第3章 01扫地机器人（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）

扫地机器人 课题：扫地机器人（第3章 第1课时或第2课时） 一、学科核心素养 通过扫地机器人项目活动，实践超声波传感器与舵机的工作方式，以提升学生信息技术学习应用能力。 二、教材分析 本课是苏科版信息技术9年级第3章中“项目探索”的内容。这节课学生将分析扫地机器人的构成，了解SG90舵机的工作原理，进一步掌握超声波传感器的应用，编写调试程序。在活动中进一步体验机器人项目的特点，制作扫地机器人，提高创新能力。 三、项目主题 认识SG90舵机、完成扫地机器人结构设计及完成程序编写调试等项目活动。 四、学情分析 9年级的学生已经掌握了程序编写的基本技能，对机器人充满好奇与兴趣，通过前面一段时间机器人的学习，接触了多种传感器，对他们的使用有初步的了解。在项目活动前，需要给学生提供生活中的应用案例，为项目推进打下基础。 五、项目目标和教学要求 理解环卫工作机械化、智能化的意义；了解生活中智能环卫设备，感受科技发展的价值；理解舵机的工作原理，能够利用舵机、扫地刷、积木结构件等搭建扫地机器人；掌握利用超声波传感器侦测障碍物进行避障；编写调试程序测试优化，让扫地机器人能实现智能扫地效果；思考如何加强扫地机器人的功能，以及其他类别的环卫机器人，培养学生的创新意识及创新能力，在这过程中进一步体验学习和应用机器人技术的乐趣。 六、教学重点与难点 １．重点 （1）舵机的原理以及安装方法。 （2）设计与调试扫地机器人。 2．难点 利用超声波传感器侦测障碍物，执行转弯动作，达到避障效果。 七、教学方法与手段 分组协同学习、任务驱动法。 八、课时安排 １课时。 九、项目准备 SG90舵机、扫地机器人积木结构件 十、活动过程 （一）项目导入 教师：播放相关环卫工作的视频。 提出问题： 1．你了解环卫工作吗？环卫工作的意义与价值是什么？ 2．环卫工人使用的工具一般有哪些，他们每天工作的时间是什么？ 3．如今科技迅猛发展，已在改变着各行各业，那环卫行业能否乘着东风走上智慧之路呢？ 学生回答。 教师：目前很多环卫工作者还在使用最传统、最简单的清扫工具，一把扫帚、一个簸箕。一名普通的街道环卫工人清扫地面的工作量相当巨大。 学生：设计扫地机器人来减轻他们的工作量。 引出课题：今天我们一起来制作“扫地机器人”。 （核心素养下的设计意图）从生活出发，从身边最简单的事出发，引导学生学会观察生活，用心体验生活；引导学生利用科技智慧，设计“扫地机器人”，为接下来的学习做铺垫。 （二）认识舵机 展示舵机的原理：舵机是一种带有角度反馈的、自动受控机。它将接收到的电压信号转化为电机轴上的角位移或角速度输出，能精准控制并保持角度，常用于需要角度不断变化并且需要保持的控制系统。 思考：在生活中舵机有哪些实际运用？ 展示一组舵机在生活中的应用实例，如停车场升降杆、航模等。 （核心素养下的设计意图）介绍舵机的工作原理，通过展示舵机在生活中的应用实例，开阔学生眼界，让学生对舵机的应用有更具体深刻的认识。 （三）项目体验 1．项目分析 结构分析：扫地机器人的执行部件由舵机和扫地刷组成；前方需要安装超声波传感器侦测障碍物，执行转弯动作，达到避障的效果。 程序分析： 图1 2．项目测试 图2 （核心素养下的设计意图）通过制作扫地机器人，进一步理解扫地机器人的工作原理；通过对机器人运行情况记录，学会测试优化程序。 （四）项目实践：制作扫地机器人 1．项目分析 舵机带动扫地刷进行清扫。 超声波传感器侦测障碍物，执行转弯动作，达到避障效果。 2．项目调试 准备环境：有障碍物与小纸屑的地面或者台面。 编写程序：将程序下载到机器人上。 运行调试：观察扫地机器人的清扫效果（纸屑以外的垃圾）以及是否可以成功避障，调试程序以达到想要的效果。 3．项目展示 各小组展示个性化的扫地机器人作品。 （核心素养下的设计意图）通过制作扫地机器人，让学生更灵活地应用舵机与超声波传感器制作个性化的机器人。 （五）项目创新设计：制作个性化扫地机器人 项目拓展：思考，扫地机器人实现了清扫垃圾，那么如何实现垃圾的收集呢？尝试运用今天学到的知识给今天制作的机器人增加功能？ （核心素养下的设计意图）在创新实践中调动学生主动探究机器人的积极性，发挥学生创造能力。 （六）项目小结 今天利用舵机与超声波传感器制作了扫地机器人，了解了舵机的工作原理，进一步掌握了超声波传感器的应用。使用舵机连接清洁刷，可以扫地，那么如果连接垃圾桶盖板，结合探测传感器，可以制作智能垃圾桶，利用课后时间试试吧！结合生活中的劳动保障，想一想，还可以制作哪些智能保洁机器人呢，让我们的生活更美好、更智慧！ （核心素养下的设计意图）总结提升，激发学生深入学习机器人知识的兴趣。 十一、项目评价及反思 记录学生参与的项目活动情况，并调整下一轮的设计过程。 表1 项目名称