第三单元第3课 搭建模块化机器人（教学设计）信息科技苏科版六年级上册（新教材）

第3课 搭建模块化机器人 教学设计 课题 第3课《搭建模块化机器人》 单元 三单元 学科 信息技术 年级 六年级 学习 目标 【核心素养】 信息意识： 认识到机器人是模块化设计的典型产物，能根据机器人形态和任务需求，分析其可能采用的核心功能模块。 计算思维： 掌握“按需选配”的模块化核心原则，能够针对具体任务（如巡线、避障）合理选择传感器与驱动模块；理解通过模块化编程实现复杂控制。 数字化学习与创新： 利用机器人套件和图形化编程软件，动手完成一个模块化机器人的搭建与基础编程，在“设计－搭建－测试－优化”的完整流程中培养工程实践与创新能力。 信息社会责任： 在协作搭建过程中，培养严谨、细致、安全的操作习惯和团队合作精神。 【教学目标】 知识与技能： 知道机器人按移动方式可分为人形、轮式、飞行等类型及其驱动模块；了解常见传感器模块的功能；能搭建一个简易轮式机器人并编写使其移动的程序。 过程与方法： 通过观察分析、方案设计、动手搭建、编程调试等实践活动，掌握基于模块化思想设计与实现简单机器人系统的流程与方法。 情感、态度与价值观： 在动手实践中体验创造的乐趣和成功的喜悦，感受模块化思想将复杂问题转化为可执行方案的力量。 重点 理解“功能需求决定模块选择”的原则；完成轮式机器人的搭建与基础移动编程。 难点 根据具体任务（如巡线、避障）合理选配传感器模块；理解并运用模块化编程思想（调用现有模块、参数调整）实现控制逻辑。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 教学设计 教学设计 教学设计 一、新课导入 1.视觉震撼，激发向往 同学们，欢迎来到机器人社团！（播放一段展示人形、轮式、飞行机器人完成不同任务的混剪视频）这些机器人如此灵活能干，你们想知道它们是怎么被“创造”出来的吗？ 2.联系旧知，揭示课题 其实，它们都是模块化设计的杰作！就像我们用七巧板拼图、用乐高积木搭建城堡一样，机器人也是由一个个功能模块‘拼装’而成的。今天，就让我们化身机器人工程师，亲自体验“搭建模块化机器人”的奇妙过程！ 板书：搭建模块化机器人 二、新知学习 这些机器人形态各异，功能不同。它们的“身体”是如何被设计出来的？背后又有什么共同的智慧呢？让我们首先从认识它们的“骨骼”与“器官”开始。 （一）机器人类型与驱动模块 1. “机器人分类探究”活动：  展示人形（双足）、轮式（四轮）、飞行（四旋翼）三种机器人的清晰图片或模型 小组讨论并完成表格： 总结：动力都来自电动机，但驱动模块的不同决定了根本的运动方式。 2. 驱动模块选配思考： 提问：“如果想让机器人在平坦的教室里快速巡逻，应该选择哪种驱动模块？为什么？”（轮式－效率高） 引出核心原则：模块选择必须服务于系统功能需求。 选择了合适的“腿”或“翅膀”，我们的机器人就有了运动的基础。但一个聪明的机器人还需要“感官”来感知世界，从而做出正确的决策。 （2） 感知世界：传感器模块 机器人如何知道前面有障碍？如何沿着黑线走？这就要为它安装“眼睛”和“耳朵”——也就是各种传感器模块。 1. “传感器选配师”活动： 介绍三种核心传感器模块的功能（对照教材P51表格）： - 超声波传感器：机器人的“眼睛”，测距避障。 - 灰度/颜色传感器：机器人的“线眼”，识别颜色深浅，用于巡线。 - 声音传感器：机器人的“耳朵”，感知声音指令。 给出任务场景，请学生小组讨论选配方案： 场景A（避障机器人）：在房间里自由走动，遇到墙壁或障碍物自动转向。 场景B（巡线机器人）：沿着地上画好的黑色轨迹线运送物品。 场景C（声控机器人）：听到拍手声就前进一段距离。 2. 模块化编程初识： 展示图形化编程软件界面，指出“传感器”“电机控制”等类别下的积木块。 解释：这些积木块就是软件程序模块。通过拖拽和组合这些模块，就能指挥硬件模块工作，这是软件层面的模块化。 三、实践探究 理论准备已经就绪！现在，让我们撸起袖子，真正开始搭建属于我们自己的第一个模块化机器人——一辆能够听从指挥的智能小车！ 实验室：搭建与编程“我的巡逻机器人” 1. 明确任务： 小组合作，搭建一个轮式机器人底盘，并编程实现以下任一基础功能：A. 前进5秒后停止 或 B. 遇到障碍（用手模拟）自动后退转向。 2. 分步实施： 步骤一：硬件搭建。根据搭建图纸，选择合适的结构件、电机、轮子等模块，组装机器人底盘。（强调接口对准、螺丝紧固等规范操作） 步骤二：基础编程（移动）。在编程软件中，利用“电机控制”模块，编写程序让两个轮子按相同速度、相同方向转动，实现直线前进。 步骤三：功能升级（选做/分层）。对于选择任务B或完成快的小组，尝试接入超声波传感器，并使用“如果…那么…”判断模块，编写简单的避障程序。 3. 测试与优化： 将程序下载到机器人主控板，进行实地测试。 观察现象，分析问题（如不走直线、避障不灵敏），尝试调整程序参数（如电机功率、等待时间、探测距离）或检查硬件连接。 四、课堂小结 当看到自己搭建的机器人按照编写的程序动起来的那一刻，感觉一定很棒吧！从一堆散件到一个能执行命令的智能体，这就是模块化创造的魔力。让我们分享和总结今天的收获。 引导学生从以下方面回顾本节课： 1. 知识层面： 机器人有哪些主要类型？它们的驱动模块是什么？我们了解了哪几种传感器？ 2.  实践层面： 在搭建和编程过程中，你遇到了什么困难？是如何解决的？ 3. 思想层面： 回顾从七巧板到机器人的整个单元，你对“系统功能模块化”有了哪些新的、更深的理解？ 5、 作业布置 预习下一课。 六、板书设计 搭建模块化机器人 1、 机器人类型与驱动 人形→足 轮式→轮 飞行→翼/桨 （动力源：电动机） 2、 核心原则：按需选配 功能需求 → 选择模块 3、 常见传感器 · 超声波→避障 （测距） · 灰度→巡线 （辨色） · 声音→声控 （感声） 四、实践流程 分析需求 → 选配模块 → 硬件搭建 → 模块化编程 → 测试优化 进入情境，积极思考解决办法 观察图片，小组讨论并填写表格，归纳不同机器人的核心驱动模块 聆听讲解，理解各传感器功能 观察编程软件界面，理解软硬件模块化的对应关系 明确任务目标。小组分工合作，按照步骤完成硬件搭建。 回顾、梳理、总结 通过富有冲击力的视频，点燃学生的学习热情。 通过分类探究，帮助学生建立机器人类型与驱动模块的对应关系 用生动的比喻引入传感器概念，激发学生探究兴趣 通过场景化任务，让学生深刻体会“功能需求决定模块选择”的原则 学生亲历完整的工程流程，从物理搭建到逻辑编程，综合运用本单元所学的模块化思想 巩固所学，引导学生分享 教 学 反 思 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $