深圳市青少年宮spike機(jī)器人課程第二十二課直升機(jī)-教學(xué)設(shè)計(jì)授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間課程基本信息1.課程名稱(chēng)：深圳市青少年宮spike機(jī)器人課程第二十二課直升機(jī)

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：八年級(jí)二班

3.授課時(shí)間：2023年10月25日星期三15:00-16:00

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：1課時(shí)核心素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握的知識(shí)：學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中已經(jīng)掌握了基礎(chǔ)的機(jī)器人編程知識(shí)，包括編程語(yǔ)言的基礎(chǔ)語(yǔ)法、邏輯判斷、循環(huán)結(jié)構(gòu)等。此外，他們對(duì)于簡(jiǎn)單的機(jī)器人搭建和操作也有一定的了解。

2.學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：八年級(jí)二班的學(xué)生對(duì)科技創(chuàng)新和機(jī)器人技術(shù)表現(xiàn)出濃厚的興趣，他們具備一定的動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維。在學(xué)習(xí)風(fēng)格上，大部分學(xué)生偏好通過(guò)實(shí)踐操作來(lái)學(xué)習(xí)，喜歡在動(dòng)手過(guò)程中解決問(wèn)題，同時(shí)也愿意在小組合作中學(xué)習(xí)。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：部分學(xué)生在理解機(jī)器人編程的邏輯和算法方面可能存在困難，特別是在處理復(fù)雜程序和邏輯關(guān)系時(shí)。此外，對(duì)于新工具和技術(shù)的適應(yīng)可能需要一定的時(shí)間，尤其是在面對(duì)直升機(jī)模型的搭建和編程時(shí)，可能會(huì)遇到空間想象、精確操作等挑戰(zhàn)。因此，教師需要提供足夠的指導(dǎo)和示范，幫助學(xué)生克服這些困難。教學(xué)方法與策略1.教學(xué)方法：采用講授與實(shí)踐活動(dòng)相結(jié)合的方法，確保學(xué)生既能理解直升機(jī)編程的原理，又能通過(guò)實(shí)踐提高技能。

2.教學(xué)活動(dòng)：設(shè)計(jì)分組討論，讓學(xué)生在搭建直升機(jī)模型的同時(shí)，探討編程中的問(wèn)題和解決方案。通過(guò)角色扮演，讓學(xué)生模擬飛行員的操作，增強(qiáng)對(duì)飛行原理的理解。

3.教學(xué)媒體使用：利用多媒體投影展示直升機(jī)模型的制作步驟和編程代碼，同時(shí)使用平板電腦讓學(xué)生實(shí)時(shí)編程，提高學(xué)習(xí)效率和互動(dòng)性。教學(xué)過(guò)程一、導(dǎo)入新課

（教師）同學(xué)們，大家好！今天我們要學(xué)習(xí)的是spike機(jī)器人課程中的第二十二課——直升機(jī)。直升機(jī)作為一種多用途的飛行器，它的原理和編程方法在機(jī)器人技術(shù)中有著重要的應(yīng)用。那么，你們對(duì)直升機(jī)有什么了解呢？請(qǐng)同學(xué)們自由發(fā)言，分享一下你們的想法。

（學(xué)生）老師，我知道直升機(jī)是通過(guò)螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力來(lái)飛行的。

（教師）很好，這位同學(xué)已經(jīng)對(duì)直升機(jī)的飛行原理有了初步的了解。接下來(lái)，我們將通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，深入了解直升機(jī)的編程方法和操作技巧。

二、基礎(chǔ)知識(shí)講解

（教師）首先，我們來(lái)回顧一下直升機(jī)的基本原理。直升機(jī)通過(guò)螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力，同時(shí)通過(guò)改變螺旋槳的轉(zhuǎn)速和方向來(lái)控制飛行。在spike機(jī)器人中，我們可以通過(guò)編程來(lái)控制螺旋槳的轉(zhuǎn)速和方向。

（學(xué)生）老師，螺旋槳的轉(zhuǎn)速和方向是如何通過(guò)編程來(lái)控制的呢？

（教師）很好，這是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。在spike機(jī)器人中，我們可以通過(guò)編寫(xiě)程序來(lái)控制螺旋槳的轉(zhuǎn)速和方向。具體來(lái)說(shuō)，我們需要使用到兩個(gè)模塊：一個(gè)是控制螺旋槳轉(zhuǎn)速的模塊，另一個(gè)是控制螺旋槳方向的模塊。

（教師）接下來(lái)，我將為大家演示如何使用這兩個(gè)模塊來(lái)控制螺旋槳的轉(zhuǎn)速和方向。首先，我們需要在程序中設(shè)置螺旋槳的轉(zhuǎn)速，然后根據(jù)需要調(diào)整螺旋槳的方向。這樣，我們就可以通過(guò)編程來(lái)控制直升機(jī)的飛行了。

三、實(shí)踐操作

（教師）同學(xué)們，接下來(lái)請(qǐng)你們按照以下步驟進(jìn)行實(shí)踐操作：

1.組建小組，每組選擇一名組長(zhǎng)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)工作。

2.根據(jù)說(shuō)明書(shū)，搭建直升機(jī)模型。

3.使用編程軟件，編寫(xiě)控制螺旋槳轉(zhuǎn)速和方向的程序。

4.將程序上傳到spike機(jī)器人，進(jìn)行測(cè)試。

（學(xué)生）老師，我們?cè)诖罱ㄖ鄙龣C(jī)模型時(shí)遇到了一些問(wèn)題，螺旋槳的安裝位置不太對(duì)，導(dǎo)致直升機(jī)無(wú)法正常起飛。

（教師）沒(méi)關(guān)系，遇到問(wèn)題是正常的。請(qǐng)你們仔細(xì)檢查螺旋槳的安裝位置，確保它與機(jī)身保持垂直。如果問(wèn)題仍然存在，可以嘗試調(diào)整螺旋槳的轉(zhuǎn)速和方向。

四、問(wèn)題討論與解答

（教師）同學(xué)們，在實(shí)踐操作過(guò)程中，你們遇到了哪些問(wèn)題？請(qǐng)大家分享一下，我們可以一起討論解決。

（學(xué)生）老師，我們?cè)诰幊虝r(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)螺旋槳轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)，直升機(jī)容易失控。

（教師）這是一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題。在編程時(shí)，我們需要注意螺旋槳的轉(zhuǎn)速不要過(guò)高，以免造成失控。同時(shí)，我們還可以通過(guò)調(diào)整螺旋槳的方向來(lái)平衡直升機(jī)的飛行。

五、總結(jié)與反思

（教師）同學(xué)們，今天我們學(xué)習(xí)了直升機(jī)的編程方法和操作技巧。通過(guò)實(shí)踐操作，你們掌握了如何控制螺旋槳的轉(zhuǎn)速和方向，使直升機(jī)能夠正常飛行。現(xiàn)在，請(qǐng)你們談?wù)勛约旱膶W(xué)習(xí)心得。

（學(xué)生）老師，通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我了解到直升機(jī)編程的原理和技巧，對(duì)機(jī)器人技術(shù)有了更深入的認(rèn)識(shí)。在今后的學(xué)習(xí)中，我會(huì)更加努力，提高自己的編程能力。

（教師）很好，同學(xué)們能夠從實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，這是非常寶貴的。希望你們?cè)诮窈蟮膶W(xué)習(xí)中，能夠不斷探索，勇于創(chuàng)新，為我國(guó)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。

六、課后作業(yè)

（教師）同學(xué)們，今天的課程就到這里。請(qǐng)你們完成以下課后作業(yè)：

1.深入研究直升機(jī)的飛行原理，了解螺旋槳轉(zhuǎn)速和方向?qū)︼w行的影響。

2.嘗試編寫(xiě)一個(gè)更復(fù)雜的直升機(jī)飛行程序，如自動(dòng)避障、自動(dòng)降落等。

3.與同學(xué)們分享你的學(xué)習(xí)心得，互相交流學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。

（學(xué)生）好的，老師，我們一定會(huì)認(rèn)真完成課后作業(yè)的。謝謝老師！教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-直升機(jī)飛行原理的科普文章：可以介紹直升機(jī)的升力原理、螺旋槳的工作原理以及直升機(jī)的飛行控制系統(tǒng)等基礎(chǔ)知識(shí)。

-機(jī)器人編程案例集：提供一些使用spike機(jī)器人進(jìn)行直升機(jī)編程的實(shí)際案例，包括不同飛行模式、編程技巧和優(yōu)化策略。

-直升機(jī)歷史與發(fā)展：介紹直升機(jī)的發(fā)明歷史、不同類(lèi)型的直升機(jī)及其在軍事、民用領(lǐng)域的應(yīng)用。

-機(jī)器人編程競(jìng)賽資料：分享一些國(guó)內(nèi)外機(jī)器人編程競(jìng)賽的信息，鼓勵(lì)學(xué)生參與競(jìng)賽，提高編程技能。

2.拓展建議：

-鼓勵(lì)學(xué)生閱讀與直升機(jī)飛行原理相關(guān)的科普書(shū)籍，加深對(duì)飛行力學(xué)和航空技術(shù)的理解。

-建議學(xué)生觀看直升機(jī)飛行表演的視頻，觀察直升機(jī)在不同飛行狀態(tài)下的表現(xiàn)，從而更好地理解編程對(duì)飛行控制的影響。

-組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，探討直升機(jī)編程中的算法優(yōu)化問(wèn)題，如如何通過(guò)調(diào)整程序參數(shù)來(lái)提高直升機(jī)的穩(wěn)定性。

-建議學(xué)生利用課外時(shí)間進(jìn)行自主編程練習(xí)，嘗試設(shè)計(jì)不同飛行路徑和飛行模式，提高編程實(shí)踐能力。

-鼓勵(lì)學(xué)生參加機(jī)器人編程興趣小組或俱樂(lè)部，與其他對(duì)機(jī)器人編程感興趣的同學(xué)交流學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。

-提供在線(xiàn)編程教程和視頻教程，幫助學(xué)生解決編程中的疑難問(wèn)題，提高編程水平。

-鼓勵(lì)學(xué)生參加學(xué)校或社區(qū)舉辦的科技活動(dòng)，如機(jī)器人展覽、科技創(chuàng)新大賽等，展示自己的編程成果。

-建議學(xué)生閱讀最新的機(jī)器人技術(shù)論文，了解機(jī)器人領(lǐng)域的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，激發(fā)對(duì)科技創(chuàng)新的興趣。

-鼓勵(lì)學(xué)生參與社區(qū)服務(wù)項(xiàng)目，如使用機(jī)器人技術(shù)幫助社區(qū)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害救援等，提升學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。課后作業(yè)1.編程練習(xí)：

-題目：編寫(xiě)一個(gè)spike機(jī)器人直升機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)直升機(jī)起飛、懸停、前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和降落的基本飛行操作。

-答案示例：

```python

#起飛

spin_speed=1000

spin(spin_speed)

#懸停

spin_speed=500

spin(spin_speed)

#前進(jìn)

forward()

#后退

backward()

#左轉(zhuǎn)

left()

#右轉(zhuǎn)

right()

#降落

spin_speed=0

spin(spin_speed)

```

2.問(wèn)題解決：

-題目：在編程中，當(dāng)螺旋槳轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)，直升機(jī)容易失控。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種方法來(lái)檢測(cè)螺旋槳轉(zhuǎn)速，并在轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)自動(dòng)調(diào)整。

-答案示例：

```python

#假設(shè)有一個(gè)函數(shù)get_spin_speed()可以獲取當(dāng)前螺旋槳轉(zhuǎn)速

defstabilize_rotation():

current_speed=get_spin_speed()

ifcurrent_speed>1200:

#調(diào)整螺旋槳轉(zhuǎn)速

spin_speed=current_speed-100

spin(spin_speed)

```

3.創(chuàng)新設(shè)計(jì)：

-題目：設(shè)計(jì)一個(gè)直升機(jī)自動(dòng)避障程序，當(dāng)直升機(jī)遇到障礙物時(shí)自動(dòng)調(diào)整飛行路徑。

-答案示例：

```python

#假設(shè)有一個(gè)函數(shù)detect_obstacle()可以檢測(cè)前方是否有障礙物

defauto_avoid_obstacles():

ifdetect_obstacle():

#調(diào)整飛行路徑

turn_right()

#等待一段時(shí)間后再次檢測(cè)

wait(1000)

ifdetect_obstacle():

turn_left()

```

4.代碼優(yōu)化：

-題目：優(yōu)化以下代碼，使其在直升機(jī)飛行過(guò)程中更加穩(wěn)定。

```python

#原始代碼

foriinrange(10):

forward()

wait(1000)

backward()

wait(1000)

```

-答案示例：

```python

#優(yōu)化后的代碼

foriinrange(5):

forward()

wait(2000)

backward()

wait(2000)

```

5.實(shí)際應(yīng)用：

-題目：設(shè)計(jì)一個(gè)直升機(jī)救援程序，當(dāng)接收到救援信號(hào)時(shí)，直升機(jī)自動(dòng)飛往指定位置進(jìn)行救援。

-答案示例：

```python

#假設(shè)有一個(gè)函數(shù)receive_rescue_signal()可以接收救援信號(hào)

#假設(shè)有一個(gè)函數(shù)fly_to_location(x,y)可以將直升機(jī)飛往指定位置

defrescue_mission():

ifreceive_rescue_signal():

#飛往救援位置

fly_to_location(10,20)

#進(jìn)行救援操作

rescue_operation()

```內(nèi)容邏輯關(guān)系①本文重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：

-直升機(jī)飛行原理

-編程控制螺旋槳轉(zhuǎn)