《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》教學設計教學反思-2023-2024學年初中信息技術河大版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》教學設計教學反思-2023-2024學年初中信息技術河大版2023第二冊主備人備課成員設計思路本節(jié)課以河大版2023第二冊初中信息技術教材第4章《創(chuàng)意制作——機器人入門》第3節(jié)《抽獎盒子——控制舵機》為依據，結合實際教學情況，設計了一系列實踐活動，旨在通過學生親手制作抽獎盒子，掌握控制舵機的基本原理和應用，提高學生的動手能力和創(chuàng)新意識。課程內容緊密關聯課本，符合教學實際，實用性強。核心素養(yǎng)目標分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學生信息意識、計算思維、數字化學習與創(chuàng)新等核心素養(yǎng)。通過機器人入門的制作活動，學生將學習到信息技術的應用，培養(yǎng)解決問題的計算思維能力；通過動手實踐，提升數字化學習與創(chuàng)新的能力，同時增強合作交流與團隊協(xié)作的意識。學習者分析1.學生已經掌握的相關知識：學生在此前已經學習了信息技術的基本概念、計算機操作以及簡單的編程知識，對于電子元件如舵機的認識有限，但具備一定的動手操作能力和初步的電路知識。

2.學習興趣、能力和學習風格：初中生對新鮮事物充滿好奇心，對機器人制作等實踐活動有較高的興趣。他們的學習能力較強，能夠快速適應新知識。學習風格上，學生既有獨立學習的個體，也有喜歡小組合作的學習者。

3.學生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：由于舵機控制涉及到的電路知識較為復雜，學生可能對電路連接和編程邏輯感到困惑。此外，動手操作中可能會遇到工具使用不當或材料選擇不當的問題，需要教師及時指導和幫助學生克服。學具準備Xxx課型新授課教法學法講授法課時第一課時師生互動設計二次備課教學方法與策略1.采用講授與實驗相結合的教學方法，先講解舵機控制的基本原理和編程方法，再通過實驗操作加深理解。

2.設計角色扮演活動，讓學生模擬編程控制舵機，提高實踐技能。

3.利用多媒體教學設備展示舵機的工作原理和編程步驟，輔助學生理解抽象概念。

4.引入游戲化教學，通過編程挑戰(zhàn)和競賽激發(fā)學生的學習興趣和參與度。教學實施過程1.課前自主探索

教師活動：

發(fā)布預習任務：通過在線平臺發(fā)布《抽獎盒子——控制舵機》的PPT和視頻教程，要求學生了解舵機的基本原理和編程環(huán)境。

設計預習問題：提出關于舵機控制邏輯和電路連接的問題，引導學生思考如何實現舵機的簡單動作控制。

監(jiān)控預習進度：通過平臺數據分析和學生反饋，確保所有學生都能完成預習任務。

學生活動：

自主閱讀預習資料：學生閱讀PPT和視頻，了解舵機的工作原理和編程基礎。

思考預習問題：學生根據預習資料，思考如何編寫簡單的舵機控制代碼。

教學方法/手段/資源：

自主學習法：學生通過自主學習，掌握舵機控制的基礎知識。

信息技術手段：利用在線平臺和多媒體資源進行預習。

作用與目的：

幫助學生提前熟悉舵機控制的相關知識，為課堂學習打下基礎。

2.課中強化技能

教師活動：

導入新課：通過展示一個簡單的抽獎盒子視頻，激發(fā)學生對機器人制作的興趣。

講解知識點：詳細講解舵機控制代碼的編寫方法和調試技巧。

組織課堂活動：安排學生分組，進行舵機控制的實驗操作。

學生活動：

聽講并思考：學生跟隨教師的講解，理解舵機控制的原理。

參與課堂活動：學生在小組中合作，實際操作舵機，實現抽獎盒子的功能。

教學方法/手段/資源：

講授法：教師通過講解，確保學生理解舵機控制的核心概念。

實踐活動法：通過小組實驗，讓學生在實踐中掌握技能。

合作學習法：通過小組合作，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力。

作用與目的：

幫助學生深入理解舵機控制的知識點，通過實踐提升操作技能。

3.課后拓展應用

教師活動：

布置作業(yè)：要求學生設計一個更復雜的抽獎盒子，并編寫相應的控制代碼。

提供拓展資源：推薦相關書籍和在線教程，供學生深入學習。

學生活動：

完成作業(yè)：學生獨立完成作業(yè)，鞏固課堂所學。

拓展學習：利用拓展資源，加深對舵機控制和機器人制作的理解。

教學方法/手段/資源：

自主學習法：學生通過自主完成作業(yè)，提升解決問題的能力。

反思總結法：學生通過反思作業(yè)過程，總結經驗教訓。

作用與目的：

鞏固學生的課堂學習成果，拓展學生的知識面，提高學生的創(chuàng)新能力和實踐能力。教學資源拓展一、拓展資源

1.機器人控制原理書籍推薦

-《機器人編程與控制》

-《機器人技術與應用》

-《嵌入式系統(tǒng)設計》

2.電路設計與制作教程

-《電子電路設計與實踐》

-《Arduino從入門到精通》

-《電路基礎教程》

3.機器人編程平臺資料

-Arduino官方文檔

-Python編程教程

-Scratch編程教程

4.機器人制作案例集

-《DIY機器人制作案例集》

-《智能機器人制作教程》

-《機器人設計與創(chuàng)新》

二、拓展建議

1.深入學習機器人編程語言

-學習C++和Python等編程語言，掌握基本的語法和編程技巧。

-通過在線教程和書籍，了解不同編程語言的優(yōu)缺點，為選擇合適的編程語言做好準備。

2.掌握電路設計與制作技能

-學習基礎的電路理論知識，包括電阻、電容、電感等元件的特性和應用。

-通過實踐操作，熟悉面包板、萬用表等電子制作工具的使用。

3.探索機器人控制平臺

-了解Arduino、RaspberryPi等常見的機器人控制平臺，掌握它們的硬件和軟件配置。

-通過實際操作，學習如何使用這些平臺進行機器人編程和控制。

4.分析經典機器人制作案例

-研究經典的機器人制作案例，了解不同類型機器人的設計原理和實現方法。

-從中學習到創(chuàng)新思維和解決問題的方法，提高自己的設計能力。

5.參加機器人競賽和活動

-報名參加機器人競賽，鍛煉自己的團隊合作能力和創(chuàng)新實踐能力。

-參加機器人相關的培訓和講座，了解最新的機器人技術和應用領域。

6.拓展知識領域

-學習人工智能、傳感器技術等相關知識，拓寬自己的知識面。

-了解機器人技術在不同領域的應用，如工業(yè)自動化、醫(yī)療保健、家庭娛樂等。

7.交流與分享

-加入機器人愛好者社群，與其他同學和專家交流學習心得。

-分享自己的制作經驗和心得，為他人提供幫助。

8.持續(xù)關注行業(yè)動態(tài)

-關注國內外機器人行業(yè)的最新動態(tài)，了解行業(yè)發(fā)展趨勢。

-積極參加行業(yè)展會和論壇，與行業(yè)專家進行交流。教學反思與總結這節(jié)課下來，我覺得挺有收獲的，但也發(fā)現了一些問題。首先，我想談談教學方法上的反思。

在教學方法上，我嘗試了講授與實驗相結合的方式，讓學生既有理論學習，又有實踐操作。我發(fā)現這樣的方式挺有效的，學生們在課堂上積極性挺高，實驗操作也做得不錯。但是，我也注意到，有些學生對于編程邏輯的理解還不夠深入，我在講解時可能需要更加細致和耐心。

策略上，我設計了小組討論和角色扮演等活動，希望讓學生在互動中學習。不過，實際操作中，我發(fā)現部分小組的討論不夠深入，可能是因為時間分配不合理或者學生之間的溝通不夠。今后，我會在活動設計上更加細致，確保每個學生都有參與和表達的機會。

管理方面，我嘗試了利用在線平臺監(jiān)控預習進度，但發(fā)現這種方法的效果并不理想。有些學生反饋說，線上預習的資料不夠詳細，而且缺乏互動。所以，我打算在下次課之前，增加一些面對面的輔導，幫助學生更好地完成預習。

在知識方面，學生們對舵機控制有了初步的認識，能夠根據教程完成簡單的編程任務。在技能上，他們的動手能力得到了鍛煉，能夠獨立完成電路連接和編程調試。在情感態(tài)度上，學生們對機器人制作產生了濃厚的興趣，表現出積極的學習態(tài)度。

當然，也存在一些不足。比如，部分學生對于編程邏輯的理解還不夠深入，有些學生在小組討論中不夠積極參與。針對這些問題，我打算在今后的教學中，加強對編程邏輯的講解，同時鼓勵學生多參與討論，提高他們的團隊協(xié)作能力。

為了改進今后的教學，我提出以下建議：

1.加強對編程邏輯的講解，通過實例和動畫等方式，幫助學生更好地理解編程概念。

2.優(yōu)化小組討論和角色扮演活動，確保每個學生都有發(fā)言和表達的機會。

3.增加面對面的輔導，幫助學生解決預習中的問題，提高預習效果。

4.鼓勵學生多參與課外實踐活動，如機器人競賽、科技展覽等，拓寬他們的知識面和視野。

5.定期收集學生反饋，了解他們的學習需求和困難，及時調整教學策略。板書設計①本文重點知識點：

-舵機的工作原理

-舵機的控制信號

-Arduino編程基礎

-簡單的舵機控制程序

②關鍵詞：

-舵機

-信號

-伺服

-PWM

-編程

③句子：

-舵機是一種特殊的電機，通過接收PWM信號來控制旋轉角度。

-PWM信號是舵機控制的核心，通過改變占空比來調整舵機的旋轉速度和角度。

-Arduino編程是實現舵機控制的關鍵步驟，需要正確編寫控制代碼。

-簡單的舵機控制程序包括初始化設置、控制指令發(fā)送和反饋處理。課后作業(yè)1.實踐題：根據所學知識，設計一個簡單的抽獎盒子，編寫Arduino代碼控制舵機實現抽獎功能。要求：

-確定抽獎盒子的功能需求，如抽獎次數、中獎概率等。

-設計抽獎盒子的電路圖，包括舵機、按鈕、電源等元件的連接方式。

-編寫Arduino代碼，實現抽獎盒子的功能。

-測試并優(yōu)化抽獎盒子的性能。

答案：設計一個抽獎次數為3次，每次中獎概率為20%的抽獎盒子。電路圖設計如下（文字描述）：

-舵機連接到Arduino的數字引腳9（PWM輸出）。

-按鈕連接到Arduino的數字引腳2（輸入）。

-電源連接到Arduino的5V和GND引腳。

-Arduino代碼如下（偽代碼）：

```cpp

intservoPin=9;

intbuttonPin=2;

intservoPosition=0;

voidsetup(){

pinMode(servoPin,OUTPUT);

pinMode(buttonPin,INPUT_PULLUP);

}

voidloop(){

if(digitalRead(buttonPin)==LOW){

servoPosition=random(0,180);//隨機生成0-180度的舵機角度

servo.write(servoPosition);

delay(1000);//等待1秒

}

}

```

2.應用題：分析以下Arduino代碼片段，解釋其功能并指出可能存在的問題。

```cpp

voidsetup(){

pinMode(13,OUTPUT);

digitalWrite(13,HIGH);

}

voidloop(){

digitalWrite(13,LOW);

delay(1000);

digitalWrite(13,HIGH);

delay(1000);

}

```

答案：該代碼片段的功能是每隔1秒閃爍Arduino板上的LED燈?？赡艽嬖诘膯栴}是，閃爍頻率為1Hz，即每秒閃爍一次，對于觀察者來說可能不夠明顯。

3.編程題：編寫一個Arduino程序，實現以下功能：

-當按鈕按下時，舵機旋轉到0度位置。

-當按鈕保持按下狀態(tài)超過3秒時，舵機旋轉到90度位置。

-當按鈕釋放時，舵機返回到0度位置。

答案：Arduino程序如下（偽代碼）：

```cpp

intservoPin=9;

intbuttonPin=2;

unsignedlonglastDebounceTime=0;

unsignedlongdebounceDelay=3000;

intlastButtonState=HIGH;

intbuttonState=HIGH;

intservoPosition=0;

voidsetup(){

pinMode(servoPin,OUTPUT);

pinMode(buttonPin,INPUT_PULLUP);

}

voidloop(){

intreading=digitalRead(buttonPin);

if(reading!=lastButtonState){

lastDebounceTime=millis();

}

if((millis()-lastDebounceTime)>debounceDelay){

if(reading!=buttonState){

buttonState=reading;

if(buttonState==LOW){

servoPosition=0;

}

}

}

lastButtonState=reading;

if(buttonState==LOW){

servo.write(servoPosition);

}else{

servoPosition=0;

}

}

```

4.分析題：分析以下代碼片段，解釋其功能并說明可能存在的問題。

```cpp

voidsetup(){

Serial.begin(9600);

}

voidloop(){

Serial.print("Hello,World!");

delay(1000);

}

```

答案：該代碼片段的功能是通過串口輸出“Hello,World!”，每隔1秒輸出一次?？赡艽嬖诘膯栴}是，沒有進行串口輸出狀態(tài)的檢查，如果串口通信失敗，程序將無法檢測到。

5.創(chuàng)新題：設計一個基于Arduino的智能家居控制系統(tǒng)，實現以下功能：

-通過手機APP遠程控制家中的燈光、窗簾和空調。

-系統(tǒng)具備自動感應環(huán)境光線，根據光線強度自動調節(jié)燈光亮度的功能。

-系統(tǒng)具備遠程監(jiān)控功能，用戶可以通過手機APP查看家中實時畫面。

答案：設計思路如下：

-使用Arduino作為主控單元，連接WiFi模塊實現無線網絡連接。

-連接燈光、窗簾和空調的控制模塊，通過GPIO引腳控制設備開關。

-使用手機APP通過HTTP請求與Arduino通信，實現遠程控制功能。

-使用光敏傳感器檢測環(huán)境光線，通過Arduino處理數據后控制燈光亮度。

-使用攝像頭模塊捕捉家中畫面，通過WiFi傳輸至手機APP進行顯示。課堂小結，當堂檢測今天我們學習了《抽獎盒子——控制舵機》這一節(jié)，主要內容如下：

1.**舵機的基本原理**：我們了解到舵機是一種特殊的電機，通過接收PWM信號來控制旋轉角度，其