼（5分鐘）

4.課堂提問(wèn)（5分鐘）

-提問(wèn)環(huán)節(jié)：教師解答學(xué)生疑問(wèn)（3分鐘）

-學(xué)生展示：學(xué)生展示項(xiàng)目，其他組學(xué)生評(píng)價(jià)（2分鐘）

5.師生互動(dòng)環(huán)節(jié)（10分鐘）

-教師提問(wèn)：教師提問(wèn)編程難題，學(xué)生回答（5分鐘）

-合作學(xué)習(xí)：學(xué)生分組討論，共同解決編程難題（5分鐘）

6.總結(jié)與拓展（5分鐘）

-總結(jié)：教師總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容（3分鐘）

-拓展：引導(dǎo)學(xué)生思考編程在其他領(lǐng)域的應(yīng)用（2分鐘）

整個(gè)教學(xué)過(guò)程共計(jì)45分鐘，緊扣實(shí)際學(xué)情，凸顯重難點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)能力。六、拓展與延伸六、拓展與延伸

1.提供與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料：

-《機(jī)器人編程基礎(chǔ)》：介紹機(jī)器人編程的基本概念、編程語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)環(huán)境。

-《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》：探討不同類型傳感器的原理和應(yīng)用，以及如何將傳感器技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人控制。

-《機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制》：研究機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的原理和方法，包括路徑規(guī)劃、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析等。

2.鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課后自主學(xué)習(xí)和探究：

-學(xué)生可以嘗試使用不同的編程語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)環(huán)境，如Python、ArduinoIDE等，來(lái)擴(kuò)展他們的編程技能。

-學(xué)生可以研究不同的機(jī)器人傳感器，如紅外傳感器、超聲波傳感器等，并嘗試將其應(yīng)用于自己的項(xiàng)目中。

-學(xué)生可以探索機(jī)器人的高級(jí)功能，如路徑規(guī)劃、避障算法、機(jī)器視覺(jué)等，以提高機(jī)器人的智能化水平。

-學(xué)生可以參與學(xué)校或社區(qū)組織的機(jī)器人比賽，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際競(jìng)賽中，提高解決問(wèn)題的能力。

-學(xué)生可以查閱相關(guān)的在線教程和論壇，與其他編程愛(ài)好者交流學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，共同進(jìn)步。

3.實(shí)踐項(xiàng)目建議：

-設(shè)計(jì)一個(gè)智能家居系統(tǒng)，使用機(jī)器人作為中心控制器，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)燈光控制、溫度調(diào)節(jié)等功能。

-開(kāi)發(fā)一個(gè)基于機(jī)器人的環(huán)保項(xiàng)目，如自動(dòng)垃圾分類機(jī)器人，提高環(huán)保意識(shí)。

-制作一個(gè)教育輔助機(jī)器人，用于輔助特殊兒童的學(xué)習(xí)和生活，提升學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

-參與開(kāi)源項(xiàng)目，如ROS（RobotOperatingSystem）社區(qū)，學(xué)習(xí)機(jī)器人開(kāi)發(fā)的最佳實(shí)踐。七、課后作業(yè)1.編程實(shí)踐作業(yè)：

-題目：設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器人跟隨光線移動(dòng)的程序。

-要求：使用mixly創(chuàng)意編程軟件，編寫一個(gè)程序，使得機(jī)器人能夠跟隨光線移動(dòng)。程序中需要使用到光線傳感器，并能夠根據(jù)光線的強(qiáng)弱調(diào)整機(jī)器人的移動(dòng)速度。

-代碼示例：```python

#設(shè)置光線傳感器為A0引腳

light_sensor=A0

#設(shè)置電機(jī)引腳

motor_pin=8

#循環(huán)讀取光線傳感器的值

whileTrue:

light_value=analogRead(light_sensor)

iflight_value>600:

#光線強(qiáng)，電機(jī)以慢速轉(zhuǎn)動(dòng)

motorRun(motor_pin,100,motor.CW)

else:

#光線弱，電機(jī)以快速轉(zhuǎn)動(dòng)

motorRun(motor_pin,200,motor.CW)

```

2.問(wèn)題解決作業(yè)：

-題目：編寫一個(gè)程序，讓機(jī)器人避開(kāi)障礙物。

-要求：使用超聲波傳感器檢測(cè)前方是否有障礙物，如果檢測(cè)到障礙物，則讓機(jī)器人后退并改變方向繼續(xù)前進(jìn)。

-代碼示例：```python

#設(shè)置超聲波傳感器為D2和D3引腳

trig_pin=D2

echo_pin=D3

#設(shè)置電機(jī)引腳

motor_pin=8

#循環(huán)檢測(cè)障礙物

whileTrue:

distance=ultrasonicRead(trig_pin,echo_pin)

ifdistance<30:#假設(shè)障礙物距離小于30cm

motorRun(motor_pin,0,motor.CW)#后退

delay(500)

motorRun(motor_pin,100,motor.CCW)#右轉(zhuǎn)

delay(1000)

else:

motorRun(motor_pin,100,motor.CW)#正常前進(jìn)

```

3.創(chuàng)意編程作業(yè)：

-題目：設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人舞蹈程序。

-要求：編寫一個(gè)程序，讓機(jī)器人按照音樂(lè)節(jié)奏進(jìn)行舞蹈動(dòng)作。

-代碼示例：```python

#設(shè)置音樂(lè)模塊引腳

music_pin=D1

#循環(huán)播放音樂(lè)并控制舞蹈動(dòng)作

whileTrue:

playMelody(music_pin,melody1)

robotDanceAction(1)#執(zhí)行舞蹈動(dòng)作1

playMelody(music_pin,melody2)

robotDanceAction(2)#執(zhí)行舞蹈動(dòng)作2

#...其他舞蹈動(dòng)作

```

4.傳感器應(yīng)用作業(yè)：

-題目：編寫一個(gè)程序，讓機(jī)器人根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)扇。

-要求：使用溫度傳感器檢測(cè)環(huán)境溫度，如果溫度過(guò)高，則啟動(dòng)風(fēng)扇；如果溫度適宜，則關(guān)閉風(fēng)扇。

-代碼示例：```python

#設(shè)置溫度傳感器為A0引腳

temp_sensor=A0

#設(shè)置風(fēng)扇引腳

fan_pin=7

#循環(huán)檢測(cè)溫度

whileTrue:

temp_value=analogRead(temp_sensor)

iftemp_value>500:#假設(shè)溫度高于25°C

motorRun(fan_pin,255,motor.CW)#啟動(dòng)風(fēng)扇

else:

motorRun(fan_pin,0,motor.CW)#關(guān)閉風(fēng)扇

```

5.項(xiàng)目設(shè)計(jì)作業(yè)：

-題目：設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的自動(dòng)清潔機(jī)器人。

-要求：編寫一個(gè)程序，讓機(jī)器人自動(dòng)在房間內(nèi)清潔，通過(guò)紅外傳感器檢測(cè)障礙物并繞行。

-代碼示例：```python

#設(shè)置紅外傳感器為D2和D3引腳

ir_sensor_trig=D2

ir_sensor_echo=D3

#設(shè)置清潔器引腳

cleaner_pin=8

#循環(huán)清潔房間

whileTrue:

distance=ultrasonicRead(ir_sensor_trig,ir_sensor_echo)

ifdistance<10:#假設(shè)障礙物距離小于10cm

motorRun(cleaner_pin,255,motor.CCW)#后退

delay(500)

motorRun(cleaner_pin,255,motor.CW)#前進(jìn)

else:

motorRun(cleaner_pin,100,motor.CW)#正常清潔

```八、課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)課堂小結(jié)：

1.回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)編程邏輯、傳感器數(shù)據(jù)讀取與處理、編程實(shí)踐等關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)。

2.總結(jié)學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)，肯定他們的努力和進(jìn)步。

3.強(qiáng)調(diào)編程思維的重要性，鼓勵(lì)學(xué)生在日常生活中運(yùn)用編程思維解決問(wèn)題。

當(dāng)堂檢測(cè)：

1.編程實(shí)踐檢測(cè)：

-學(xué)生獨(dú)立完成一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，如跟隨光線移動(dòng)或避開(kāi)障礙物。

-教師觀察學(xué)生的編程過(guò)程，評(píng)估他們的編程能力和問(wèn)題解決能力。

2.知識(shí)點(diǎn)檢測(cè)：

-提問(wèn)學(xué)生關(guān)于編程邏輯的問(wèn)題，如循環(huán)、條件判斷等，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)這些概念的理解。

-提問(wèn)學(xué)生關(guān)于傳感器數(shù)據(jù)讀取與處理的問(wèn)題，如如何讀取傳感器數(shù)據(jù)、如何根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)整機(jī)器人行為等。

3.應(yīng)用能力檢測(cè)：

-讓學(xué)生描述如何將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際情境中，如設(shè)計(jì)一個(gè)智能家居系統(tǒng)或一個(gè)教育輔助機(jī)器人。

-觀察學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問(wèn)題的能力。

具體檢測(cè)內(nèi)容如下：

1.編程實(shí)踐檢測(cè)：

-學(xué)生需在10分鐘內(nèi)完成一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，如