深圳市青少年宮spike機器人課程第十七課掃雷車-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）深圳市青少年宮spike機器人課程第十七課掃雷車-教學設計設計意圖親愛的同學們，今天我們要一起探索的是“掃雷車”這個有趣的主題。這節課，我們要結合課本中的機器人編程知識，通過實際操作，讓你們親手打造一輛能識別地雷的機器人。這不僅能鞏固我們之前學到的編程技巧，還能激發你們對科技創新的興趣。讓我們一起動手，體驗創造的樂趣吧！???????????核心素養目標1.培養學生的創新意識和實踐能力，通過編程實現掃雷車的功能，提升解決實際問題的能力。

2.強化學生的邏輯思維和算法設計能力，在編程過程中學習如何優化程序。

3.增進學生對團隊協作的認識，通過分組合作完成項目，提高溝通與協作技巧。

4.培養學生的耐心和細心，在調試過程中學會分析問題，逐步完善程序。學習者分析1.學生已經掌握了哪些相關知識：

學生們已經學習了基礎的機器人編程知識，包括控制模塊、傳感器應用以及基本的編程邏輯。他們對Python編程語言有一定的了解，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：

學生們對機器人編程表現出濃厚的興趣，動手實踐能力強，喜歡通過實際操作來加深理解。他們的學習風格偏向于實踐導向，通過操作和實驗來鞏固知識。

3.學生可能遇到的困難和挑戰：

在學習掃雷車這一主題時，學生可能會遇到理解傳感器工作原理的困難，尤其是在編程時如何準確獲取傳感器數據。此外，邏輯思維和算法設計也是挑戰，學生在編寫能夠有效識別地雷的程序時可能會遇到邏輯上的障礙。此外，團隊協作中也可能出現溝通不暢的問題，需要學生們學會如何有效溝通和分工。教學資源-軟硬件資源：Spike機器人套件、編程控制板、各種傳感器（如觸覺傳感器、紅外傳感器）、連接線、電池組

-課程平臺：青少年宮機器人編程課程平臺

-信息化資源：機器人編程教學視頻、在線編程工具、編程教材電子版

-教學手段：實物演示、小組討論、編程軟件操作、項目實踐教學過程設計一、導入環節（5分鐘）

1.創設情境：同學們，你們看過《地雷戰》這樣的電影嗎？在戰爭中，地雷是一種非常危險的武器。今天，我們就來學習如何制作一輛掃雷車，讓它能夠幫助我們安全地排除地雷。

2.提出問題：你們覺得掃雷車應該具備哪些功能？它是如何工作的？讓我們一起探索這些問題。

二、講授新課（20分鐘）

1.傳感器介紹（5分鐘）：首先，我會介紹幾種常用的傳感器，如觸覺傳感器、紅外傳感器，以及它們在掃雷車中的應用。

2.編程基礎（5分鐘）：接下來，我會講解如何使用編程語言（如Python）控制機器人，包括變量、循環、條件語句等基礎知識。

3.掃雷車工作原理（5分鐘）：我會詳細解釋掃雷車的工作原理，包括如何通過傳感器檢測地雷，以及如何控制機器人避開地雷。

4.編程實踐（5分鐘）：展示一個簡單的掃雷車編程示例，讓學生了解編程的具體步驟。

三、鞏固練習（15分鐘）

1.分組討論（5分鐘）：將學生分成小組，要求每個小組根據所學知識，設計一個簡單的掃雷車程序。

2.編程練習（5分鐘）：每個小組在編程軟件上編寫掃雷車程序，其他同學觀看并學習。

3.交流分享（5分鐘）：各小組展示自己的程序，分享設計思路和遇到的問題。

四、課堂提問（5分鐘）

1.針對學生在練習過程中遇到的問題，進行解答和指導。

2.提出一些與掃雷車相關的拓展問題，如如何提高掃雷車的識別精度，如何讓掃雷車適應不同的地形等。

五、師生互動環節（5分鐘）

1.鼓勵學生提出問題，共同解決編程中的難題。

2.引導學生思考如何將所學知識應用到實際生活中，如如何設計一個更智能的掃雷車。

3.邀請學生分享自己的創意和想法，激發創新意識。

六、總結與反思（5分鐘）

1.回顧本節課所學內容，強調掃雷車的編程要點。

2.引導學生反思自己在編程過程中的收獲和不足，鼓勵他們在今后的學習中繼續努力。

教學過程流程環節：

1.導入環節（5分鐘）：通過創設情境，激發學生學習興趣。

2.講授新課（20分鐘）：圍繞教學目標和重點進行講解，確保學生理解新知識。

3.鞏固練習（15分鐘）：通過練習和討論，鞏固學生對新知識的理解和掌握。

4.課堂提問（5分鐘）：解答學生疑問，拓展知識面。

5.師生互動環節（5分鐘）：激發創新意識，培養學生思考能力。

6.總結與反思（5分鐘）：回顧所學內容，引導學生反思。

用時：45分鐘教學資源拓展1.拓展資源：

-機器人編程基礎教程：介紹機器人編程的基本概念、編程語言的基礎語法、常用的編程模塊和傳感器應用。

-機器人競賽案例：展示國內外機器人競賽的案例，分析獲獎作品的編程策略和創新點。

-機器人歷史與發展：了解機器人技術的發展歷程，從早期的機械裝置到現代的智能機器人，激發學生對機器人技術的興趣。

-編程算法與數據結構：介紹常見的編程算法和數據結構，如排序、搜索、棧、隊列等，為高級編程打下基礎。

2.拓展建議：

-鼓勵學生參加機器人編程競賽，通過競賽提升自己的編程能力和創新思維。

-建議學生閱讀相關的科普書籍和在線教程，如《機器人編程入門》、《Python編程：從入門到實踐》等，加深對編程知識的理解。

-組織學生參觀機器人展覽或企業，了解機器人技術的實際應用和發展趨勢。

-推薦學生參與在線編程社區，如GitHub、StackOverflow等，與其他編程愛好者交流學習經驗。

-設計一些實踐項目，如智能家居系統、無人駕駛小車等，讓學生將所學知識應用于實際問題的解決。

-引導學生研究機器人倫理問題，如人工智能的道德邊界、機器人與人類的關系等，培養學生的社會責任感。

-鼓勵學生關注機器人技術的最新研究動態，如深度學習、自然語言處理等前沿技術，為未來的學習和職業發展做好準備。反思改進措施反思改進措施（一）教學特色創新

1.實踐導向：在教學中，我們注重實踐操作，讓學生通過實際編程和組裝機器人來加深對理論知識的理解，這種實踐導向的教學方式能夠有效提高學生的學習興趣和動手能力。

2.項目驅動：我們采用項目驅動的教學方法，讓學生在完成具體項目的過程中學習編程和機器人技術，這種教學方法能夠培養學生的團隊合作能力和問題解決能力。

反思改進措施（二）存在主要問題

1.教學組織：在課堂組織上，我發現部分學生參與度不高，可能是由于課堂氛圍不夠活躍或者學生之間的互動不足。此外，小組合作時，個別學生可能存在依賴心理，需要更多引導他們獨立思考和解決問題。

2.教學方法：在教學方法上，我發現對于一些編程概念和算法，學生的理解不夠深入，可能是因為講解時缺乏生動的例子和直觀的演示。

3.教學評價：在評價方式上，主要依賴于學生的項目成果，缺乏對學習過程中的持續跟蹤和反饋，這可能導致一些學生在學習過程中缺乏動力。

反思改進措施（三）改進措施

1.提高課堂互動：通過設計更多互動環節，如小組討論、角色扮演等，激發學生的參與熱情。同時，鼓勵學生提問，及時解答他們的疑惑。

2.豐富教學方法：引入更多實例和案例，通過實際問題的解決來講解抽象的編程概念。此外，利用多媒體教學工具，如動畫、視頻等，使抽象的知識更加直觀易懂。

3.持續跟蹤與反饋：實施過程性評價，定期檢查學生的學習進度，提供個性化的反饋。同時，建立學生互評機制，讓學生在評價中互相學習，共同進步。

4.加強校企合作：與企業合作，邀請行業專家來校進行講座，讓學生了解行業動態，同時為學生提供實習機會，將理論知識與實踐相結合。

5.優化評價體系：除了項目成果，加入對學習過程的評價，如出勤率、課堂表現、作業完成情況等，全面評估學生的學習效果。課后作業1.**編程練習**：

-編寫一個簡單的掃雷游戲，機器人通過觸覺傳感器來檢測地雷，并在屏幕上顯示雷區。

-代碼要求：使用Python編程語言，實現一個2x2的雷區，玩家需要通過提示來猜測地雷的位置。

-代碼示例：

```python

importrandom

defcreate_mine_field(size):

return[[random.choice([0,1])for_inrange(size)]for_inrange(size)]

defprint_mine_field(mine_field):

forrowinmine_field:

print(''.join(['X'ifcellelse'.'forcellinrow]))

mine_field=create_mine_field(2)

print_mine_field(mine_field)

```

2.**傳感器應用**：

-設計一個程序，使用紅外傳感器來檢測前方障礙物，并控制機器人停止或后退。

-代碼要求：編寫Python代碼，模擬紅外傳感器的讀數，并根據讀數控制機器人的行動。

-代碼示例：

```python

defdetect_obstacle(distance):

returndistance<10#假設10cm為障礙物檢測閾值

defmove_robot(distance):

ifdetect_obstacle(distance):

print("Obstacledetected,stoppingtherobot.")

else:

print("Noobstacle,movingforward.")

move_robot(5)

```

3.**邏輯編程**：

-編寫一個程序，讓機器人根據一系列的傳感器輸入來決定下一步的行動。

-代碼要求：使用條件語句和循環，模擬機器人的決策過程。

-代碼示例：

```python

defdecide_action(temperature,humidity,light):

iftemperature>30:

return"Cooldown"

elifhumidity>70:

return"Dehumidify"

eliflight<10:

return"Turnonlights"

else:

return"Donothing"

action=decide_action(temperature=35,humidity=75,light=5)

print(f"Therobotshould{action}.")

```

4.**團隊協作**：

-設計一個團隊項目，要求每個成員負責機器人程序中的一個模塊，最后合并成一個完整的程序。

-項目要求：設計一個簡單的機器人導航程序，每個成員負責導航路徑規劃、障礙物檢測、路徑修正等模塊。

-代碼示例（假設模塊劃分）：

```python

#導航路徑規劃模塊

defplan_path():

#...

#障礙物檢測模塊

defdetect_obstacles():

#...

#路徑修正模塊

defcorrect_path():

#...

#主程序

defmain():

path=plan_path()

whilepathisnotNone:

obstacles=detect_obstacles()

ifobstacles:

path=correct_path()

else:

#繼續前進

pass

main()

```

5.**問題解決**：

-編寫一個程序，讓機器人能夠識別不同的顏色，并根據顏色執行不同的動作。

-代碼要求：使用顏色傳感器數據，編寫Python代碼來識別顏色，并執行相應的動作。

-代碼示例：

```python

defidentify_color(color_sensor_value):

ifcolor_sensor_valueinrange(500,600):#假設紅色傳感器的讀取值范圍

return"Red"

elifcolor_sensor_valueinrange(600,700):#假設綠色傳感器的讀取值范圍

return"Green"

else:

return"Unknown"

color=identify_color(color_sensor_value=550)

ifcolor=="Red":

print("Stopandturnright.")

elifcolor=="Green":

print("Continuestraight.")

else:

print("Waitforfurtherinstructions.")

```板書設計1.掃雷車工作原理

①掃雷車構成：傳感器（觸覺、