第8課碰撞運動——碰撞傳感器和機器人的避碰行走教學設計-2023—2024學年粵教清華版初中信息技術九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教學內容分析親愛的同學們，今天我們要一起探索一個既神秘又充滿趣味的主題——“碰撞運動”。這節課，我們將借助粵教清華版初中信息技術九年級下冊教材中的第8課內容，來揭開碰撞傳感器和機器人避碰行走的奧秘。首先，我們要了解什么是碰撞傳感器，它如何工作，以及它是如何讓機器人能夠安全地避障行走的。這個過程不僅涉及到物理知識，還需要我們運用信息技術來模擬和實現。所以，同學們，準備好用你們的智慧，一起走進這個充滿挑戰和樂趣的世界吧！??????核心素養目標在本節課的學習中，我們旨在培養學生的信息意識、計算思維和問題解決能力。首先，通過了解碰撞傳感器的工作原理，學生將提升對信息技術的敏感度和應用意識。其次，通過編程實現機器人的避障行走，學生將鍛煉計算思維，學會將復雜問題分解為簡單步驟。最后，通過解決實際操作中的問題，學生將學會分析問題、設計解決方案，并提升團隊合作和創新能力。重點難點及解決辦法重點：1.碰撞傳感器的原理和應用；2.編程實現機器人避障行走的基本邏輯。

難點：1.理解碰撞傳感器的工作機制；2.將復雜邏輯轉化為簡單的編程步驟。

解決辦法：1.通過實際操作和演示，讓學生直觀理解傳感器的工作原理；2.利用案例分析和小組討論，幫助學生逐步分解問題，將復雜的運動邏輯轉化為編程指令；3.提供編程模板和代碼示例，指導學生逐步實現避障功能；4.鼓勵學生自主探索和實驗，通過試錯法解決問題，提升編程能力和創新思維。教學資源-軟硬件資源：碰撞傳感器模塊、機器人套件（含底盤、電機、編程控制器）

-課程平臺：粵教清華版初中信息技術教材配套在線平臺

-信息化資源：機器人編程軟件（如Scratch、Python編程環境）

-教學手段：多媒體教學設備（電腦、投影儀）、實物演示臺、實驗指導手冊教學過程1.導入（約5分鐘）

-激發興趣：同學們，你們有沒有想過，如果機器人能夠在沒有碰撞的情況下自由行走，那會是什么樣子呢？今天，我們就來探索這個問題，看看如何讓我們的機器人能夠安全避障行走。

-回顧舊知：在上一節課中，我們學習了傳感器的基本原理，那么，今天我們將進一步了解碰撞傳感器，并運用它來讓機器人實現避障功能。

2.新課呈現（約20分鐘）

-講解新知：首先，我會詳細講解碰撞傳感器的工作原理，包括它的結構、工作方式和應用場景。同學們要注意，碰撞傳感器是如何檢測到物體碰撞的，以及它是如何將物理信號轉換為機器可處理的電信號的。

-舉例說明：我會通過一些實際案例，比如智能家居中的機器人清潔器，來展示碰撞傳感器在實際生活中的應用。

-互動探究：接下來，我會提出一些問題，比如“如果機器人沒有正確檢測到碰撞，會發生什么？”引導學生進行思考，并鼓勵他們提出自己的解決方案。

3.實踐操作（約30分鐘）

-學生活動：現在，請同學們按照教材中的步驟，開始搭建你們的機器人，并安裝碰撞傳感器。在搭建過程中，我會指導你們如何正確連接傳感器和控制器。

-教師指導：在搭建過程中，我會巡視教室，確保每個小組都能夠順利搭建完成。對于遇到困難的小組，我會提供個別指導，幫助他們解決問題。

4.編程實現（約20分鐘）

-學生活動：接下來，我們將使用編程軟件來編寫機器人避障的程序。我會一步一步地教你們如何編寫代碼，讓機器人能夠在遇到障礙物時自動停止或繞行。

-教師指導：在編程過程中，我會強調編程的規范性，比如變量命名、代碼注釋等，這些對于提高編程效率和質量都非常重要。

5.測試與優化（約20分鐘）

-學生活動：現在，請同學們將編寫好的程序上傳到機器人上，進行測試。觀察機器人的避障效果，并記錄下測試結果。

-教師指導：在測試過程中，如果出現機器人無法正確避障的情況，我會引導學生分析原因，并嘗試不同的解決方案進行優化。

6.總結與反思（約5分鐘）

-學生活動：請同學們分享你們在搭建和編程過程中的收獲和遇到的問題，以及如何解決這些問題。

-教師總結：今天我們學習了碰撞傳感器和機器人避障行走的相關知識，通過實踐操作，大家不僅提高了動手能力，還學會了如何將理論知識應用于實際問題的解決。希望大家在今后的學習中，能夠繼續保持這種探索和實踐的精神。

在整個教學過程中，我會確保每個環節都能夠讓學生積極參與，通過互動和合作，共同完成學習任務。同時，我也會關注每個學生的學習進度，確保每個學生都能夠跟上教學節奏，并在遇到困難時得到及時的幫助。知識點梳理六、知識點梳理

1.碰撞傳感器的原理

-碰撞傳感器的定義和作用

-傳感器的工作原理及類型

-碰撞傳感器的結構組成

2.機器人避障行走的基本邏輯

-機器人避障行走的基本流程

-碰撞傳感器的信號處理

-機器人運動控制策略

3.機器人編程實現

-機器人編程軟件的選擇與使用

-編程基礎語法和指令

-機器人避障程序的編寫

4.機器人避障行走的測試與優化

-測試環境搭建與測試方法

-問題分析與解決方案

-機器人性能優化與改進

5.碰撞傳感器在生活中的應用

-智能家居中的機器人清潔器

-工業自動化中的機器人搬運

-服務機器人的人機交互

6.信息技術的應用與發展

-信息技術在各個領域的應用

-信息技術的未來發展趨勢

-信息技術的倫理與安全

7.團隊合作與溝通能力

-團隊合作的重要性

-溝通能力在團隊中的體現

-提高團隊合作與溝通能力的策略

8.創新思維與解決問題的能力

-創新思維的定義和培養方法

-解決問題的步驟與技巧

-創新思維在實踐中的應用板書設計①碰撞傳感器原理

-定義：用于檢測碰撞的傳感器

-類型：光電式、超聲波式、壓力式等

-結構：感應部分、信號處理部分、輸出部分

②機器人避障行走邏輯

-流程：傳感器檢測、信號處理、運動控制

-信號處理：碰撞信號識別、距離計算

-運動控制：停止、轉向、繞行

③編程實現

-軟件選擇：Scratch、Python等

-語法基礎：變量、循環、條件語句

-避障程序編寫：傳感器信號讀取、邏輯判斷、運動指令

④測試與優化

-測試環境：搭建測試場地、設置障礙物

-問題分析：程序錯誤、硬件故障

-性能優化：調整參數、改進算法

⑤應用案例

-智能家居：機器人清潔器

-工業自動化：機器人搬運

-服務機器人：人機交互

⑥信息技術應用與發展

-領域應用：智能家居、工業自動化、醫療健康

-發展趨勢：智能化、網絡化、個性化

⑦團隊合作與溝通

-團隊合作：分工協作、資源共享

-溝通能力：表達清晰、傾聽理解

⑧創新思維與解決問題

-創新思維：發散思維、逆向思維

-解決問題：分析問題、設計方案、實施改進典型例題講解1.例題一：編寫一個簡單的機器人避障程序，當機器人檢測到前方有障礙物時，停止前進并轉向。

答案：以下是一個簡單的Scratch編程示例，用于實現機器人避障功能。

```scratch

當綠旗被點擊

如果碰撞到障礙物

停止所有

轉向左轉

否則

前進

```

2.例題二：編寫一個程序，使機器人能夠在遇到障礙物時，先后退一段距離，然后再轉向。

答案：以下是一個Scratch編程示例，實現機器人后退和轉向的功能。

```scratch

當綠旗被點擊

如果碰撞到障礙物

前進100

停止所有

轉向左轉

否則

前進

```

3.例題三：編寫一個程序，使機器人能夠在遇到障礙物時，先向左轉，然后再后退。

答案：以下是一個Scratch編程示例，實現機器人左轉和后退的功能。

```scratch

當綠旗被點擊

如果碰撞到障礙物

轉向左轉

停止所有

前進100

否則

前進

```

4.例題四：編寫一個程序，使機器人能夠在遇到障礙物時，先向右轉，然后再后退。

答案：以下是一個Scratch編程示例，實現機器人右轉和后退的功能。

```scratch

當綠旗被點擊

如果碰撞到障礙物

轉向右轉

停止所有

前進100

否則

前進

```

5.例題五：編寫一個程序，使機器人能夠在遇到障礙物時，先向左轉，然后后退，最后再向右轉。

答案：以下是一個Scratch編程示例，實現機器人左轉、后退和右轉的功能。

```scratch

當綠旗被點擊

如果碰撞到障礙物

轉向左轉

停止所有

前進100

轉向右轉

否則

前進

```

這些例題旨在幫助學生理解和掌握機器人避障行走的基本編程邏輯。通過實際操作和編程，學生可以更好地理解碰撞傳感器的工作原理，以及如何通過編程控制機器人的運動。這些例題可以作為課堂練習或課后作業，幫助學生鞏固所學知識。教學反思今天的課，我覺得過得還挺充實，但也有些地方讓我覺得還可以改進。

首先，我覺得今天的課堂氛圍還不錯。同學們對于碰撞傳感器和機器人避障行走這個主題都很感興趣，他們在操作和編程的過程中，也表現出了很高的熱情。但是，我也注意到，有些同學在編程的時候，遇到了一些困難，尤其是那些編程基礎不是特別扎實的學生。這說明，我們在今后的教學中，需要更加注重學生的個性化指導，特別是對于那些基礎相對薄弱的學生，我們要更多地關注他們的學習進度，給予他們更多的幫助和鼓勵。

然后，我在講解傳感器的工作原理時，發現了一些問題。雖然我盡量用簡單的語言和直觀的例子來解釋，但是還是有一些學生聽起來有些吃力。這可能是因為傳感器的物理原理相對復雜，不是那么容易用口頭和簡單的演示就能完全理解。所以，我考慮在今后的教學中，可以結合一些視頻資料或者動畫，來幫助學生更好地理解這些抽象的概念。

再來說說編程環節。我發現，盡管我提供了編程模板和代碼示例，但是學生們在編寫自己的程序時，還是會出現一些錯誤。比如，有些學生會忘記添加停止所有命令，導致機器人無法正常響應避障指令。這讓我意識到，我們需要在編程教學中，更加注重編程規范和編程思維的培養。我打算在下一節課中，專門花一些時間來講解編程的基本原則和調試方法。

此外，我還發現，在學生進行實踐操作時，他們的團隊合作能力需要進一步提升。有些小組在合作時，出現了意見不合的情況，導致工作進度受到影響。這讓我想到，我們需要在教學中，更多地強調團隊合作的重要性，并教授一些基本的團隊協作技巧。

最后，我想說的是，今天的課讓我深刻體會到，作為一名教師，我們的責任不僅僅是傳授知識，更重要的是激發學生的學習