深圳市青少年宮spike機器人課程第十課平衡車-教學設計課題：科目：班級：課時：計劃1課時教師：單位：一、教學內容分析1.本節課的主要教學內容：深圳市青少年宮spike機器人課程第十課，主要圍繞平衡車的設計與制作展開，包括平衡車的原理、電路連接、編程控制等。

2.教學內容與學生已有知識的聯系：本節課與課本中“電路基礎知識”和“編程基礎”章節相關聯，學生需要運用之前學到的電路知識和編程技能，將理論知識應用于實踐，完成平衡車的制作與控制。二、核心素養目標1.培養學生的創新思維，通過設計制作平衡車，激發學生對機器人技術的興趣，提升解決問題的能力。

2.強化學生的實踐操作技能，通過電路連接和編程控制的學習，提高動手能力和工程素養。

3.增強學生的團隊合作意識，在小組合作完成項目的過程中，培養學生的溝通協調能力和團隊協作精神。

4.培養學生的安全意識，讓學生在操作過程中注意安全規范，養成良好的科學探究習慣。三、學習者分析1.學生已經掌握的相關知識：學生在本節課之前已經學習了基礎的電路知識和編程基礎，包括電路元件的識別、電路圖的閱讀、簡單的編程邏輯等。這些知識為本節課的平衡車設計與制作奠定了基礎。

2.學生的學習興趣、能力和學習風格：學生對機器人技術和編程通常表現出較高的興趣，他們喜歡動手操作和解決問題。學生的能力水平參差不齊，部分學生可能在電路連接和編程方面有較好的基礎，而其他學生可能需要更多的指導和幫助。學習風格方面，學生中既有喜歡獨立思考的，也有偏好團隊合作的學習者。

3.學生可能遇到的困難和挑戰：學生在制作平衡車時可能會遇到電路連接錯誤、編程邏輯不正確等問題。此外，對于編程初學者來說，理解編程邏輯和編寫代碼可能是一個挑戰。此外，由于平衡車的制作涉及多個環節，學生可能需要克服時間管理和任務分配的困難。為了幫助學生克服這些挑戰，教師需要提供適當的指導和支持，確保每個學生都能順利完成學習任務。四、教學資源-軟硬件資源：Spike機器人套件、平衡車配件（輪子、支架等）、電子元件（電池、電路板等）、編程控制模塊

-課程平臺：深圳市青少年宮spike機器人課程平臺

-信息化資源：Spike機器人編程軟件、電子元件說明書、平衡車設計案例、教學視頻

-教學手段：實物演示、小組討論、實踐操作、項目報告展示五、教學過程設計（一）導入環節（5分鐘）

1.創設情境：展示一段關于平衡車比賽的精彩視頻，讓學生直觀感受平衡車的魅力和比賽場景。

2.提出問題：引導學生思考平衡車的原理是什么？如何實現平衡？激發學生的學習興趣和求知欲。

（二）講授新課（15分鐘）

1.平衡車原理講解：介紹平衡車的結構、工作原理和基本組成部分，如電機、傳感器、電池等。

2.電路連接講解：展示電路圖，講解電路元件的連接方法和注意事項，如電池的正負極、電機與電路板的連接等。

3.編程控制講解：介紹Spike機器人編程軟件的基本操作，講解如何編寫程序實現平衡車的控制。

（三）鞏固練習（10分鐘）

1.小組討論：將學生分成小組，討論如何設計一款簡單的平衡車，并分享各自的想法。

2.實物操作：每組學生按照討論結果，利用Spike機器人套件和平衡車配件，進行實物操作，嘗試制作平衡車。

（四）課堂提問（5分鐘）

1.提問環節：教師提問學生關于平衡車原理、電路連接和編程控制等方面的問題，檢查學生對新知識的掌握程度。

2.學生回答：學生舉手回答問題，教師給予點評和指導。

（五）師生互動環節（5分鐘）

1.教師提問：教師針對學生制作平衡車的過程中遇到的問題進行提問，引導學生思考和解決。

2.學生解答：學生積極回答問題，教師給予鼓勵和指導。

（六）創新教學環節（5分鐘）

1.案例分析：展示一些優秀的平衡車設計案例，讓學生了解不同的設計思路和實現方法。

2.創新設計：鼓勵學生發揮創意，設計一款具有獨特功能的平衡車。

（七）課堂總結（5分鐘）

1.教師總結：對本節課的重點內容進行回顧和總結，強調平衡車的設計與制作過程中的關鍵步驟。

2.學生反饋：學生分享自己在制作平衡車過程中的心得體會，教師給予點評和指導。

（八）課后作業（5分鐘）

1.完成課后作業：布置課后作業，要求學生根據本節課所學知識，設計并制作一款簡單的平衡車。

2.作業要求：學生需在規定時間內完成作業，并提交作業報告。

整個教學過程共計45分鐘，分為導入、講授新課、鞏固練習、課堂提問、師生互動、創新教學、課堂總結和課后作業八個環節。在教學過程中，教師需注重與學生互動，關注學生的學習進度和需求，確保每個學生都能掌握平衡車的設計與制作技能。六、教學資源拓展1.拓展資源：

-平衡車歷史與發展：介紹平衡車的歷史背景、發展歷程以及不同類型的平衡車，如獨輪車、兩輪平衡車等。

-機器人技術應用：探討平衡車在日常生活、運動競技、物流運輸等領域的應用實例。

-電路基礎知識拓展：介紹電路的更多組成部分，如電阻、電容、電感等，以及它們在電路中的作用。

-編程語言與算法：介紹與Spike機器人編程相關的其他編程語言，如Python、Arduino等，以及基本的算法概念。

-機器人安全知識：講解在操作機器人時的安全注意事項，如防止觸電、避免碰撞等。

2.拓展建議：

-鼓勵學生查閱相關書籍和資料，深入了解平衡車的歷史和發展。

-組織學生參觀機器人展覽或科技館，親身體驗不同類型的平衡車和機器人。

-安排學生參與機器人比賽或創新項目，提升他們的實踐能力和團隊合作精神。

-建議學生通過在線課程或社區論壇學習電路和編程知識，拓寬知識面。

-在課堂上進行安全知識教育，確保學生在操作機器人時的安全。

-鼓勵學生設計并制作具有創新功能的平衡車，如帶有傳感器自動避障的平衡車。

-安排學生進行小組項目研究，探討平衡車在不同領域的應用前景。

-提供學生訪問相關實驗室的機會，讓他們親自動手進行電路設計和編程實踐。

-鼓勵學生參與社區服務項目，利用平衡車技術為社區提供幫助，如幫助老年人出行等。七、教學反思與改進教學反思是教師自我提升的重要途徑，通過反思教學過程中的得與失，我們可以更好地改進教學方法，提高教學效果。以下是我對本次平衡車教學的一些反思與改進措施：

1.學生參與度

在導入環節，我使用了視頻展示來激發學生的學習興趣，但發現部分學生的注意力并沒有完全集中。反思后，我決定在今后的教學中，可以嘗試引入更多互動性的環節，比如讓學生自己收集平衡車相關的圖片或視頻，然后在課堂上進行分享，這樣可以提高學生的參與度。

2.課堂互動

在講授新課和鞏固練習環節，我注意到一些學生對于電路連接和編程控制的理解不夠深入。為了改善這一點，我計劃在未來的教學中增加更多的師生互動，比如通過提問、小組討論等方式，讓學生在解決問題的過程中加深理解。

3.教學資源

在教學資源方面，我發現有些學生對于電路元件的名稱和功能不太熟悉。為了解決這個問題，我打算在課前提供一份電路元件的學習資料，讓學生提前預習，這樣在課堂上可以更專注于操作和編程的學習。

4.實踐操作

在實踐操作環節，我發現部分學生由于缺乏實踐經驗，在制作平衡車時遇到了困難。為了提高學生的動手能力，我計劃在今后的教學中安排更多的實踐課程，讓學生在老師的指導下逐步完成更復雜的機器人制作項目。

5.課后輔導

課后輔導是幫助學生鞏固知識的重要環節。我發現有些學生課后沒有及時復習，導致知識掌握不牢固。因此，我決定在課后提供在線輔導和答疑，幫助學生解決疑難問題。

6.教學評價

在教學評價方面，我意識到僅僅通過課堂表現來評價學生的學習效果是不夠全面的。我計劃引入多元化的評價方式，如項目報告、小組合作評價等，以便更全面地了解學生的學習情況。

7.教學反思活動

為了更好地評估教學效果，我將在每次課后進行教學反思活動。具體包括：

-教學目標達成情況：回顧教學目標，評估是否達到預期效果。

-學生反饋：收集學生對課程的反饋，了解他們的需求和意見。

-教學方法效果：分析所采用的教學方法是否有效，是否需要調整。

-教學資源利用：評估教學資源的利用情況，考慮是否需要增加或更換資源。八、課后作業1.設計作業：

-設計一款具有以下功能的平衡車：能夠在檢測到前方障礙物時自動減速或停止，同時具備燈光效果。

-作業要求：使用Spike機器人套件和編程軟件，繪制電路圖，編寫程序實現功能，并提交設計報告。

2.編程練習：

-編寫程序控制平衡車進行直線運動，速度為每秒1米。

-作業要求：使用Spike機器人編程軟件，編寫代碼實現直線運動，并測試程序效果。

3.問題解決：

-平衡車在運動過程中出現震動，請分析可能的原因并提出解決方案。

-作業要求：分析震動原因，提出解決方案，并說明如何通過編程或電路調整來解決問題。

4.創新設計：

-設計一款可以遠程控制的平衡車，通過手機應用程序發送指令。

-作業要求：描述設計思路，包括電路設計、編程邏輯和應用程序界面設計。

5.項目報告：

-以小組為單位，完成一個平衡車項目，包括設計、制作、測試和改進。

-作業要求：撰寫項目報告，內容包括項目背景、設計思路、實施過程、測試結果和改進措施。

答案示例：

1.設計作業答案：

-設計報告：包括電路圖、程序代碼和功能說明。

-電路圖：展示平衡車電路，包括傳感器、電機、燈光等元件的連接。

-程序代碼：實現障礙物檢測和燈光效果的編程代碼。

2.編程練習答案：

-程序代碼：實現直線運動的代碼，可能包括以下行：

```

whileTrue:

drive(1,1)#前進

wait(1)#等待1秒

```

3.問題解決答案：

-原因分析：可能是由于電機不平衡、電池電壓不穩定或傳感器故障等原因導致。

-解決方案：檢查電機安裝是否牢固，調整電池電壓，更換傳感器或進行軟件調整。

4.創新設計答案：

-設計思路：使用藍牙模塊實現手機與平衡車的通信，通過手機應用程序發送指令控制平衡車。

5.項目報告答案：

-項目報告：詳細描述項目背景、設計思路、實施過程、測試結果和改進措施，包括圖片、圖表和文字說明。課堂課堂評價是教學過程中的重要環節，它有助于教師了解學生的學習情況，及時調整教學策略，確保教學目標的實現。以下是我在課堂評價方面的具體做法：

1.課堂評價方法：

-提問：通過提問的方式，檢驗學生對知識的掌握程度，了解他們的理解深度和思維能力。例如，在講解平衡車原理時，可以提問：“平衡車是如何保持平衡的？”來考察學生對動態平衡概念的理解。

-觀察：在課堂上，我會注意觀察學生的參與度、操作技能和團隊合作情況。例如，在學生進行平衡車制作時，觀察他們是否能夠按照步驟操作，是否能夠與組員有效溝通。

-測試：定期進行小測驗或練習，以評估學生對知識的記憶和應用能力。例如，可以設計一些簡單的編程題，讓學生在規定時間內完成，以檢驗他們對編程邏輯的掌握。

2.課堂評價實施：

-在提問環節，我會鼓勵所有學生積極參與，對于回答正確的學生給予肯定和表揚，對于回答錯誤的學生給予耐心指導，幫助他們理解正確答案。

-在觀察環節，我會根據學生的表現給予即時反饋，對于操作不規范的學生，我會個別指導，確保他們能夠掌握正確的操作方法。

-在測試環節，我會認真批改學生的作業，對于錯誤的地方進行詳細批注，并給出正確答案和解釋，幫助學生理解錯誤原因。

3.及時反饋與改進：

-對于課堂上的問題，我會及時進行解答和糾正，確保學生能夠及時掌握知識。

-對于學生的作業，我會及時批改并反饋，讓學生了解自己的學習進度和需要改進的地方。

-我會定期與學生進行交流，了解他們的學習需求和困難，根據學生的反饋調整教學計劃。

4.鼓勵與激勵：

-在課堂評價中，我會注重鼓勵和激勵學生，對于表現優秀的學生給予表揚，對于進步明顯的學生給予獎勵，以增強他們的學習動力。

-我會設置一些小目