《第二單元 指揮機(jī)器人行動(dòng) 12 聲波測(cè)距避障礙》教學(xué)設(shè)計(jì)-2024-2025學(xué)年泰山版信息技術(shù)（2018）第三冊(cè)

《第二單元指揮機(jī)器人行動(dòng)12聲波測(cè)距避障礙》教學(xué)設(shè)計(jì)-2024-2025學(xué)年泰山版信息技術(shù)（2018）第三冊(cè)學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級(jí)授課地點(diǎn)教具教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容：《第二單元指揮機(jī)器人行動(dòng)12聲波測(cè)距避障礙》。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系：本節(jié)課基于學(xué)生已掌握的機(jī)器人編程基礎(chǔ)，通過學(xué)習(xí)聲波測(cè)距避障礙技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，提高編程能力和創(chuàng)新思維。教材內(nèi)容與泰山版信息技術(shù)（2018）第三冊(cè)第二單元相關(guān)。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、問題解決和創(chuàng)新實(shí)踐能力。通過聲波測(cè)距避障礙的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠理解算法設(shè)計(jì)的基本原理，提高邏輯推理和編程能力。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的信息意識(shí)，讓學(xué)生意識(shí)到信息技術(shù)在解決實(shí)際問題中的重要性，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的興趣和信心。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)：

學(xué)生在此前已學(xué)習(xí)過基本的機(jī)器人編程知識(shí)，包括機(jī)器人編程語言的基礎(chǔ)語法、控制語句、循環(huán)結(jié)構(gòu)等。此外，學(xué)生還具備簡(jiǎn)單的邏輯思維能力和初步的編程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

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(duì)機(jī)器人編程充滿好奇心，學(xué)習(xí)興趣濃厚。他們具備一定的動(dòng)手能力和問題解決能力，能夠在教師的引導(dǎo)下嘗試解決編程問題。學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格以動(dòng)手實(shí)踐和合作學(xué)習(xí)為主，他們傾向于通過實(shí)際操作來加深對(duì)知識(shí)的理解。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

學(xué)生在學(xué)習(xí)聲波測(cè)距避障礙時(shí)，可能會(huì)遇到以下困難和挑戰(zhàn)：理解聲波測(cè)距的原理和算法；將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際編程中；調(diào)試和優(yōu)化程序以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。此外，學(xué)生可能對(duì)復(fù)雜邏輯的理解和編程技能的提升存在困難，需要教師提供適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和幫助。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有泰山版信息技術(shù)（2018）第三冊(cè)教材，以供查閱相關(guān)內(nèi)容。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與聲波測(cè)距避障礙相關(guān)的圖片、圖表和視頻，以幫助學(xué)生理解概念和操作過程。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備機(jī)器人模型、聲波傳感器等實(shí)驗(yàn)器材，并確保其完整性和安全性。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，安排實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，以便學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作和交流。教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課

1.老師說：同學(xué)們，今天我們來學(xué)習(xí)一個(gè)新的內(nèi)容——《第二單元指揮機(jī)器人行動(dòng)12聲波測(cè)距避障礙》。在開始之前，請(qǐng)同學(xué)們回憶一下我們之前學(xué)過的機(jī)器人編程知識(shí)，以及我們?cè)诰幊踢^程中遇到的問題和解決方法。

2.學(xué)生回顧已學(xué)知識(shí)，并分享自己的經(jīng)驗(yàn)和遇到的問題。

二、新課講授

1.老師說：今天我們要學(xué)習(xí)的是聲波測(cè)距避障礙技術(shù)。首先，請(qǐng)同學(xué)們看大屏幕，我給大家展示一下聲波測(cè)距避障礙的工作原理。

2.老師展示聲波測(cè)距避障礙的原理圖，并解釋聲波是如何在空氣中傳播的。

3.老師說：接下來，我們來看一下聲波測(cè)距避障礙的編程步驟。首先，我們需要設(shè)置聲波傳感器的初始狀態(tài)，然后通過編程讓機(jī)器人發(fā)出聲波，并接收反射回來的聲波。

4.老師展示聲波測(cè)距避障礙的編程代碼，并解釋代碼中的關(guān)鍵語句和函數(shù)。

5.老師說：現(xiàn)在，請(qǐng)同學(xué)們跟我一起完成聲波測(cè)距避障礙的編程練習(xí)。首先，我們需要設(shè)置聲波傳感器的初始狀態(tài)，然后編寫代碼讓機(jī)器人發(fā)出聲波，并接收反射回來的聲波。

6.學(xué)生跟隨老師的步驟進(jìn)行編程練習(xí)，老師巡回指導(dǎo)。

7.老師說：完成編程后，我們來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。請(qǐng)同學(xué)們按照以下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

a.將機(jī)器人放置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，確保機(jī)器人與聲波傳感器連接正常。

b.編譯并運(yùn)行程序，觀察機(jī)器人是否能夠正確地發(fā)出聲波并避開障礙物。

c.如果實(shí)驗(yàn)不成功，請(qǐng)同學(xué)們分析原因，并嘗試修改程序。

8.學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，老師巡回指導(dǎo)。

三、課堂練習(xí)

1.老師說：同學(xué)們，現(xiàn)在我們來做一個(gè)課堂練習(xí)。請(qǐng)根據(jù)以下要求，編寫一個(gè)程序，讓機(jī)器人沿著直線行走，并避開障礙物。

2.學(xué)生根據(jù)要求編寫程序，老師巡回指導(dǎo)。

3.老師說：完成練習(xí)后，請(qǐng)同學(xué)們展示自己的程序，并說明程序的工作原理。

4.學(xué)生展示程序，老師點(diǎn)評(píng)并總結(jié)。

四、課堂小結(jié)

1.老師說：今天我們學(xué)習(xí)了聲波測(cè)距避障礙技術(shù)，同學(xué)們掌握了聲波測(cè)距避障礙的原理和編程方法。希望大家能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生活中，解決實(shí)際問題。

2.學(xué)生總結(jié)今天所學(xué)內(nèi)容，并分享自己的收獲。

3.老師說：今天的課程到此結(jié)束，請(qǐng)同學(xué)們課后復(fù)習(xí)今天所學(xué)內(nèi)容，并嘗試自己編寫一些有趣的機(jī)器人程序。

4.學(xué)生離開教室，結(jié)束本節(jié)課。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-機(jī)器人編程競(jìng)賽信息：介紹國(guó)內(nèi)外機(jī)器人編程競(jìng)賽的相關(guān)信息，如RoboCup、FIRSTRobotics等，這些競(jìng)賽能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的編程技能和團(tuán)隊(duì)合作能力。

-機(jī)器人編程教程：推薦一些適合學(xué)生自學(xué)的高級(jí)編程教程，如使用Python進(jìn)行機(jī)器人編程的教程，這些資源可以幫助學(xué)生深入理解編程語言和算法。

-機(jī)器人歷史與發(fā)展：提供關(guān)于機(jī)器人歷史和發(fā)展的資料，讓學(xué)生了解機(jī)器人技術(shù)的起源、發(fā)展過程以及未來的趨勢(shì)，增加學(xué)生對(duì)科技發(fā)展的認(rèn)識(shí)。

2.拓展建議：

-編程實(shí)踐項(xiàng)目：鼓勵(lì)學(xué)生參與一些實(shí)際的編程項(xiàng)目，如設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的智能家居系統(tǒng)，或者制作一個(gè)能夠完成特定任務(wù)的機(jī)器人。這些項(xiàng)目可以幫助學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中，提高他們的解決問題的能力。

-創(chuàng)新思維訓(xùn)練：組織一些創(chuàng)新思維訓(xùn)練活動(dòng)，如頭腦風(fēng)暴、思維導(dǎo)圖等，幫助學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)造性思維，這對(duì)于他們未來在機(jī)器人編程領(lǐng)域的發(fā)展至關(guān)重要。

-團(tuán)隊(duì)合作實(shí)踐：通過小組合作的方式，讓學(xué)生在編程過程中學(xué)會(huì)溝通和協(xié)作?？梢栽O(shè)計(jì)一些需要團(tuán)隊(duì)合作才能完成的編程任務(wù)，如設(shè)計(jì)一個(gè)多機(jī)器人協(xié)同工作的系統(tǒng)。

-機(jī)器人編程社區(qū)：引導(dǎo)學(xué)生加入機(jī)器人編程社區(qū)，如在線論壇、社交媒體群組等，這樣他們可以與其他編程愛好者交流心得，分享經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也能夠了解最新的編程技術(shù)和趨勢(shì)。

-實(shí)地考察學(xué)習(xí)：組織學(xué)生參觀機(jī)器人制造企業(yè)或研究機(jī)構(gòu)，讓學(xué)生親身感受機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和職業(yè)規(guī)劃。

-編程比賽準(zhǔn)備：對(duì)于有意愿參加編程比賽的學(xué)生，提供專門的培訓(xùn)和指導(dǎo)，包括算法優(yōu)化、編程技巧提升等，幫助他們提高在比賽中的競(jìng)爭(zhēng)力。

-跨學(xué)科學(xué)習(xí)：鼓勵(lì)學(xué)生探索機(jī)器人編程與其他學(xué)科的結(jié)合，如數(shù)學(xué)、物理、電子工程等，這樣可以拓寬學(xué)生的知識(shí)面，提高他們的綜合能力。典型例題講解例題1：

機(jī)器人A以2米/秒的速度向機(jī)器人B移動(dòng)，B以1米/秒的速度向A移動(dòng)，兩機(jī)器人相向而行，求它們相遇前共行進(jìn)了多少秒？

解答：

設(shè)它們相遇前共行進(jìn)了t秒。

則A行進(jìn)了2t米，B行進(jìn)了1t米。

因?yàn)樗鼈兿嘞蚨校运鼈冃羞M(jìn)的總距離是它們各自的行進(jìn)距離之和，即2t+1t=3t米。

假設(shè)它們?cè)谄瘘c(diǎn)距離為D米，則有：

3t=D

解得：

t=D/3

如果D為30米，那么：

t=30/3=10秒

所以，它們相遇前共行進(jìn)了10秒。

例題2：

一個(gè)機(jī)器人從點(diǎn)A出發(fā)，以1米/秒的速度向東移動(dòng)，同時(shí)另一個(gè)機(jī)器人從點(diǎn)B出發(fā)，以1.5米/秒的速度向西移動(dòng)。兩機(jī)器人相向而行，如果它們相遇點(diǎn)距離A點(diǎn)4米，求兩機(jī)器人相遇所需的時(shí)間。

解答：

設(shè)兩機(jī)器人相遇所需的時(shí)間為t秒。

則機(jī)器人A行進(jìn)了1t米，機(jī)器人B行進(jìn)了1.5t米。

因?yàn)樗鼈兿嘞蚨?，所以它們行進(jìn)的總距離是它們各自的行進(jìn)距離之和。

根據(jù)題意，它們相遇點(diǎn)距離A點(diǎn)4米，所以：

1t+1.5t=4

2.5t=4

解得：

t=4/2.5

t=1.6秒

所以，兩機(jī)器人相遇所需的時(shí)間是1.6秒。

例題3：

機(jī)器人C以3米/秒的速度向東北方向移動(dòng)，同時(shí)機(jī)器人D以4米/秒的速度向西北方向移動(dòng)。如果兩機(jī)器人同時(shí)從同一點(diǎn)出發(fā)，求它們相遇所需的時(shí)間。

解答：

由于機(jī)器人C和D分別向東北和西北方向移動(dòng)，它們的移動(dòng)方向相互垂直，可以將其視為直角三角形的兩個(gè)直角邊。

設(shè)兩機(jī)器人相遇所需的時(shí)間為t秒。

則機(jī)器人C行進(jìn)了3t米，機(jī)器人D行進(jìn)了4t米。

根據(jù)勾股定理，它們相遇時(shí)的距離等于直角三角形的斜邊長(zhǎng)度，即：

(3t)^2+(4t)^2=(5t)^2

9t^2+16t^2=25t^2

25t^2=25t^2

這是一個(gè)恒等式，說明我們的設(shè)定是正確的。

因此，兩機(jī)器人相遇所需的時(shí)間t可以是任意值，因?yàn)樗鼈兊囊苿?dòng)方向相互垂直，它們始終會(huì)相遇。

例題4：

機(jī)器人E以2米/秒的速度向南移動(dòng)，同時(shí)機(jī)器人F以3米/秒的速度向北移動(dòng)。如果它們同時(shí)從同一點(diǎn)出發(fā)，求它們相遇所需的時(shí)間。

解答：

機(jī)器人E和F的移動(dòng)方向相反，它們的移動(dòng)速度分別為2米/秒和3米/秒。

設(shè)它們相遇所需的時(shí)間為t秒。

則機(jī)器人E行進(jìn)了2t米，機(jī)器人F行進(jìn)了3t米。

因?yàn)樗鼈兿嘞蚨?，所以它們行進(jìn)的總距離是它們各自的行進(jìn)距離之和。

它們相遇時(shí)，總距離等于它們的初始距離，即：

2t+3t=初始距離

5t=初始距離

如果初始距離為10米，那么：

5t=10

解得：

t=10/5

t=2秒

所以，它們相遇所需的時(shí)間是2秒。

例題5：

機(jī)器人G以1米/秒的速度向東南方向移動(dòng)，同時(shí)機(jī)器人H以1.2米/秒的速度向西北方向移動(dòng)。如果它們同時(shí)從同一點(diǎn)出發(fā)，求它們相遇所需的時(shí)間。

解答：

機(jī)器人G和H的移動(dòng)方向是斜向的，且相互垂直。

設(shè)兩機(jī)器人相遇所需的時(shí)間為t秒。

則機(jī)器人G行進(jìn)了1t米，機(jī)器人H行進(jìn)了1.2t米。

根據(jù)勾股定理，它們相遇時(shí)的距離等于直角三角形的斜邊長(zhǎng)度，即：

(1t)^2+(1.2t)^2=(斜邊長(zhǎng)度)^2

t^2+1.44t^2=(斜邊長(zhǎng)度)^2

2.44t^2=(斜邊長(zhǎng)度)^2

由于它們是向相反方向移動(dòng)的，斜邊長(zhǎng)度實(shí)際上就是它們移動(dòng)的總距離，即：

2.44t^2=初始距離

如果初始距離為5米，那么：

2.44t^2=5

t^2=5/2.44

t≈1.035秒

所以，它們相遇所需的時(shí)間大約是1.035秒。課堂1.課堂評(píng)價(jià)：

-提問環(huán)節(jié)：在課堂教學(xué)中，我將通過提問的方式，檢查學(xué)生對(duì)聲波測(cè)距避障礙原理的理解程度。我會(huì)設(shè)計(jì)一系列問題，如“聲波測(cè)距避障的原理是什么？”“如何通過編程實(shí)現(xiàn)聲波測(cè)距避障？”“在編程過程中，需要注意哪些問題？”等。通過學(xué)生的回答，我可以評(píng)估他們對(duì)知識(shí)的掌握情況，并及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略。

-觀察學(xué)生參與度：在實(shí)驗(yàn)和編程練習(xí)環(huán)節(jié)，我會(huì)密切觀察學(xué)生的參與情況，包括他們的操作是否熟練、是否能夠獨(dú)立解決問題、是否能夠與同學(xué)有效合作等。這些觀察可以幫助我了解學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

-課堂測(cè)試：為了全面評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，我會(huì)在課程結(jié)束時(shí)進(jìn)行一次小測(cè)驗(yàn)。測(cè)試內(nèi)容將包括對(duì)聲波測(cè)距避障原理的理解、編程代碼的編寫和實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)確性。通過測(cè)試結(jié)果，我可以了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，并為后續(xù)教學(xué)提供參考。

2.作業(yè)評(píng)價(jià)：

-認(rèn)真批改作業(yè)：我會(huì)對(duì)學(xué)生的編程作業(yè)進(jìn)行認(rèn)真批改，包括代碼的正確性、程序的運(yùn)行效果以及代碼的可讀性。在批改過程中，我會(huì)注意學(xué)生的編程習(xí)慣和思維方式，并在作業(yè)上給出詳細(xì)的評(píng)語和建議。

-及時(shí)反饋：對(duì)于