3.3搭建模块化机器人（教案）2025-2026学年苏教版六年级信息科技上册

该小学信息科技教学设计聚焦模块化机器人概念、核心模块功能及轮式机器人“选模块-组装-连接-编程-测试-升级”完整流程。课堂导入从学生熟悉的扫地机器人、无人机等生活实例切入，展示图片视频引导观察组成与运动，搭建从生活到理论的学习支架。 特色以“做中学”驱动，通过小组分工搭建轮式机器人、编程调试行走及模块升级（如换大轮提速），培养计算思维与数字化学习能力。学生在实操中体验问题解决流程，教师可依托清晰步骤与实操案例高效教学，助力学生提升动手实践与创新协作能力。

课题 搭建模块化机器人 主备课人 LIJUN 总课时 审核人 备课时间 课型 信息技术常规课 使用人 上课时间 内容 1.模块化机器人的概念：由独立封装、功能专一的模块组成，可按需组合、灵活升级的机器人类型。 2.核心模块认知：驱动模块（足、翼、轮）、控制模块（控制器）、执行模块（电机、行走轮）、传感模块（线传感器、距离传感器）的功能与用途。 3.轮式机器人搭建：模块选型、机械组装、电路连接的具体方法。 4.基础编程：编程软件的基础操作，控制机器人行走、响应传感器信号的简单程序编写。 5.模块升级：通过更换或添加模块优化机器人功能的思路与方法。 教学 目标 1.核心素养：理解模块化设计在机器人搭建中的核心作用，培养基于问题解决的计算思维；能运用数字化工具和模块化思想完成机器人搭建与编程，提升数字化学习与创新能力；认识模块化设计对资源节约、高效创新的社会价值，树立信息社会责任。 2.知识与技能：掌握模块化机器人的概念及核心模块的功能，理解“模块选型—组装—编程—测试—升级”的完整流程，学会搭建轮式机器人并编写基础控制程序，能根据功能需求选择合适的传感器模块。 3.过程与方法：通过小组合作、动手实操、问题探究等方式，体验模块化机器人从设计到运行的全流程，提升动手实践和团队协作能力。 4.情感态度与价值观：感受模块化设计的灵活性与创新性，激发对科技探索的兴趣，增强团队合作意识和创新自信心。 教学 重点 1.理解模块化机器人的概念及核心模块（控制器、电机、传感器等）的功能。 2.掌握轮式机器人的搭建步骤和基础编程方法。 3.能根据目标功能选择对应的传感器模块并正确连接。 教学 难点 1.运用模块化思想自主规划机器人的模块组合与搭建方案。 2.编程与硬件的协同调试，解决机器人运行中的常见问题（如行走偏移、传感器失灵等）。 教具 准备 多媒体课件（含不同类型机器人图片、模块化组件示意图、搭建步骤动画）、模块化机器人组件套装（行走轮、电机、控制器、线传感器、距离传感器、支架、连接线等） 教 学 过 程 一、导入新课 教师活动： 提问“同学们，你们在生活中见过哪些机器人？它们能完成什么任务？这些机器人可能是由什么部分组成的？”，展示扫地机器人、无人机、人形机器人的实物图片和工作视频，引导学生观察机器人的运动方式和组成部件，进而引出课题“搭建模块化机器人”，告知本节课将亲手搭建能完成特定任务的机器人。 学生活动： 积极分享见过的机器人及功能，认真观察图片和视频，思考机器人的组成与运动原理，对搭建实践产生兴趣。 学生预回答： 预回答1：“我见过扫地机器人，能自动打扫卫生，底部有轮子”； 预回答2：“无人机是飞行机器人，有螺旋桨，能飞起来拍照”； 预回答3：“人形机器人有头、身体和腿，能像人一样走路”； 预回答4：“机器人应该是由很多不同的零件拼起来的，每个零件有不同作用”。 设计意图： 从学生熟悉的生活场景切入，通过直观的视觉素材激发学习兴趣，引导学生主动思考机器人的组成与功能关联，为模块化概念的讲解做好铺垫。 二、讲授新课 （一）认识模块化机器人的概念与核心模块 教师活动： 1.结合导入环节的机器人案例，讲解“模块化机器人是由多个独立封装、具有特定功能的模块组成，我们可以根据想要实现的功能，选择不同的模块快速组装，还能随时更换模块升级功能”； 2.展示驱动模块（足、翼、轮）、控制器、电机、线传感器、距离传感器的实物和示意图，逐一介绍各模块的功能：驱动模块决定机器人运动方式，控制器是“大脑”负责接收指令，电机驱动执行部件运动，传感器负责收集环境信息。 学生活动： 认真倾听讲解，观察实物模块和示意图，记录不同模块的名称与功能，尝试将模块与机器人的具体功能对应起来。 学生预回答： 预回答1：“人形机器人用足作为驱动模块，用来实现行走功能”； 预回答2：“无人机的螺旋桨就是翼形驱动模块，能提供升力让它飞行”； 预回答3：“控制器就像机器人的大脑，要连接所有模块才能控制它们工作”；预回答4：“线传感器应该能检测地面的线条，帮机器人沿着线走”。 设计意图： 通过实物观察和功能讲解，让学生建立模块化机器人的核心认知，明确各模块的作用与关联，为后续搭建和编程奠定理论基础。 （二）搭建轮式机器人 教师活动： 1.明确本环节任务是搭建能直线行走的轮式机器人，讲解搭建流程“选模块—组装—连接”； 2.演示模块选型：选择2个行走轮、1个电机、1个控制器、1个支架作为核心组件； 3.分步演示机械组装：将电机固定在支架上，安装行走轮，确保轮子转动灵活；演示电路连接：用连接线将电机与控制器的对应接口连接，强调“接口对准、插紧不拔”的注意事项； 4.分发组件套装，巡视指导各小组操作，及时纠正组装错误。 学生活动： 小组分工，一人负责选模块，两人合作组装机械结构，一人负责连接电路，严格按照教师演示的步骤操作，遇到问题及时向老师或同学请教。 学生预回答： 预回答1：“我们选了两个大小一样的行走轮，这样机器人走路不会歪”； 预回答2：“组装时要把电机螺丝拧紧，不然轮子转的时候会松动”； 预回答3：“连接线要插在控制器标有‘电机’的接口上，不能插错”； 预回答4：“我们的轮子安装好了，用手转一下能灵活转动，连接也没问题”。 设计意图： 通过分步演示降低实操难度，明确搭建的关键要点，培养学生的动手实践能力和小组分工协作意识，确保学生掌握模块化机器人的基础搭建方法。 （三）基础编程与测试运行 教师活动： 1.打开编程软件，演示软件的基础操作：新建项目、添加机器人设备、拖拽指令块（如“电机正转”“设置速度”“延时停止”）； 2.指导学生编写“机器人直线行走3秒后停止”的简单程序，讲解程序下载到控制器的方法； 3.组织学生测试机器人运行效果，针对常见问题（如行走偏移、不启动）进行指导：行走偏移可能是轮子安装不平行，不启动可能是连接线松动或程序指令错误。 学生活动： 认真学习编程软件操作，小组合作编写程序，将程序下载到控制器后进行测试，观察机器人运行情况，尝试自主排查并解决出现的问题。 学生预回答： 预回答1：“我们的程序是让两个电机都正转，速度设为50，延时3秒”； 预回答2：“机器人能走起来，但有点往左边偏，可能是右边的轮子没拧紧”；预回答3：“我们的机器人没反应，检查后发现连接线没插紧，重新插好就好了”； 预回答4：“测试成功了！机器人能直线走3秒后准确停止”。 设计意图： 将编程与硬件结合，让学生体验“编程控制硬件”的完整流程，培养数字化学习能力，通过问题排查提升解决实际问题的能力。 （四）选择传感器模块实现特定功能 教师活动： 1.提出新任务“让机器人能沿着地面的线条走（巡线）或遇到障碍物自动停下（避障）”，提问“要实现这两个功能，分别需要什么传感器模块？它们能帮机器人实现什么？”； 2.展示线传感器和距离传感器的实物，讲解功能：线传感器能检测地面黑白线条的差异，距离传感器能测量与障碍物的距离； 3.演示传感器与控制器的连接方法和对应的编程逻辑（如“线传感器检测到黑线时，电机左转”“距离传感器检测到障碍物小于10厘米时，电机停止”）。 学生活动：小组讨论选择要实现的功能，领取对应的传感器模块，将传感器连接到控制器，根据教师讲解的逻辑编写程序，进行巡线或避障测试。 学生预回答： 预回答1：“我们想做巡线机器人，选择线传感器，安装在机器人底部，能检测地面的线条”； 预回答2：“避障机器人要用距离传感器，安装在前方，能及时发现障碍物”；预回答3：“编程时要设置传感器的触发条件，比如检测到黑线就调整电机方向”； 预回答4：“我们的巡线机器人能跟着黑线走，但有时候会偏离，需要调整传感器的位置”。 设计意图： 引导学生根据功能需求选择合适的模块，体会“按需选模块”的模块化设计思想，深化编程与硬件的协同应用，提升问题解决的针对性。 （五）升级机器人模块 教师活动： 1.鼓励学生“尝试升级自己的机器人，让它拥有更厉害的本领”，提供升级建议：更换更大直径的车轮提升速度，添加人工智能模块实现图形识别，增加第二个电机实现转弯更灵活； 2.巡视各小组，指导学生更换或添加模块，调整程序参数，测试升级后的效果。 学生活动： 小组讨论升级方案，选择要添加或更换的模块，重新进行组装和编程调试，对比升级前后机器人的性能差异。 学生预回答： 预回答1：“我们换了更大的车轮，编程时调整了速度参数，机器人走得比之前快多了”； 预回答2：“我们添加了人工智能模块，机器人能识别红色和蓝色，遇到红色就停下”； 预回答3：“升级后机器人的功能更强大了，但需要重新调试程序，不然会出错”； 预回答4：“我们想让机器人既能巡线又能避障，就同时安装了线传感器和距离传感器”。 设计意图： 激发学生的创新意识，让学生亲身体验模块化设计“易于升级、功能灵活”的优势，培养自主探索和创新实践的能力。 三、课堂小结 教师活动： 引导学生回顾本节课的学习内容，提问“什么是模块化机器人？搭建轮式机器人的流程是什么？你学会了哪些模块的使用？”，邀请各小组分享自己搭建的机器人功能和实践中的收获，对各小组的表现进行点评和鼓励，总结模块化设计的核心优势（灵活组装、便于维修、易于升级）。 学生活动： 主动梳理知识要点，分享小组搭建的机器人功能、遇到的问题及解决方法，交流学习感受和收获。 学生预回答： 预回答1：“模块化机器人是由不同功能的模块组成的，可以按需组装和升级”；预回答2：“搭建流程是选模块、组装、连接、编程、测试”； 预回答3：“我学会了使用控制器、电机和传感器，还会编写简单的控制程序”；预回答4：“我们遇到了机器人走歪的问题，通过调整轮子位置和程序参数解决了，团队合作很重要”。 设计意图： 帮助学生系统梳理本节课的知识与技能，强化对模块化设计核心思想的理解，通过成果分享增强学生的自信心和成就感。 个案补充 错误纠正 板书 设计 搭建模块化机器人 一、概念：独立功能模块+按需组装、灵活升级 二、核心模块： 驱动模块：足（行走）、翼（飞行）、轮（移动） 控制模块：控制器（“大脑”） 执行模块：电机、行走轮 传感模块：线传感器（巡线）、距离传感器（避障） 三、搭建流程：选模块→组装→连接→编程→测试→升级 四、优势：灵活、易维修、可升级 教学 反思 学科网（北京）股份有限公司 $