第1章 01认识“开源机器人”（教学设计）-初中信息技术九年级同步教学设计+视频+图片（苏科版2018）

认识“开源机器人” 课题：认识“开源机器人”（第2章 第1课时或第2课时） 一、学科核心素养 通过观看TED演讲增强关于“开源硬件”的信息认知，提升信息意识；通过与人的类比，解读“开源机器人”硬件各部分的功能，体验“开源机器人”处理信息的一般过程；通过分析问题、厘清算法，再编写程序、测试与调试的项目实践过程，体验利用“开源机器人”编程解决问题的一般过程，培养计算思维；通过“静态查错”与“修改调试”体验迭代与优化的思维品质，培养精益求精的工匠精神；通过项目拓展提升数字化学习与创新的能力。 二、教材分析 本课是第2章《机器人——智能电扇》“项目探索”部分的起始课，涉及“开源机器人”结构、工作原理、工作方式等知识，是对“开源机器人”软、硬件的整体认知，是后续有效完成“智能电扇”项目的前提和基础。 三、项目主题 认识“开源机器人”的硬件构成与软件平台，在实践中体验“开源机器人”的工作方式。 四、学情分析 本节课的教学对象为初中9年级学生，通过前面的学习，学生已经了解了机器人的定义及基本构成，并且能够使用“Scratch”图形化编程软件编写简单的小程序，这些都为本节课的学习打下良好的知识基础。9年级学生的思维方式正由形象思维初步向抽象思维转化，相较于被动地听讲，学生更愿意亲自动手操作实践，从“做中学”。此外，9年级的学生有一定的文本阅读能力、动手实践能力和常用软件操作能力，对新事物有着强烈的好奇心与求知欲，乐于探究，勇于实践。故而本节课设计组织学生利用自学材料和《学习任务单》等进行同伴协作、自主学习，以“先学后教”的方式提升学生的学习兴趣、学习专注力和成就感，提高课堂教学效率。 五、项目目标和教学要求 了解Arduino和用Arduino制作的作品，体会“开源”的优势以及科技的强大；了解“开源机器人”的硬件结构，能简述各部件的功能，能正确组装“开源机器人”，通过组装“开源机器人”学习开源硬件拼搭的一般方法；了解“开源机器人”的编程软件“xDing”，通过使用“xDing软件”编程控制开源机器人工作，体验“开源机器人”的工作原理和工作过程，体会程序对机器人的控制作用，同时激发兴趣与后续学习的强烈欲望。 六、教学重点与难点 １．重点 了解“开源机器人”的硬件构成和软件平台，能正确组装“开源机器人”，并通过编写程序控制“开源机器人”工作，厘清“开源机器人”的工作方式与工作过程。 2．难点 能领会且能描述“开源机器人”的工作原理。 七、教学方法与手段 自主探究法、合作学习法、任务驱动法。 八、课时安排 1课时。 九、项目准备 学生机器人、自学材料（《“开源机器人”之庐山真面目》、《“开源机器人”组装简易教程》、《“开源机器人”的工作方式》文档）。 十、活动过程 （一）项目引入，激发兴趣 教师播放Arduino创始人Massimo Banzi的一段TED演讲——《Arduino如何开启开源想象力》，引导学生观看视频，并描述对于Arduino的初步认知，认识Arduino“开源”以及“便于二次开发”的特点，同时引出本课课题——《认识“开源机器人”》。 （核心素养下的设计意图）真实的、极富感染力的TED演讲吸引学生的注意力并迅速集中到课堂中来，Arduino通过“开源”带来的各种超乎想象且极富个性的真实的作品，让学生迅速了解Arduino，增强信息认知、提升信息意识的同时，也激发学生后续学习“开源机器人”的兴趣与强烈欲望。 （二）项目实践1：探究“开源机器人”的硬件构成 学生以同伴小组为单位，探究“开源机器人”的硬件构成，并思考其信息处理过程。 1．找一找，填一填 学生以同伴小组为单位，阅读自学材料——《“开源机器人”之庐山真面目》，找一找“开源机器人”硬件各组成部件的位置，观察结构，思考原理，完成表1。 表1 开 源 机 器 人 基本构成 名 称 位置（底板/主控板/扩展板） 传感系统 （感觉器官） 请至少找到3种传感器 控制系统 （大脑） ATMEGA328P-AU单片机 执行系统 （四肢/嘴巴） 直流电机 LED灯 外接模块（接扩展板） 蜂鸣器 外接模块（接扩展板） （1）“传感系统”是机器人的感觉器官。请在“开源机器人”硬件上至少找到3种传感器，写出它们的名字，且能迅速指出其在“底板/主控板/扩展板”上的位置。 （2）“控制系统”是机器人的大脑。开源机器人采用“ATMEGA328P-AU”单片机作为其控制芯片。找一找“ATMEGA328P-AU”单片机在“开源机器人”的位置，体会其“集中央处理器、存储器、输入/输出端口于一体”的强大功能。 （3）“执行系统”是机器人的四肢和嘴巴。找一找直流电机、LED灯、蜂鸣器等部件，熟悉其外观。