2023-2024學年天津市中小學生mixly創意編程第17課主動避障機器人-教學設計科目授課時間節次--年—月—日（星期——）第—節指導教師授課班級、授課課時授課題目（包括教材及章節名稱）2023-2024學年天津市中小學生mixly創意編程第17課主動避障機器人-教學設計教學內容分析1.本節課的主要教學內容：本節課主要教授學生如何使用Mixly創意編程軟件編寫主動避障機器人的程序，包括傳感器讀取、數據處理、機器人控制等。

2.教學內容與學生已有知識的聯系：本節課內容與課本第15課“傳感器應用”相關，學生需要運用之前學到的傳感器知識，如紅外傳感器、超聲波傳感器等，來實現機器人的避障功能。同時，本節課還涉及到編程邏輯和算法設計，與課本第16課“程序控制”有緊密聯系。核心素養目標分析學習者分析1.學生已經掌握了哪些相關知識：學生在本節課之前已經學習了基礎的Mixly編程知識和簡單的機器人操作，掌握了基本的編程邏輯和流程控制。他們熟悉了Mixly軟件的基本界面和功能，能夠使用變量、循環和條件語句進行簡單的編程。

2.學生的學習興趣、能力和學習風格：學生對編程和機器人技術普遍表現出濃厚的興趣，他們喜歡動手實踐和解決問題。學生的編程能力參差不齊，部分學生能夠獨立完成簡單的編程任務，而部分學生可能需要更多的指導和幫助。學習風格上，有的學生偏好視覺學習，通過觀看視頻教程來學習；有的學生則更傾向于動手操作，通過實際編程來掌握知識。

3.學生可能遇到的困難和挑戰：學生在編寫主動避障機器人程序時，可能會遇到編程邏輯的復雜性和對傳感器數據處理的困難。此外，由于編程涉及到算法設計，學生可能難以理解算法的抽象概念。在實際操作中，學生可能會遇到傳感器安裝不準確、機器人動作不協調等問題，需要教師提供及時的幫助和指導。教學資源-軟硬件資源：Mixly創意編程軟件、Arduino開發板、紅外傳感器、超聲波傳感器、機器人底盤、連接線、電源適配器

-課程平臺：學校網絡教學平臺

-信息化資源：Mixly編程教程視頻、機器人編程案例庫

-教學手段：多媒體教學設備（投影儀、計算機）、實物展示、小組合作學習教學過程1.導入（約5分鐘）

-激發興趣：通過展示機器人避障的短視頻，讓學生直觀感受機器人編程的趣味性和實用性，激發學生的興趣。

-回顧舊知：簡要回顧上一節課學習的內容，如Mixly編程軟件的使用、傳感器的基本原理等，幫助學生將新知識與已有知識建立聯系。

2.新課呈現（約20分鐘）

-講解新知：詳細講解主動避障機器人程序的設計思路，包括傳感器數據讀取、數據處理、機器人控制等關鍵步驟。

-舉例說明：通過具體案例，如“如何使機器人避開障礙物”，引導學生理解主動避障程序的設計方法。

-互動探究：分組討論，讓學生分享自己的想法和解決方案，教師引導學生在討論中深化對知識的理解。

3.實踐操作（約30分鐘）

-學生活動：學生根據所學知識，分組合作，動手搭建主動避障機器人，并嘗試編寫程序。

-教師指導：教師在學生實踐過程中，巡視指導，解答學生疑問，確保學生能夠順利完成任務。

4.程序調試與優化（約20分鐘）

-學生活動：學生在教師指導下，調試程序，使機器人能夠成功避開障礙物。

-教師指導：針對學生遇到的問題，提供針對性的指導，幫助學生優化程序，提高機器人性能。

5.總結與拓展（約10分鐘）

-總結：教師總結本節課的重點知識，強調主動避障機器人程序的設計要點。

-拓展：引導學生思考如何將主動避障程序應用于其他場景，如智能車、無人機等。

6.作業布置（約5分鐘）

-布置作業：讓學生回家后，利用Mixly編程軟件，設計一個能夠完成特定任務的機器人程序。

具體教學過程如下：

一、導入（5分鐘）

1.播放機器人避障短視頻，激發學生興趣。

2.回顧上一節課內容，如Mixly編程軟件的使用、傳感器的基本原理。

二、新課呈現（20分鐘）

1.講解主動避障機器人程序的設計思路，包括傳感器數據讀取、數據處理、機器人控制等。

2.舉例說明，如“如何使機器人避開障礙物”。

3.分組討論，讓學生分享自己的想法和解決方案。

三、實踐操作（30分鐘）

1.學生分組合作，動手搭建主動避障機器人。

2.教師巡視指導，解答學生疑問。

四、程序調試與優化（20分鐘）

1.學生在教師指導下，調試程序，使機器人能夠成功避開障礙物。

2.教師提供針對性指導，幫助學生優化程序。

五、總結與拓展（10分鐘）

1.教師總結本節課重點知識，強調主動避障機器人程序的設計要點。

2.引導學生思考如何將主動避障程序應用于其他場景。

六、作業布置（5分鐘）

1.布置作業：讓學生回家后，利用Mixly編程軟件，設計一個能夠完成特定任務的機器人程序。學生學習效果學生學習效果主要體現在以下幾個方面：

1.編程技能的提升：通過本節課的學習，學生能夠熟練運用Mixly編程軟件，掌握主動避障機器人程序的設計與編寫。他們學會了如何使用傳感器讀取數據，如何處理這些數據，以及如何通過編程控制機器人進行避障操作。這些技能對于學生未來學習更復雜的編程項目具有重要的基礎作用。

2.知識的拓展：學生在學習主動避障機器人程序的過程中，不僅鞏固了傳感器原理、編程邏輯等基礎知識，還了解了機器人運動控制的相關知識。這些知識的拓展有助于學生形成更全面的技術知識體系。

3.創新能力的培養：本節課鼓勵學生分組合作，自主設計機器人程序。在這個過程中，學生需要運用創造性思維來解決實際問題，這有助于培養學生的創新能力和解決問題的能力。

4.實踐能力的增強：通過動手實踐，學生能夠將理論知識與實際操作相結合，提高了他們的實踐操作能力。學生在搭建機器人、編寫程序、調試程序等環節中，學會了如何將理論知識應用到實際操作中。

5.團隊協作能力的提升：在小組合作學習中，學生需要互相溝通、分工合作，共同完成任務。這有助于培養學生的團隊協作能力，提高他們在團隊中的溝通和協調能力。

6.問題解決能力的提高：在學習過程中，學生可能會遇到各種問題，如傳感器安裝不準確、程序編寫錯誤等。通過這些問題，學生學會了如何分析問題、查找原因，并最終解決問題。這種能力的提高對于學生未來的學習和工作具有重要意義。

7.學習興趣的激發：本節課通過機器人編程這一趣味性強的活動，激發了學生的學習興趣。學生對編程和機器人技術的熱情得到了進一步的提升，這有助于他們在未來持續學習相關領域的知識。

8.自主學習能力的發展：學生在本節課中，通過自主學習、實踐操作、問題解決等環節，逐步形成了自主學習的習慣和能力。這種能力對于學生未來的學習和成長具有深遠的影響。板書設計①主動避障機器人程序設計

-程序流程圖

-傳感器數據讀取

-數據處理與判斷

-機器人動作控制

②Mixly編程軟件操作

-軟件界面介紹

-基本編程模塊

-變量、函數的使用

-邏輯控制語句

③傳感器原理與應用

-紅外傳感器

-超聲波傳感器

-傳感器數據讀取方法

-傳感器數據校準

④機器人運動控制

-電機驅動原理

-速度與方向控制

-避障算法設計

-機器人動作調試

⑤團隊合作與問題解決

-分組討論

-任務分配

-問題分析與解決

-團隊協作技巧典型例題講解1.例題：

編寫一個Mixly程序，使用紅外傳感器檢測前方是否有障礙物。如果檢測到障礙物，機器人停止運動；如果沒有障礙物，機器人以一定速度向前行駛。

答案：

```plaintext

//設置紅外傳感器為數字模式

infrared.setMode(0);

//設置紅外傳感器為模擬輸出

infrared.setPwm(0);

//讀取紅外傳感器的值

intdistance=infrared.read();

//判斷距離是否小于閾值

if(distance<100){

//停止機器人運動

motor.stop();

}else{

//以速度v向前行駛

motor.forward(v);

}

```

2.例題：

編寫一個Mixly程序，使用超聲波傳感器檢測前方障礙物的距離。當距離小于一定值時，機器人開始減速，直至停止。

答案：

```plaintext

//設置超聲波傳感器為數字模式

ultrasonic.setMode(0);

//讀取超聲波傳感器的距離值

intdistance=ultrasonic.read();

//判斷距離是否小于閾值

if(distance<30){

//逐漸減速直至停止

motor.backward(slowSpeed);

}else{

//以速度v向前行駛

motor.forward(v);

}

```

3.例題：

編寫一個Mixly程序，使用紅外傳感器檢測機器人左側是否有障礙物。如果檢測到障礙物，機器人向右轉；如果沒有障礙物，機器人繼續直線行駛。

答案：

```plaintext

//設置紅外傳感器為數字模式

infrared.setMode(0);

//讀取紅外傳感器的值

intleftDistance=infrared.readLeft();

//判斷左側是否有障礙物

if(leftDistance<100){

//向右轉

motor.turnRight();

}else{

//繼續直線行駛

motor.forward(v);

}

```

4.例題：

編寫一個Mixly程序，使用紅外傳感器檢測機器人前方和左側是否有障礙物。如果前方和左側同時有障礙物，機器人后退；如果只有一側有障礙物，機器人向無障礙物方向轉向；如果沒有障礙物，機器人繼續直線行駛。

答案：

```plaintext

//設置紅外傳感器為數字模式

infrared.setMode(0);

//讀取紅外傳感器的值

intfrontDistance=infrared.read();

intleftDistance=infrared.readLeft();

//判斷前方和左側是否有障礙物

if(frontDistance<100&&leftDistance<100){

//后退

motor.backward(v);

}elseif(frontDistance<100){

//向左轉

motor.turnLeft();

}elseif(leftDistance<100){

//向右轉

motor.turnRight();

}else{

//繼續直線行駛

motor.forward(v);

}

```

5.例題：

編寫一個Mixly程序，使用超聲波傳感器檢測前方障礙物的距離。當距離在安全范圍內時，機器人以一定速度行駛；當距離小于安全范圍時，機器人減速并發出警報。

答案：

```plaintext

//設置超聲波傳感器為數字模式

ultrasonic.setMode(0);

//讀取超聲波傳感器的距離值

intdistance=ultrasonic.read();

//判斷距離是否小于安全范圍

if(distance<safeDistance){

//減速并發出警報

motor.backward(slowSpeed);

buzzer.on();

}else{

//以速度v向前行駛

motor.forward(v);

buzzer.off();

}

```教學反思這節課已經結束了，我想要對這節課的教學進行一些反思。首先，我覺得學生在學習主動避障機器人程序的過程中，對于傳感器數據的讀取和處理掌握得還比較順利。他們能夠通過Mixly軟件的編程模塊，將傳感器數據轉換為機器人的動作指令，這一點讓我感到欣慰。

然而，在程序調試的過程中，我發現有些學生遇到了一些困難。他們對于邏輯控制語句的理解不夠深入，導致在編寫程序時出現了錯誤。例如，有些學生在使用if-else語句時，沒有正確地處理條件判斷和執行語句的關系，導致程序運行不正常。

在接下來的教學中，我打算加強學生對邏輯控制語句的學習，通過更多的例子和練習，幫助學生理解條件判斷和執行語句的運用。同時，我也會更加注重編程過程中的錯誤分析和調試技巧的講解，讓學生在遇到問題時能夠迅速找到原因并解決。

此外，我發現學生在團隊合作和問題解決方面還有很大的提升空間。有些學生在遇到問題時，會顯得有些手足無措，不知道如何與同伴溝通和協作。這讓我意識到，在未來的教學中，我需要更加注重培養學生的團隊協作能力和問題解決能力。

為了提高學生的這些能力，我計劃在課堂上設置更多的團隊合作任務，讓學生在解決問題的過程中學會如何分工合作、溝通交流。同時，我還會鼓勵學生在遇到困難時，積極尋求同伴的幫助，而不是依賴老師。

在教學過程中，我也發現了一些值得肯定的地方。比如，學生們對于機器人編程的興趣非常高，他們對于自己設計的機器人能夠成功避障感到非常興奮。這種積極的學習態度讓我覺得，只要教學方法得當，學生們的學習潛力是巨大的。

當然，我也注意到一些不足之處。比如，有些學生的編程基礎比較薄弱，對于一些編程概念的理解不夠深入。針對這一點，我打算在今后的教學中，更加注重基礎知識的鞏固，確保每個學生都能夠跟上課程的進度。教學評價與反饋1.課堂表現：學生們在課堂上表現出較高的參與度和積極性。大部分學生能夠按照教學進度，認真聽講并完成編程任務。在討論和互動環節，學生們能夠主動提出問題和分享自己的思路，展現出良好的學習態度。

2.小組討論成果展示：