第二單元 《第9節(jié) 仿真環(huán)境下的機器人》教學實錄 2023-2024學年北師大版初中信息技術八年級下冊

第二單元《第9節(jié)仿真環(huán)境下的機器人》教學實錄2023—2024學年北師大版初中信息技術八年級下冊一、課程基本信息

1.課程名稱：初中信息技術

2.教學年級和班級：八年級（2）班

3.授課時間：2023年4月15日

4.教學時數(shù)：1課時

本節(jié)課內(nèi)容選自2023—2024學年北師大版初中信息技術八年級下冊第二單元第9節(jié)《仿真環(huán)境下的機器人》，主要內(nèi)容包括：了解仿真環(huán)境下的機器人的概念、特點及應用，掌握在仿真環(huán)境下創(chuàng)建、編程和調(diào)試機器人的基本方法。二、核心素養(yǎng)目標

1.信息意識：培養(yǎng)學生對仿真環(huán)境下機器人技術的認知和興趣，提高其對信息技術的敏感度和應用意識。

2.計算思維：通過編程實踐，發(fā)展學生的邏輯思維和問題解決能力，使其能夠在仿真環(huán)境中有效地設計和調(diào)試機器人程序。

3.信息倫理：引導學生理解仿真環(huán)境下機器人的倫理問題，培養(yǎng)其在信息技術應用中的責任感和道德意識。三、教學難點與重點

1.教學重點

-仿真環(huán)境下機器人的基本概念：理解仿真環(huán)境是指通過計算機軟件模擬現(xiàn)實世界，以便在虛擬環(huán)境中進行機器人設計和測試。

-機器人編程基礎：掌握在仿真環(huán)境中使用編程語言（如Python）來控制機器人的基本語法和邏輯結構，例如循環(huán)、條件判斷和函數(shù)定義。

-機器人調(diào)試方法：學會在仿真環(huán)境中觀察機器人的行為，分析問題，并調(diào)整程序代碼以優(yōu)化機器人性能。

2.教學難點

-仿真環(huán)境的設置與配置：學生可能難以理解如何創(chuàng)建和調(diào)整仿真環(huán)境，例如如何在Unity或ROS等仿真軟件中設置機器人模型和環(huán)境參數(shù)。

-示例：教師可以通過演示如何在仿真軟件中導入機器人模型，并調(diào)整環(huán)境參數(shù)，幫助學生掌握仿真環(huán)境的配置方法。

-編程思維的轉換：學生可能習慣于面向過程的編程，而在仿真環(huán)境中需要面向對象的編程思維。

-示例：教師可以通過講解面向對象編程的概念，以及如何在仿真環(huán)境中創(chuàng)建和使用對象，幫助學生理解并應用面向對象的編程方法。

-機器人調(diào)試技巧：學生在調(diào)試機器人程序時可能難以定位錯誤，特別是在復雜的邏輯和傳感器數(shù)據(jù)處理方面。

-示例：教師可以展示如何使用調(diào)試工具，如斷點調(diào)試、日志輸出等，來跟蹤程序執(zhí)行并發(fā)現(xiàn)潛在錯誤，從而幫助學生掌握調(diào)試技巧。四、教學資源

-軟件資源：Unity仿真軟件、ROS（RobotOperatingSystem）、Python編程環(huán)境

-硬件資源：計算機、投影儀、音響設備

-課程平臺：學校內(nèi)部網(wǎng)絡教學平臺

--信息化資源：教學PPT、仿真環(huán)境下的機器人編程案例、在線編程練習題庫

-教學手段：現(xiàn)場演示、小組討論、編程實踐、問題解答五、教學過程設計

1.導入新課（5分鐘）

-展示仿真環(huán)境下的機器人應用案例，如自動駕駛汽車、遠程手術機器人等，激發(fā)學生興趣。

-提問：你們認為這些機器人在現(xiàn)實世界中有什么作用？它們是如何工作的？

2.新知學習（25分鐘）

-理論講解：介紹仿真環(huán)境下機器人的定義、特點和應用領域。

-實例演示：使用Unity軟件展示一個簡單的機器人仿真場景，讓學生直觀感受仿真環(huán)境。

-編程基礎：講解Python編程語言在機器人編程中的應用，包括基本語法和結構。

-互動編程：教師引導學生共同編寫一個簡單的機器人控制程序，如機器人移動。

3.實踐操作（15分鐘）

-分組實踐：學生分組，每組在計算機上安裝并運行ROS和Python環(huán)境，嘗試創(chuàng)建一個簡單的機器人仿真項目。

-編程挑戰(zhàn)：教師給出一個具體的編程任務，要求學生編寫程序實現(xiàn)機器人的特定行為，如避障、追蹤等。

4.互動討論（10分鐘）

-問題解答：教師解答學生在實踐操作中遇到的問題，共同討論解決方案。

-經(jīng)驗分享：邀請編程較為熟練的學生分享他們的經(jīng)驗和技巧。

5.難點攻克（10分鐘）

-針對難點：針對學生在編程過程中遇到的難點，如傳感器數(shù)據(jù)處理、運動控制等，進行集中講解和示范。

-練習鞏固：布置相關的練習題，讓學生獨立完成，鞏固所學知識。

6.總結提升（5分鐘）

-總結本節(jié)課的重點內(nèi)容，強調(diào)仿真環(huán)境下機器人編程的關鍵步驟。

-鼓勵學生思考如何將所學知識應用到實際問題解決中。

7.作業(yè)布置（5分鐘）

-布置課后作業(yè)：要求學生基于本節(jié)課所學，設計一個更復雜的機器人仿真項目，并在下節(jié)課進行展示和討論。

8.反饋與反思（5分鐘）

-學生反饋：詢問學生對本節(jié)課內(nèi)容的理解程度，是否有未解決的問題。

-教師反思：教師總結本節(jié)課的教學效果，反思教學中可能存在的問題，為下一節(jié)課做好準備。六、教學反思與改進

1.教學反思：本節(jié)課在引導學生理解仿真環(huán)境下的機器人概念方面做得較好，但在實踐操作環(huán)節(jié)，部分學生由于計算機操作不熟練，導致編程進度緩慢，影響了課堂整體效率。此外，課堂互動雖然充分，但在回答問題和討論環(huán)節(jié)，部分學生表現(xiàn)出對基礎知識掌握不牢固的情況。

2.教學改進：在下一節(jié)課中，我將提前準備一些基礎的計算機操作視頻教程，供學生在課前自學，以提高課堂實踐環(huán)節(jié)的效率。同時，我計劃在課后增加一些基礎知識的復習資料，幫助學生鞏固所學。對于編程進度較快的學生，將提供一些額外的挑戰(zhàn)性任務，以確保所有學生都能在課堂上得到適當?shù)腻憻?。七、評價與反饋機制

1.過程評價：通過觀察學生在仿真環(huán)境配置、編程實踐和問題解答環(huán)節(jié)的參與度和表現(xiàn)，給予針對性的即時反饋，指導學生如何更有效地使用仿真軟件和編程工具。

2.成果評價：評估學生在完成機器人編程任務后的成果，包括程序的正確性、創(chuàng)新性和實用性，通過展示和交流，鼓勵學生互相學習，共同進步。

3.自我反思：引導學生回顧學習過程中的挑戰(zhàn)和收獲，鼓勵他們思考如何將所學知識應用于解決實際問題，以及如何在日常生活中培養(yǎng)良好的信息素養(yǎng)和計算思維。八、九結語

同學們，今天我們一起探索了仿真環(huán)境下的機器人，了解了它們是如何在虛擬世界中模擬現(xiàn)實行為。希望大家能夠將今天學到