《搭建简单行进机器人的设计与编程》教学设计

《搭建简单行进机器人的设计与编程》教学设计 教材 上海科技教育出版社 信息技术 八年级下册 单元 第一单元 初识人工智能 课题 活动二 与机器人对话 第2课时 搭建简单行进机器人的设计与编程 课型 新授 课时 1 教学目标 知识与能力 1.明确“走走停停”行进机器人的任务要求； 2.掌握机器人搭建所需模块及结构设计思路； 3.理解程序流程图与可视化编程的基本逻辑。 过程与方法 通过任务分析、流程图绘制、编程逻辑讨论，培养分析问题和规划设计的能力。 情感态度与价值观 激发对机器人搭建与编程的兴趣，培养严谨的设计思维和问题解决意识。 内容分析 教学重点 机器人的模块选择、结构设计思路；程序流程图与编程逻辑。 教学难点 理解各模块的协同作用；将任务要求转化为具体的程序指令。 教学 准备 多媒体课件（含机器人模块图、搭建步骤图、流程图） 任务单（含模块清单、流程图模板） 教学 教法 讲授法 探究法 教学过程 课堂教学实施设计 设计意图 任 务 导 入 机器人的“走走停停”挑战 1. 教师活动：展示任务要求——“机器人前进15秒→停止5秒→前进5秒→停止”，提问：“要完成这个任务，机器人需要具备哪些能力？需要哪些‘零件’？” 2. 学生活动：思考并回答，初步联想到“动力装置（电机）”“控制中心（控制器）”“电源”等。 通过具体任务明确学习目标，呼应课标“从真实问题出发”的理念，激发学生对“如何实现任务”的探究欲。 探 究 一 机器人的“身体”设计——模块选择与结构搭建 1. 模块分析：“零件”清单解读 教师活动：展示表1-2-3（控制器、闭环电机等模块），讲解各模块功能：控制器是“大脑”，电机提供动力，车轮实现移动，电池供电。强调左电机接端口A、右电机接端口B的连接规范。 2. 结构搭建：步骤拆解 教师活动：结合图1-2-24至1-2-30，分步演示搭建流程：安装电机→装车轮→制作万向轮→固定控制器→连接线路。提问：“为什么要安装万向轮？”（引导理解平衡与转向需求） 3. 小组讨论：“如果缺少万向轮，机器人会怎样？” 学生活动：讨论得出“可能无法平稳转向，行进路线偏移”，加深对结构设计合理性的理解。 通过“功能讲解+步骤演示”，帮助学生掌握结构设计的逻辑；小组讨论强化对“结构影响功能”的认知，落实课标“工程思维”培养。 探 究 二 机器人的“大脑”规划——程序设计与流程图 1. 流程图绘制：任务拆解 教师活动：展示图1-2-31，讲解流程图符号（开始/结束、动作、等待），引导学生将任务拆解为“前进15秒→停止→等待5秒→前进5秒→停止”的步骤，强调时间参数的重要性。 学生活动：在任务单上模仿绘制流程图，标注各步骤的时间设置。 2. 编程逻辑：指令与参数 教师活动：结合图1-2-32至1-2-34，讲解可视化编程步骤：拖入“移动”指令→设置电机参数（前进、功率50%、时间15秒）→添加“停止”“等待”指令→重复设置后续动作。对比表1-2-4，说明“前进”与“停止”的参数差异。 3. 思考：“若实现后退，电机参数需如何调整？” 学生活动：讨论得出“转向设为‘向后’”，理解参数设置对功能的影响。 流程图是编程的基础，通过绘制与解读培养逻辑思维；参数调整的思考呼应课标“计算思维”培养，让学生理解“指令与结果”的关联。 总结 从设计到编程的“全流程” 1. 教师活动：梳理核心流程——明确任务→选模块→搭结构→画流程图→编程序，强调“每一步都需严谨，否则会影响机器人运行”。 2. 学生活动：回顾本节课重点，标记自己有疑问的环节（如“电机端口连接”“等待指令设置”）。 构建“设计→执行”的完整认知，为下节课的上机操作铺垫，培养系统规划意识。 二次备课调整 1. 针对“结构搭建步骤”理解困难：增加3D动画演示，直观展示各零件的安装顺序和连接方式，降低空间想象难度。 2. 对流程图绘制：为基础薄弱学生提供“填空式流程图模板”（已标注主要步骤，仅需填写时间参数），减少绘制压力。 教 学 反 思 1. 成功之处： 通过任务驱动和分步讲解，学生对机器人的模块功能、搭建步骤及编程逻辑有了清晰认知；流程图绘制和参数调整的思考环节，有效培养了逻辑思维。 2. 不足之处： 部分学生对“电机端口与程序指令的对应关系”理解模糊；流程图中“等待”与“停止”的区别易混淆。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$