第十四課搬運機器人——馬達的操控方法教學設計-2023—2024學年大連版（2015）初中信息技術七年級下冊授課內容授課時數授課班級授課人數授課地點授課時間設計思路本節課以“搬運機器人——馬達的操控方法”為主題，結合大連版七年級下冊信息技術教材，旨在讓學生通過實際操作，掌握馬達的操控方法，培養他們的動手能力和創新思維。教學過程中，將理論與實踐相結合，通過案例分析、小組討論、實踐操作等多種形式，激發學生的學習興趣，提高他們的信息素養。核心素養目標1.創新思維：通過設計搬運機器人，培養學生運用信息技術解決實際問題的創新思維。

2.技術應用：讓學生學會應用馬達操控技術，提高解決實際問題的技術能力。

3.團隊協作：通過小組合作完成機器人設計，培養學生團隊合作和溝通能力。

4.信息意識：增強學生對信息技術在社會發展中的重要作用的認識，提升信息素養。學情分析七年級學生正處于青春期，對新鮮事物充滿好奇，對信息技術學習有較高的興趣。然而，由于年級較低，學生的信息技術基礎參差不齊，部分學生可能對編程和硬件操作較為陌生。在知識方面，學生對機器人概念有一定的了解，但對馬達操控的具體方法缺乏系統認識。在能力方面，學生具備一定的動手能力，但協作能力和問題解決能力有待提高。在素質方面，學生的自主學習意識和創新精神有待培養。此外，部分學生可能存在注意力不集中、課堂參與度不高的問題，這對課程學習產生一定影響。因此，教學設計需考慮學生個體差異，通過多樣化教學方法和活動設計，激發學生學習興趣，提高教學效果。教學資源軟硬件資源：

-機器人教學平臺

-馬達控制模塊

-編程軟件（如Scratch、ArduinoIDE）

-連接線材（如杜邦線、USB線）

課程平臺：

-學校信息技術教學平臺

信息化資源：

-機器人編程教學視頻

-馬達操控原理資料

教學手段：

-多媒體投影儀

-電腦或平板電腦

-實物機器人或模型

-小組合作學習材料教學過程設計用時：45分鐘

一、導入環節（5分鐘）

1.創設情境：播放一段關于未來機器人的科幻電影片段，引導學生思考機器人在未來生活中的應用。

2.提出問題：同學們，你們想不想親手制作一個能夠搬運物品的機器人呢？它需要哪些組件呢？

3.引導學生思考：今天我們就來學習如何操控馬達，為制作搬運機器人打下基礎。

二、講授新課（20分鐘）

1.馬達的基本原理和作用（5分鐘）

-講解馬達的結構、工作原理及分類。

-強調馬達在機器人中的重要作用。

2.馬達的操控方法（10分鐘）

-介紹常見的馬達操控方式，如PWM（脈沖寬度調制）。

-通過實物演示，展示如何連接馬達和控制模塊。

3.編程控制馬達（5分鐘）

-引導學生使用編程軟件編寫控制馬達的程序。

-講解編程基本語法，如變量、循環等。

三、鞏固練習（15分鐘）

1.課堂練習（5分鐘）

-學生根據所學知識，嘗試編寫一個簡單的馬達控制程序。

-教師巡視指導，解答學生疑問。

2.小組討論（10分鐘）

-學生分組討論，設計一個能夠搬運物品的機器人方案。

-每組派代表分享方案，教師點評并指導。

四、課堂提問（5分鐘）

1.提問環節一：如何根據實際需求選擇合適的馬達？

2.提問環節二：如何通過編程調整馬達的轉速和轉向？

3.提問環節三：在機器人設計中，如何保證馬達的穩定性和安全性？

五、師生互動環節（5分鐘）

1.教師提問：同學們，今天我們學習了哪些內容？如何將這些知識應用到實際項目中？

2.學生回答，教師點評。

3.教師總結：通過今天的學習，我們了解了馬達的操控方法，掌握了編程控制馬達的技巧。希望大家能夠將這些知識運用到實際項目中，提高自己的創新能力。

六、課堂小結（5分鐘）

1.教師回顧本節課所學內容，強調重點。

2.學生總結所學知識，分享學習心得。

3.教師布置課后作業：完成一個簡單的機器人搬運項目，并撰寫項目報告。

七、創新拓展（5分鐘）

1.引導學生思考：如何提高馬達的效率？

2.提出問題：在機器人設計中，如何解決動力分配問題？

3.學生分組討論，教師指導，拓展學生的思維。學生學習效果學生學習效果

1.知識掌握：

學生通過本節課的學習，能夠掌握馬達的基本原理和分類，了解馬達在機器人中的應用。學生能夠識別不同類型的馬達，并能夠描述其工作原理。

2.技能提升：

學生在課程結束后，能夠熟練操作編程軟件，編寫簡單的控制馬達的程序。學生能夠根據需求調整馬達的轉速和轉向，實現基本的機器人控制。

3.問題解決能力：

學生在面對馬達操控問題時，能夠運用所學知識進行分析和解決。例如，在機器人搬運物品時，學生能夠考慮馬達的動力和穩定性，優化設計方案。

4.創新思維：

學生在完成小組討論和實際操作過程中，能夠提出創新性的解決方案。例如，通過改進馬達的控制方式，提高機器人的工作效率。

5.團隊協作能力：

在小組討論和項目實施過程中，學生能夠與團隊成員有效溝通，共同解決問題。學生學會了如何在團隊中分工合作，提高團隊的整體效率。

6.自主學習能力：

學生在課后能夠自主查閱資料，學習馬達操控的更多知識。學生能夠將所學知識應用到實際生活中，提高自己的綜合素質。

7.信息素養：

學生在課程學習中，認識到信息技術在機器人領域的應用，提升了信息素養。學生能夠利用網絡資源，獲取相關知識，為未來的學習和職業發展奠定基礎。

8.安全意識：

學生在操作機器人時，能夠關注馬達的安全問題，提高安全意識。學生了解到馬達操作中可能存在的風險，學會采取預防措施，確保自身和他人安全。

9.情緒管理：

學生在課程學習中，學會了如何面對挑戰和困難。學生在遇到問題時，能夠保持冷靜，積極尋求解決方案，提高了情緒管理能力。

10.綜合評價：

學生在課程學習結束后，能夠綜合運用所學知識，設計并實現一個簡單的搬運機器人。學生的項目報告體現了他們在知識、技能、問題解決、創新思維、團隊協作、自主學習、信息素養、安全意識和情緒管理等方面的綜合能力。課后作業1.實踐作業：設計并制作一個簡單的搬運機器人原型，要求能夠使用馬達進行物品的搬運。在設計中，需要考慮馬達的功率、轉速和轉向控制。完成設計后，撰寫一份設計報告，包括設計思路、選型依據、實際操作步驟和遇到的問題及解決方案。

2.編程作業：使用Scratch或其他編程軟件，編寫一個控制馬達的簡單程序。程序要求能夠實現馬達的正轉、反轉和停止。編寫完成后，將程序上傳至網絡平臺，并分享給同學，互相學習和評價。

3.案例分析：收集并分析一個實際應用中的機器人搬運案例，探討該案例中馬達操控的設計原理和實現方法。撰寫一份分析報告，總結案例中的優點和不足。

4.技術探究：研究不同類型的馬達在機器人中的應用場景，如伺服馬達、步進馬達等。撰寫一篇短文，介紹不同類型馬達的特點和適用范圍。

5.安全評估：針對馬達操控過程中可能存在的安全隱患，如過載、短路等，提出相應的預防措施。撰寫一份安全評估報告，包括風險評估、預防措施和應急預案。

示例作業：

1.實踐作業：

設計報告示例：

-設計思路：選用小型伺服馬達，通過PWM控制實現正反轉和停止。

-選型依據：根據搬運物品的重量和距離，選擇適合的馬達。

-實際操作步驟：連接馬達和控制模塊，編寫程序，測試機器人搬運性能。

-遇到的問題及解決方案：馬達啟動時震動較大，通過調整PWM占空比解決問題。

2.編程作業：

程序示例（Scratch）：

-當綠旗被點擊時，馬達開始正轉。

-當按下A鍵時，馬達停止。

-當按下B鍵時，馬達反轉。

3.案例分析：

案例報告示例：

-案例描述：分析某工廠使用的自動化搬運機器人，探討其馬達操控設計。

-優點：馬達響應速度快，負載能力強。

-不足：馬達能耗較高，維護成本高。

4.技術探究：

短文示例：

-伺服馬達適用于需要精確位置控制的場景，如精密機械臂。

-步進馬達適用于需要固定步進角度控制的場景，如3D打印機。

5.安全評估：

安全評估報告示例：

-風險評估：馬達過載可能導致設備損壞。

-預防措施：在程序中設置過載保護，避免馬達長時間高負荷運行。

-應急預案：發現馬達過載時，立即停止設備運行，檢查故障原因并修復。課堂1.課堂評價：

-提問：通過課堂提問，了解學生對馬達操控方法的理解程度。例如，提問學生馬達的基本原理、不同類型馬達的特點以及在機器人中的應用。

-觀察：觀察學生在課堂上的參與度、動手操作能力和團隊合作情況。例如，觀察學生在編程控制馬達時的操作是否熟練，是否能夠與同學有效溝通。

-測試：在課程結束后，進行小測驗或練習，評估學生對馬達操控方法的掌握程度。測試題目包括選擇題、填空題和簡答題，涵蓋馬達的基本知識、編程技巧和實際應用。

2.作業評價：

-實踐作業：對學生的機器人設計報告進行評價，包括設計思路的合理性、選型依據的充分性、操作步驟的詳細性和問題解決的創造性。

-編程作業：對學生的編程作品進行評價，包括程序的邏輯清晰度、代碼的規范性、功能的實現程度和運行效果的穩定性。

-案例分析：對學生的案例分析報告進行評價，包括對案例的深入理解、分析方法的正確性、結論的合理性和建議的實用性。

-技術探究：對學生的技術探究報告進行評價，包括對馬達類型的研究深度、對不同類型馬達特點的描述準確性和對應用場景的分析合理性。

-安全評估：對學生的安全評估報告進行評價，包括風險評估的全面性、預防措施的可行性、應急預案的實用性。

3.教學反饋：

-定期與學生進行交流，了解他們對課程內容的理解和學習上的困難，及時調整教學策略。

-通過課堂討論和小組合作，鼓勵學生提出問題，激發他們的學習興趣和探索精神。

-利用學生反饋表，收集學生對課程的意見和建議，不斷改進教學方法。

4.成績評定：

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