2023-2024學年天津市中小學生mixly創(chuàng)意編程 第18課 自動跟隨小車-教學設計

2023-2024學年天津市中小學生mixly創(chuàng)意編程第18課自動跟隨小車-教學設計課題：科目：班級：課時：計劃1課時教師：單位：一、課程基本信息1.課程名稱：Mixly創(chuàng)意編程

2.教學年級和班級：八年級1班

3.授課時間：2023年10月25日星期三第2節(jié)課

4.教學時數(shù)：1課時二、核心素養(yǎng)目標分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學生的計算思維、問題解決能力和創(chuàng)新實踐能力。通過學習自動跟隨小車編程，學生能夠理解傳感器的工作原理，運用編程邏輯實現(xiàn)小車自動跟隨功能，從而提升學生的邏輯思維能力、編程技能和實際操作能力。同時，鼓勵學生在實踐中探索和改進，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和團隊協(xié)作精神。三、教學難點與重點1.教學重點，

①理解紅外傳感器的工作原理及其在自動跟隨小車中的應用。

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)紅外傳感器的信號進行跟隨運動。

③學會使用循環(huán)和條件語句來控制小車的行為，實現(xiàn)自動跟隨的功能。

2.教學難點，

①紅外傳感器信號的讀取與處理，包括如何識別信號強度變化并轉換為小車轉向的控制指令。

②編程邏輯的復雜性，學生需要理解并應用邏輯判斷來處理多傳感器輸入和復雜路徑跟隨。

③小車實際操作中的調試與優(yōu)化，學生需要學會如何調整程序參數(shù)和傳感器位置，以實現(xiàn)精確的跟隨效果。四、教學方法與手段教學方法：

1.實驗法：通過實際操作小車，讓學生親身體驗編程控制的過程，增強學習效果。

2.討論法：引導學生分組討論紅外傳感器的應用和編程邏輯，培養(yǎng)合作學習的能力。

3.演示法：教師演示編程過程和調試技巧，為學生提供直觀的學習參考。

教學手段：

1.多媒體教學：利用PPT展示編程步驟和原理，幫助學生理解抽象概念。

2.Mixly編程軟件：使用Mixly軟件進行編程教學，方便學生直觀地看到代碼與小車動作的對應關系。

3.紅外傳感器和編程小車：提供實物教學工具，讓學生在實際操作中學習編程控制。五、教學過程1.導入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：通過展示自動跟隨小車的視頻片段，激發(fā)學生對編程和機器人技術的興趣。

-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.詳細講解紅外傳感器的工作原理，包括發(fā)射和接收信號的原理。

2.介紹Mixly編程軟件中與紅外傳感器相關的模塊和函數(shù)。

3.講解如何編寫程序使小車根據(jù)紅外傳感器的信號進行轉向。

-舉例說明：

1.通過實際案例展示如何設置紅外傳感器的閾值和響應速度。

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。

-互動探究：

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

2.學生分組進行實驗，嘗試調整傳感器位置和程序參數(shù)，觀察效果。

3.實踐操作（約30分鐘）

-學生活動：

1.學生根據(jù)所學知識，嘗試編寫控制小車跟隨的Mixly程序。

2.學生組裝小車，連接紅外傳感器，并進行初步調試。

-教師指導：

1.教師巡視指導，解答學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試工具，幫助學生排除程序錯誤。

4.鞏固練習（約20分鐘）

-學生活動：

1.學生獨立完成小車跟隨路徑的編程和調試。

2.學生嘗試設計更復雜的跟隨路徑，提高編程難度。

-教師指導：

1.教師提供反饋，指出學生在編程和調試中的優(yōu)點和不足。

2.教師針對學生的不同需求，提供個性化的指導。

5.總結與反思（約5分鐘）

-學生總結：學生分享自己的學習心得，總結本節(jié)課的主要知識點。

-教師總結：教師對本節(jié)課的內容進行總結，強調重點和難點，并對學生的表現(xiàn)給予評價。

-反思與改進：教師引導學生反思學習過程中的問題，提出改進措施，為下一節(jié)課做好準備。六、學生學習效果學生學習效果主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.編程技能的提升：

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

-學生學會了使用傳感器模塊和邏輯控制語句，能夠將理論知識應用于實際編程中。

-學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，提高了編程的實用性和創(chuàng)造性。

2.傳感器原理的理解：

-學生通過實際操作紅外傳感器，深入理解了傳感器的工作原理和信號處理方法。

-學生學會了如何根據(jù)傳感器信號調整程序參數(shù)，實現(xiàn)精確的控制效果。

-學生對傳感器在機器人技術中的應用有了更直觀的認識，為后續(xù)學習相關技術奠定了基礎。

3.實踐操作能力的增強：

-學生在組裝和調試小車過程中，提高了動手實踐能力，學會了使用工具和設備。

-學生通過解決實際問題，培養(yǎng)了獨立思考和解決問題的能力。

-學生在團隊合作中，學會了溝通協(xié)作，提高了團隊協(xié)作能力。

4.創(chuàng)新意識和創(chuàng)造力的培養(yǎng)：

-學生在完成小車跟隨任務的過程中，不斷嘗試和改進，培養(yǎng)了創(chuàng)新意識和創(chuàng)造力。

-學生通過設計復雜的跟隨路徑，提高了編程難度，鍛煉了創(chuàng)新思維。

-學生在課程結束后，能夠提出自己的創(chuàng)意，嘗試設計更多有趣的機器人項目。

5.科學素養(yǎng)的提高：

-學生通過學習編程和機器人技術，對科學知識有了更深入的了解，提高了科學素養(yǎng)。

-學生學會了如何將科學原理應用于實際生活中，培養(yǎng)了科學精神和實踐能力。

-學生在課程中培養(yǎng)了嚴謹?shù)膶W術態(tài)度和良好的學習習慣。

6.跨學科知識的融合：

-學生在課程中學習了編程、電子、機械等多學科知識，實現(xiàn)了跨學科知識的融合。

-學生通過綜合運用所學知識，提高了綜合運用能力，為未來的學習和工作打下了基礎。

-學生在課程中學會了如何將不同學科的知識相結合，為解決實際問題提供了思路。七、反思改進措施反思改進措施（一）教學特色創(chuàng)新

1.實踐與理論相結合：我們的教學特色之一就是注重理論與實踐的結合。比如，在教授自動跟隨小車編程時，我們不僅講解編程邏輯，還讓學生親手組裝和調試小車，這樣學生能夠更直觀地理解理論知識的應用。

2.創(chuàng)設問題情境：另一個特色是我們在教學中創(chuàng)設問題情境，讓學生在解決問題的過程中學習。例如，在編程小車跟隨路徑時，我們設計了一系列的挑戰(zhàn)，讓學生在實踐中學習如何優(yōu)化程序和傳感器設置。

反思改進措施（二）存在主要問題

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

2.實踐操作時間不足：在實際操作環(huán)節(jié)，由于時間限制，部分學生可能沒有足夠的時間來完成所有的實驗，這影響了他們的學習效果。

3.評價方式單一：目前我們主要依靠學生的作品來評價他們的學習成果，這種方式可能不能全面反映學生的實際能力，我們需要探索更多元化的評價方法。

反思改進措施（三）

1.個性化教學：針對學生基礎差異大的問題，我們可以實施個性化教學計劃，為不同水平的學生提供適合他們的學習資源和指導。

2.增加實踐操作時間：我們可以通過合理安排課程內容和時間，確保每個學生都有足夠的時間進行實踐操作，這樣可以提高他們的動手能力和解決問題的能力。

3.多元化評價方法：為了更全面地評價學生的學習成果，我們可以引入課堂表現(xiàn)、小組合作、項目報告等多種評價方式，這樣可以更準確地反映學生的學習情況和能力水平。八、課后作業(yè)1.實踐作業(yè)：

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

-知識點：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)

#設置紅外傳感器閾值

sensor.setThreshold(閾值)

whileTrue:

#讀取紅外傳感器信號

signal=sensor.read()

ifsignal<閾值:

#遇到障礙物，小車停止

小車.stop()

else:

#障礙物移除，小車繼續(xù)前進

小車.forward()

```

2.分析題：

-任務：分析以下代碼片段，解釋程序執(zhí)行過程中的步驟和結果。

```python

foriinrange(1,6):

ifi%2==0:

print("偶數(shù):",i)

```

-知識點：循環(huán)、條件判斷。

-答案示例：

程序將執(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。

-結果：打印出“偶數(shù):2”和“偶數(shù):4”。

3.編程題：

-任務：編寫一個程序，使小車在直線軌道上前進，并在遇到一個特定距離的彎道時自動轉向。

-知識點：傳感器讀取、距離計算、轉向控制。

-答案示例：

```python

#初始化距離傳感器

distance_sensor=距離傳感器(端口)

#設置轉向距離閾值

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，小車轉向

小車.turn_left()

else:

#距離大于等于閾值，小車繼續(xù)前進

小車.forward()

```

4.創(chuàng)新題：

-任務：設計一個程序，使小車能夠識別不同的顏色，并在遇到特定顏色時做出反應。

-知識點：顏色傳感器讀取、顏色識別、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:

#檢測到目標顏色，小車停止

小車.stop()

else:

#沒有檢測到目標顏色，小車繼續(xù)前進

小車.forward()

```

5.應用題：

-任務：編寫一個程序，使小車能夠避開一個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。

-知識點：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)

#設置紅外傳感器閾值

sensor.setThreshold(閾值)

whileTrue:

#讀取紅外傳感器信號

signal=sensor.read()

ifsignal<閾值:

#遇到障礙物，小車轉向避開

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

小車.forward()

```內容邏輯關系1.本文重點知識點

①紅外傳感器的工作原理及在編程中的應用

②Mixly編程軟件的基本操作及傳感器