2023-2024學(xué)年天津市中小學(xué)生mixly創(chuàng)意編程 第18課 自動(dòng)跟隨小車-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18課自動(dòng)跟隨小車-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：單位：一、課程基本信息1.課程名稱：Mixly創(chuàng)意編程

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：八年級(jí)1班

3.授課時(shí)間：2023年10月25日星期三第2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)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維、問題解決能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。通過學(xué)習(xí)自動(dòng)跟隨小車編程，學(xué)生能夠理解傳感器的工作原理，運(yùn)用編程邏輯實(shí)現(xiàn)小車自動(dòng)跟隨功能，從而提升學(xué)生的邏輯思維能力、編程技能和實(shí)際操作能力。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)踐中探索和改進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)，

①理解紅外傳感器的工作原理及其在自動(dòng)跟隨小車中的應(yīng)用。

②掌握Mixly編程軟件的基本操作，能夠編寫簡單的控制程序，使小車根據(jù)紅外傳感器的信號(hào)進(jìn)行跟隨運(yùn)動(dòng)。

③學(xué)會(huì)使用循環(huán)和條件語句來控制小車的行為，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟隨的功能。

2.教學(xué)難點(diǎn)，

①紅外傳感器信號(hào)的讀取與處理，包括如何識(shí)別信號(hào)強(qiáng)度變化并轉(zhuǎn)換為小車轉(zhuǎn)向的控制指令。

②編程邏輯的復(fù)雜性，學(xué)生需要理解并應(yīng)用邏輯判斷來處理多傳感器輸入和復(fù)雜路徑跟隨。

③小車實(shí)際操作中的調(diào)試與優(yōu)化，學(xué)生需要學(xué)會(huì)如何調(diào)整程序參數(shù)和傳感器位置，以實(shí)現(xiàn)精確的跟隨效果。四、教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：

1.實(shí)驗(yàn)法：通過實(shí)際操作小車，讓學(xué)生親身體驗(yàn)編程控制的過程，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

2.討論法：引導(dǎo)學(xué)生分組討論紅外傳感器的應(yīng)用和編程邏輯，培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)的能力。

3.演示法：教師演示編程過程和調(diào)試技巧，為學(xué)生提供直觀的學(xué)習(xí)參考。

教學(xué)手段：

1.多媒體教學(xué)：利用PPT展示編程步驟和原理，幫助學(xué)生理解抽象概念。

2.Mixly編程軟件：使用Mixly軟件進(jìn)行編程教學(xué)，方便學(xué)生直觀地看到代碼與小車動(dòng)作的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

3.紅外傳感器和編程小車：提供實(shí)物教學(xué)工具，讓學(xué)生在實(shí)際操作中學(xué)習(xí)編程控制。五、教學(xué)過程1.導(dǎo)入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：通過展示自動(dòng)跟隨小車的視頻片段，激發(fā)學(xué)生對(duì)編程和機(jī)器人技術(shù)的興趣。

-回顧舊知：簡要回顧傳感器的基本原理和Mixly編程軟件的基本操作。

2.新課呈現(xiàn)（約20分鐘）

-講解新知：

1.詳細(xì)講解紅外傳感器的工作原理，包括發(fā)射和接收信號(hào)的原理。

2.介紹Mixly編程軟件中與紅外傳感器相關(guān)的模塊和函數(shù)。

3.講解如何編寫程序使小車根據(jù)紅外傳感器的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)向。

-舉例說明：

1.通過實(shí)際案例展示如何設(shè)置紅外傳感器的閾值和響應(yīng)速度。

2.展示如何使用循環(huán)和條件語句來控制小車的跟隨行為。

-互動(dòng)探究：

1.引導(dǎo)學(xué)生討論如何優(yōu)化程序，使小車在復(fù)雜路徑上也能穩(wěn)定跟隨。

2.學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，嘗試調(diào)整傳感器位置和程序參數(shù)，觀察效果。

3.實(shí)踐操作（約30分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：

1.學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，嘗試編寫控制小車跟隨的Mixly程序。

2.學(xué)生組裝小車，連接紅外傳感器，并進(jìn)行初步調(diào)試。

-教師指導(dǎo)：

1.教師巡視指導(dǎo)，解答學(xué)生在編程和組裝過程中遇到的問題。

2.教師演示如何使用調(diào)試工具，幫助學(xué)生排除程序錯(cuò)誤。

4.鞏固練習(xí)（約20分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：

1.學(xué)生獨(dú)立完成小車跟隨路徑的編程和調(diào)試。

2.學(xué)生嘗試設(shè)計(jì)更復(fù)雜的跟隨路徑，提高編程難度。

-教師指導(dǎo)：

1.教師提供反饋，指出學(xué)生在編程和調(diào)試中的優(yōu)點(diǎn)和不足。

2.教師針對(duì)學(xué)生的不同需求，提供個(gè)性化的指導(dǎo)。

5.總結(jié)與反思（約5分鐘）

-學(xué)生總結(jié)：學(xué)生分享自己的學(xué)習(xí)心得，總結(jié)本節(jié)課的主要知識(shí)點(diǎn)。

-教師總結(jié)：教師對(duì)本節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)，并對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)給予評(píng)價(jià)。

-反思與改進(jìn)：教師引導(dǎo)學(xué)生反思學(xué)習(xí)過程中的問題，提出改進(jìn)措施，為下一節(jié)課做好準(zhǔn)備。六、學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.編程技能的提升：

-學(xué)生通過編寫控制自動(dòng)跟隨小車的程序，掌握了Mixly編程軟件的基本操作，提高了編程技能。

-學(xué)生學(xué)會(huì)了使用傳感器模塊和邏輯控制語句，能夠?qū)⒗碚撝R(shí)應(yīng)用于實(shí)際編程中。

-學(xué)生在編寫程序的過程中，培養(yǎng)了邏輯思維和問題解決能力，提高了編程的實(shí)用性和創(chuàng)造性。

2.傳感器原理的理解：

-學(xué)生通過實(shí)際操作紅外傳感器，深入理解了傳感器的工作原理和信號(hào)處理方法。

-學(xué)生學(xué)會(huì)了如何根據(jù)傳感器信號(hào)調(diào)整程序參數(shù)，實(shí)現(xiàn)精確的控制效果。

-學(xué)生對(duì)傳感器在機(jī)器人技術(shù)中的應(yīng)用有了更直觀的認(rèn)識(shí)，為后續(xù)學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

3.實(shí)踐操作能力的增強(qiáng)：

-學(xué)生在組裝和調(diào)試小車過程中，提高了動(dòng)手實(shí)踐能力，學(xué)會(huì)了使用工具和設(shè)備。

-學(xué)生通過解決實(shí)際問題，培養(yǎng)了獨(dú)立思考和解決問題的能力。

-學(xué)生在團(tuán)隊(duì)合作中，學(xué)會(huì)了溝通協(xié)作，提高了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

4.創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造力的培養(yǎng)：

-學(xué)生在完成小車跟隨任務(wù)的過程中，不斷嘗試和改進(jìn)，培養(yǎng)了創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造力。

-學(xué)生通過設(shè)計(jì)復(fù)雜的跟隨路徑，提高了編程難度，鍛煉了創(chuàng)新思維。

-學(xué)生在課程結(jié)束后，能夠提出自己的創(chuàng)意，嘗試設(shè)計(jì)更多有趣的機(jī)器人項(xiàng)目。

5.科學(xué)素養(yǎng)的提高：

-學(xué)生通過學(xué)習(xí)編程和機(jī)器人技術(shù)，對(duì)科學(xué)知識(shí)有了更深入的了解，提高了科學(xué)素養(yǎng)。

-學(xué)生學(xué)會(huì)了如何將科學(xué)原理應(yīng)用于實(shí)際生活中，培養(yǎng)了科學(xué)精神和實(shí)踐能力。

-學(xué)生在課程中培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度和良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

6.跨學(xué)科知識(shí)的融合：

-學(xué)生在課程中學(xué)習(xí)了編程、電子、機(jī)械等多學(xué)科知識(shí)，實(shí)現(xiàn)了跨學(xué)科知識(shí)的融合。

-學(xué)生通過綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，提高了綜合運(yùn)用能力，為未來的學(xué)習(xí)和工作打下了基礎(chǔ)。

-學(xué)生在課程中學(xué)會(huì)了如何將不同學(xué)科的知識(shí)相結(jié)合，為解決實(shí)際問題提供了思路。七、反思改進(jìn)措施反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.實(shí)踐與理論相結(jié)合：我們的教學(xué)特色之一就是注重理論與實(shí)踐的結(jié)合。比如，在教授自動(dòng)跟隨小車編程時(shí)，我們不僅講解編程邏輯，還讓學(xué)生親手組裝和調(diào)試小車，這樣學(xué)生能夠更直觀地理解理論知識(shí)的應(yīng)用。

2.創(chuàng)設(shè)問題情境：另一個(gè)特色是我們在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)問題情境，讓學(xué)生在解決問題的過程中學(xué)習(xí)。例如，在編程小車跟隨路徑時(shí)，我們設(shè)計(jì)了一系列的挑戰(zhàn)，讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)如何優(yōu)化程序和傳感器設(shè)置。

反思改進(jìn)措施（二）存在主要問題

1.學(xué)生編程基礎(chǔ)差異大：我發(fā)現(xiàn)學(xué)生的編程基礎(chǔ)參差不齊，有的學(xué)生對(duì)編程非常感興趣，但有的學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，這給教學(xué)帶來了挑戰(zhàn)。我們需要找到一種方法來更好地適應(yīng)不同水平的學(xué)生。

2.實(shí)踐操作時(shí)間不足：在實(shí)際操作環(huán)節(jié)，由于時(shí)間限制，部分學(xué)生可能沒有足夠的時(shí)間來完成所有的實(shí)驗(yàn)，這影響了他們的學(xué)習(xí)效果。

3.評(píng)價(jià)方式單一：目前我們主要依靠學(xué)生的作品來評(píng)價(jià)他們的學(xué)習(xí)成果，這種方式可能不能全面反映學(xué)生的實(shí)際能力，我們需要探索更多元化的評(píng)價(jià)方法。

反思改進(jìn)措施（三）

1.個(gè)性化教學(xué)：針對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)差異大的問題，我們可以實(shí)施個(gè)性化教學(xué)計(jì)劃，為不同水平的學(xué)生提供適合他們的學(xué)習(xí)資源和指導(dǎo)。

2.增加實(shí)踐操作時(shí)間：我們可以通過合理安排課程內(nèi)容和時(shí)間，確保每個(gè)學(xué)生都有足夠的時(shí)間進(jìn)行實(shí)踐操作，這樣可以提高他們的動(dòng)手能力和解決問題的能力。

3.多元化評(píng)價(jià)方法：為了更全面地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，我們可以引入課堂表現(xiàn)、小組合作、項(xiàng)目報(bào)告等多種評(píng)價(jià)方式，這樣可以更準(zhǔn)確地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和能力水平。八、課后作業(yè)1.實(shí)踐作業(yè)：

-任務(wù)：使用Mixly編程軟件，編寫一個(gè)程序，使小車在遇到障礙物時(shí)能夠自動(dòng)停止，并在障礙物移除后繼續(xù)前進(jìn)。

-知識(shí)點(diǎn)：紅外傳感器讀取、條件判斷、程序循環(huán)。

-答案示例：

```python

#初始化紅外傳感器

sensor=紅外傳感器(端口)

#設(shè)置紅外傳感器閾值

sensor.setThreshold(閾值)

whileTrue:

#讀取紅外傳感器信號(hào)

signal=sensor.read()

ifsignal<閾值:

#遇到障礙物，小車停止

小車.stop()

else:

#障礙物移除，小車?yán)^續(xù)前進(jìn)

小車.forward()

```

2.分析題：

-任務(wù)：分析以下代碼片段，解釋程序執(zhí)行過程中的步驟和結(jié)果。

```python

foriinrange(1,6):

ifi%2==0:

print("偶數(shù):",i)

```

-知識(shí)點(diǎn)：循環(huán)、條件判斷。

-答案示例：

程序?qū)?zhí)行以下步驟：

-循環(huán)變量i從1開始，每次循環(huán)增加1，直到i等于5。

-在每次循環(huán)中，檢查i是否為偶數(shù)（i%2==0）。

-如果i是偶數(shù)，則打印出“偶數(shù):”后跟i的值。

-結(jié)果：打印出“偶數(shù):2”和“偶數(shù):4”。

3.編程題：

-任務(wù)：編寫一個(gè)程序，使小車在直線軌道上前進(jìn)，并在遇到一個(gè)特定距離的彎道時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)向。

-知識(shí)點(diǎn)：傳感器讀取、距離計(jì)算、轉(zhuǎn)向控制。

-答案示例：

```python

#初始化距離傳感器

distance_sensor=距離傳感器(端口)

#設(shè)置轉(zhuǎn)向距離閾值

turn_distance=30

whileTrue:

#讀取距離傳感器值

distance=distance_sensor.read()

ifdistance<turn_distance:

#距離小于閾值，小車轉(zhuǎn)向

小車.turn_left()

else:

#距離大于等于閾值，小車?yán)^續(xù)前進(jìn)

小車.forward()

```

4.創(chuàng)新題：

-任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使小車能夠識(shí)別不同的顏色，并在遇到特定顏色時(shí)做出反應(yīng)。

-知識(shí)點(diǎn)：顏色傳感器讀取、顏色識(shí)別、程序控制。

-答案示例：

```python

#初始化顏色傳感器

color_sensor=顏色傳感器(端口)

#設(shè)置檢測顏色

target_color="red"

whileTrue:

#讀取顏色傳感器值

detected_color=color_sensor.read()

ifdetected_color==target_color:

#檢測到目標(biāo)顏色，小車停止

小車.stop()

else:

#沒有檢測到目標(biāo)顏色，小車?yán)^續(xù)前進(jìn)

小車.forward()

```

5.應(yīng)用題：

-任務(wù)：編寫一個(gè)程序，使小車能夠避開一個(gè)放置在軌道上的障礙物，并在繞過障礙物后返回原軌道繼續(xù)前進(jìn)。

-知識(shí)點(diǎn)：傳感器讀取、路徑規(guī)劃、程序控制。

-答案示例：

```python

#初始化紅外傳感器

sensor=紅外傳感器(端口)

#設(shè)置紅外傳感器閾值

sensor.setThreshold(閾值)

whileTrue:

#讀取紅外傳感器信號(hào)

signal=sensor.read()

ifsignal<閾值:

#遇到障礙物，小車轉(zhuǎn)向避開

小車.turn_right()

else:

#障礙物被避開，小車返回原軌道

小車.turn_left()

#繼續(xù)前進(jìn)

小車.forward()

```內(nèi)容邏輯關(guān)系1.本文重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)

①紅外傳感器的工作原理及在編程中的應(yīng)用

②Mixly編程軟件的基本操作及傳感器