第7課 昂首闊步-紅外傳感器和機(jī)器人的避障行走　　教學(xué)實(shí)錄　 2023-2024學(xué)年清華大學(xué)版（2012）初中信息技術(shù)九年級(jí)下冊

第7課昂首闊步——紅外傳感器和機(jī)器人的避障行走教學(xué)實(shí)錄2023—2024學(xué)年清華大學(xué)版（2012）初中信息技術(shù)九年級(jí)下冊一、課程基本信息

1.課程名稱：初中信息技術(shù)

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：九年級(jí)（3）班

3.授課時(shí)間：2023年4月15日

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：1課時(shí)

本節(jié)課內(nèi)容選自2023—2024學(xué)年清華大學(xué)版（2012）初中信息技術(shù)九年級(jí)下冊第7課《昂首闊步——紅外傳感器和機(jī)器人的避障行走》，主要包括紅外傳感器的工作原理、機(jī)器人的避障行走編程方法以及實(shí)際操作演示。本節(jié)課旨在讓學(xué)生了解紅外傳感器在機(jī)器人避障行走中的應(yīng)用，學(xué)會(huì)編寫簡單的避障程序。二、學(xué)情分析與內(nèi)容規(guī)劃

1.學(xué)情分析：學(xué)生已經(jīng)掌握了基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)操作技能和簡單的編程知識(shí)，但對紅外傳感器的工作原理和機(jī)器人的避障行走編程較為陌生，實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)不足。

2.內(nèi)容規(guī)劃：本節(jié)課將首先通過講解和演示，讓學(xué)生了解紅外傳感器的基本原理及其在機(jī)器人避障中的應(yīng)用。接著，引導(dǎo)學(xué)生通過小組討論，分析機(jī)器人避障行走的關(guān)鍵步驟。然后，通過實(shí)際操作，讓學(xué)生動(dòng)手編寫簡單的避障程序，并在模擬環(huán)境中測試程序效果。最后，通過課堂小結(jié)，總結(jié)本節(jié)課的學(xué)習(xí)要點(diǎn)，并布置相關(guān)的課后練習(xí)，加深學(xué)生對紅外傳感器和機(jī)器人避障行走編程的理解和掌握。三、學(xué)習(xí)者分析

1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：九年級(jí)的學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)操作、簡單的編程語言和邏輯思維訓(xùn)練，對傳感器的概念有初步的了解，能夠使用基礎(chǔ)的編程軟件進(jìn)行簡單的程序編寫。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：學(xué)生對新科技和動(dòng)手操作有濃厚的興趣，喜歡探索和實(shí)踐。他們在邏輯思維和問題解決方面有一定的能力，喜歡通過團(tuán)隊(duì)合作來完成任務(wù)。學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格偏向于直觀和體驗(yàn)式學(xué)習(xí)，對理論知識(shí)的接受程度相對較低。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：在理解紅外傳感器的工作原理和編程邏輯方面，學(xué)生可能會(huì)遇到概念抽象、編程語法復(fù)雜等困難。此外，實(shí)際操作中可能會(huì)遇到編程錯(cuò)誤或機(jī)器人硬件故障等問題，這需要學(xué)生具備一定的調(diào)試和解決問題的能力。同時(shí)，對于一些編程基礎(chǔ)較弱的學(xué)生來說，編寫避障程序可能會(huì)是一個(gè)挑戰(zhàn)。四、教學(xué)資源

-軟件資源：編程軟件（如ArduinoIDE）、機(jī)器人模擬軟件

-硬件資源：紅外傳感器模塊、機(jī)器人套件、電腦

-課程平臺(tái)：校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)

-信息化資源：教學(xué)PPT、編程示例代碼、教學(xué)視頻

-教學(xué)手段：小組討論、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、問題解決、實(shí)時(shí)反饋五、教學(xué)過程設(shè)計(jì)

1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

-展示機(jī)器人避障行走的視頻，激發(fā)學(xué)生的興趣，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考機(jī)器人在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用的廣泛性。

-提問：同學(xué)們，你們知道機(jī)器人在遇到障礙物時(shí)是如何自動(dòng)避開的嗎？引出本節(jié)課的主題——紅外傳感器和機(jī)器人的避障行走。

2.新知學(xué)習(xí)（25分鐘）

-知識(shí)講解：介紹紅外傳感器的工作原理，包括紅外線的發(fā)射、接收以及障礙物檢測的基本過程。

-示例展示：通過實(shí)際操作演示，展示如何將紅外傳感器連接到機(jī)器人，并編寫簡單的避障程序。

-編程實(shí)踐：分發(fā)編程任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)生使用編程軟件編寫自己的避障程序。在學(xué)生編程過程中，教師巡回指導(dǎo)，解答學(xué)生的疑問。

-測試與調(diào)試：學(xué)生將編寫好的程序上傳到機(jī)器人，進(jìn)行避障行走測試，并根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)行程序的調(diào)試。

3.互動(dòng)討論（10分鐘）

-小組合作：學(xué)生分組，討論如何優(yōu)化避障程序，使其更加高效和穩(wěn)定。

-思考交流：每組選代表分享討論成果，教師引導(dǎo)學(xué)生對比不同方案的優(yōu)缺點(diǎn)。

4.實(shí)踐應(yīng)用（15分鐘）

-創(chuàng)新設(shè)計(jì)：鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)具有額外功能的避障機(jī)器人程序，如自動(dòng)燈光調(diào)節(jié)、聲音提示等。

-實(shí)際操作：學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，嘗試將新功能添加到避障程序中，并進(jìn)行實(shí)際操作測試。

5.總結(jié)與反思（5分鐘）

-知識(shí)梳理：教師帶領(lǐng)學(xué)生回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括紅外傳感器的工作原理和機(jī)器人避障程序的編寫。

-學(xué)習(xí)反饋：學(xué)生分享在編程實(shí)踐中的體驗(yàn)和收獲，提出在學(xué)習(xí)和實(shí)踐中遇到的問題。

-課后作業(yè)：布置課后作業(yè)，要求學(xué)生編寫一份關(guān)于紅外傳感器和機(jī)器人避障的總結(jié)報(bào)告，并準(zhǔn)備在下節(jié)課進(jìn)行分享。

6.課堂延伸（5分鐘）

-布置拓展任務(wù)：鼓勵(lì)學(xué)生課后探索紅外傳感器在其他領(lǐng)域的應(yīng)用，并思考如何將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活。

-互動(dòng)交流：教師提供聯(lián)系方式，鼓勵(lì)學(xué)生課后與教師交流學(xué)習(xí)心得和遇到的問題。

整個(gè)教學(xué)過程注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，通過互動(dòng)討論和實(shí)際操作，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維，同時(shí)強(qiáng)化學(xué)生的信息素養(yǎng)和問題解決能力。六、教學(xué)反思

這節(jié)課通過紅外傳感器和機(jī)器人避障行走的學(xué)習(xí)，學(xué)生們表現(xiàn)出了很高的興趣和積極參與的態(tài)度。他們在編程實(shí)踐中遇到了一些挑戰(zhàn)，但通過小組合作和我的指導(dǎo)，大多數(shù)學(xué)生都能夠完成任務(wù)。我注意到，對于一些編程基礎(chǔ)較弱的學(xué)生，他們需要更多的個(gè)別輔導(dǎo)。下次我會(huì)準(zhǔn)備一些更簡單的編程示例，幫助他們更好地理解和掌握編程技能。此外，我也發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)際操作中更能理解理論知識(shí)，今后我會(huì)更多地結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行教學(xué)，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。七、作業(yè)布置與反饋

作業(yè)布置：

1.編程作業(yè)：請學(xué)生們根據(jù)課堂上學(xué)習(xí)的紅外傳感器避障程序，嘗試編寫一個(gè)更加復(fù)雜的避障程序，要求機(jī)器人能夠在遇到多個(gè)障礙物時(shí)進(jìn)行靈活避讓。請將編寫的程序保存并提交至課程平臺(tái)。

2.實(shí)踐報(bào)告：每位學(xué)生需要撰寫一份關(guān)于紅外傳感器和機(jī)器人避障的實(shí)踐報(bào)告，報(bào)告中應(yīng)包含以下內(nèi)容：

-紅外傳感器的工作原理及在避障中的應(yīng)用；

-編寫避障程序的思路和步驟；

-實(shí)際操作中遇到的問題及解決方法；

-對本次學(xué)習(xí)的心得體會(huì)。

3.額外挑戰(zhàn)：有興趣的學(xué)生可以嘗試為機(jī)器人添加額外的功能，如自動(dòng)燈光調(diào)節(jié)、聲音提示等，并將新增功能的程序和效果記錄在報(bào)告中。

作業(yè)反饋：

在收到學(xué)生的作業(yè)后，我對每一份作業(yè)都進(jìn)行了仔細(xì)的批改和評(píng)價(jià)。以下是對作業(yè)的整體反饋：

1.編程作業(yè)方面，大多數(shù)學(xué)生能夠根據(jù)要求完成避障程序的編寫，但部分學(xué)生在編寫復(fù)雜邏輯時(shí)出現(xiàn)了錯(cuò)誤。對于這些學(xué)生，我逐一指出了錯(cuò)誤所在，并給出了修改建議。同時(shí)，我也鼓勵(lì)他們在課后繼續(xù)嘗試，直到程序能夠順利運(yùn)行。

2.實(shí)踐報(bào)告方面，學(xué)生們普遍能夠詳細(xì)描述紅外傳感器的工作原理和避障程序的編寫過程。但在分析問題和心得體會(huì)部分，有些學(xué)生的描述較為簡單。我建議他們在報(bào)告中深入思考學(xué)習(xí)過程中的體會(huì)和收獲，以便更好地理解所學(xué)知識(shí)。

3.額外挑戰(zhàn)部分，有幾位學(xué)生成功為機(jī)器人添加了額外功能，這體現(xiàn)了他們的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。我對他們的成果給予了高度評(píng)價(jià)，并鼓勵(lì)其他學(xué)生向他們學(xué)習(xí)，不斷提升自己的技能。

針對每位學(xué)生的具體情況，我提供了個(gè)性化的反饋和建議，旨在幫助他們鞏固所學(xué)知識(shí)，提高解決問題的能力。同時(shí)，我也在課堂上對共性問題進(jìn)行了總結(jié)，以便學(xué)生們能夠共同進(jìn)步。在未來的教學(xué)中，我將繼續(xù)關(guān)注學(xué)生的個(gè)別差異，提供更多的支持和引導(dǎo)，幫助他們更好地掌握信息技術(shù)。八、教學(xué)資源與支持

-多媒體資源：

-圖片素材：收集紅外傳感器的外形圖、內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖以及機(jī)器人避障的示意圖，用于導(dǎo)入新課，幫助學(xué)生直觀地理解紅外傳感器的工作原理和機(jī)器人的避障機(jī)制。

-視頻素材：準(zhǔn)備一段紅外傳感器在機(jī)器人上應(yīng)用的演示視頻，以及一段機(jī)器人避障行走的操作視頻，用于輔助教學(xué)，讓學(xué)生更清晰地看到避障過程。

-音頻素材：錄制一段紅外傳感器工作原理的講解音頻，供學(xué)生在課后復(fù)習(xí)時(shí)使用。

-閱讀材料：

-編程指南：提供一本關(guān)于紅外傳感器應(yīng)用和機(jī)器人編程的電子書籍，讓學(xué)生在課后可以自主學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識(shí)。

-技術(shù)文檔：準(zhǔn)備一份詳細(xì)的編程軟件使用說明文檔，包括軟件的安裝、基本操作和編程語言的語法規(guī)則。

-實(shí)踐工具：

-編程軟件：確保每臺(tái)電腦都安裝了編程軟件，如ArduinoIDE，以及相關(guān)的編程插件，以便學(xué)生能夠直接進(jìn)行編程實(shí)踐。

-機(jī)器人套件：準(zhǔn)備足夠的機(jī)器人套件，包括紅外傳感器模塊、控制器、電機(jī)等，確保每個(gè)小組都能進(jìn)行實(shí)際操作。

-調(diào)試工具：提供調(diào)試工具，如邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等，幫助學(xué)生檢測程序運(yùn)行中的問題。

-教學(xué)平臺(tái)：

-課程網(wǎng)站：建立課程網(wǎng)站，提供教學(xué)大綱、課程通知、作業(yè)提交、資源下載等功能，方便學(xué)生隨時(shí)獲取課程信息。

-在線討論區(qū)：在課程網(wǎng)站上設(shè)置在線討論區(qū)，鼓勵(lì)學(xué)生在討論區(qū)提問、分享經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)生生互動(dòng)。

-輔助材料：

-編程示例：準(zhǔn)備一系列編程示例，涵蓋從基礎(chǔ)到復(fù)雜的避障邏輯，供學(xué)生在實(shí)踐中參考。

-問題解答集：收集學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中常見的問題及解答，形成問題解答集，方便學(xué)生查閱。

-技術(shù)支持：提供技術(shù)支持服務(wù)，包括軟件問題解決、硬件故障排查等，確保學(xué)生在遇到問題時(shí)能夠及時(shí)得到幫助。九、教學(xué)評(píng)估與改進(jìn)

1.教學(xué)評(píng)估

這節(jié)課通過紅外傳感器和機(jī)器人避障行走的主題，讓學(xué)生們對傳感器的實(shí)際應(yīng)用有了更直觀的認(rèn)識(shí)。從學(xué)生的課堂表現(xiàn)來看，他們對編程環(huán)節(jié)特別感興趣，能夠積極投入到編寫避障程序的活動(dòng)中。在小組討論時(shí)，學(xué)生們也能夠主動(dòng)分享自己的思路和遇到的問題，共同尋找解決方案。作業(yè)提交情況良好，大多數(shù)學(xué)生能夠按照要求完成編程任務(wù)和實(shí)踐報(bào)告，反映出他們對于新知識(shí)的吸收和應(yīng)用能力。

在評(píng)估學(xué)生的編程作品時(shí)，我發(fā)現(xiàn)一些學(xué)生能夠設(shè)計(jì)出較為復(fù)雜的避障邏輯，但也有一些學(xué)生在編程語法和邏輯上存在困難。實(shí)踐報(bào)告方面，學(xué)生們能夠描述避障程序的編寫過程，但深入分析問題的能力還有待提高。此外，通過課堂問答和作業(yè)反饋，我也發(fā)現(xiàn)個(gè)別學(xué)生在理解紅外傳感器的工作原理上存在誤區(qū)。

2.教學(xué)改進(jìn)

針對上述評(píng)估結(jié)果，我認(rèn)為以下幾方面的改進(jìn)措施是必要的：

-加強(qiáng)基礎(chǔ)教學(xué)：對于編程基礎(chǔ)較弱的學(xué)生，我計(jì)劃在下一節(jié)課安排一些基礎(chǔ)編程練習(xí)，幫助他們鞏固語法知識(shí)，提高編程能力。

-個(gè)性化輔導(dǎo)：在課堂練習(xí)和課后作業(yè)中，我將提供更多的個(gè)性化輔導(dǎo)，特別是對于那些在理解傳感器原理和編程邏輯上有困難的學(xué)生。

-實(shí)踐與理論相結(jié)合：我會(huì)增加一些課堂演示，讓學(xué)生能夠更直觀地看到紅外傳感器的工作過程，以及避障程序是如何控制機(jī)器人行走的。

-激發(fā)創(chuàng)新思維：鼓勵(lì)學(xué)生在完成基本編程任務(wù)后，嘗試添加額外的功能，如自動(dòng)燈