小学信息技术-【课堂实录】声波测距避障碍教学设计学情分析教材分析课后反思

《声波测距避障碍》教学设计教学目标 1.知识与技能初步认识超声波传感器，了解超声波传感器的作用;能够搭建小车模型，了解小车避障的原理;能够通过Scraino软件编写程序，使用超声波传感器实现小车的自动避障功能。2.过程与方法通过小组合作学习探究，掌握团队合作的方法。3.情感态度与价值观动手制作小车，实现小车避障效果，激发学习信息技术的兴趣，培养动手实践和发现探索能力。教学重难点 重点:了解超声波传感器的作用和小车避障的原理使用Scraino软件编写程序，实现小车避障。难点:利用Scraino软件编写程序，实现小车避障。教学准备 arduinoNano硬件设备与电脑。教学方法：基于活动的探究学习和任务动学习。预设教学过程 一、情景引入学生观看无人驾驶汽车的视频，随后教师提出问题：1.看完视频有什么感想？哪里觉得最震撼？2.让学生大胆猜测无人驾驶汽车是怎样实现自动避障功能的？【设计意图】以视频导入，调动学生兴趣，拉近与学生之间的距离。通过问题设置引发学生的思考，进而实现课程的顺利导入。二、探究新知1.认识超声波传感器（1）演示小实验让学生直观的看到超声波传感器能探测到物体与它的距离。3.学生看蝙蝠探路飞行的视频，进一步学习超声波传感器的工作原理。【设计意图】要让学生不仅要认识超声波传感器，还要明白它的工作原理，设计观看小实验和视频两个环节更直观形象的向学生解释，学生容易理解掌握。2.搭建感应避障车设计3个思考问题，引领学生积极思考搭建小车的步骤及需要注意的事项。（1）确定安装步骤，通常先安装小车的3个轮子，如果车轮安装后影响其他硬件的安装也可以再拆卸下来。（2）怎样确定车头和车尾？超声波传感器该安装在大轮和小轮方向？（3）传感器应该安装的高点还是低点好？【设计意图】这个环节教师先让小组讨论方案，通过交流确定基本步骤，在每一步操作之前都通过问题引领，进过充分的讨论交流，让学生明白其中的道理，从而搭建过程少走弯路，提高课堂效率，使学生能更快地融入到动手连接的过程中，熟悉各部分的功能。3.编写避障程序（1）明确编程的必要性。编程之前让学生明白，小车没有程序驱动，就像人没有大脑一样是不能行动的，也更不用说智能化了，所以要使小车能自动驾驶和避障，必须编写相应的控制程序。（2）分析编程思路。根据超声波传感器的工作原理和小车避障的过程说明，启发学生用语言描述编程的思路，分析三个“积木”的作用=1\*GB3①“如果……那么……否则”积木=2\*GB3②“读取超声波传感器的值”积木=3\*GB3③“设置电机的转速”积木（3）小组分析讨论，编写程序，使自己的小车动起来。A.如何使用程序实现小车前进?B.如何使用程序实现车轮的转向?活动进行时，教师通过观察学生进行的进度，了解和掌握学生的活动情况，及时指导或引导学生解决编程中出现的问题，同时引导学生使用小秘笈中的技巧和方法。【设计意图】学生通过活动进行自主探究，在实践过程中掌握知识、发现问题。活动中教师同时注意发挥小组的作用，引导学生进行小组讨论，共同商量解决问题的办法，逐步养成自己解决问题的习惯。（4）小组成果展示，班级成员进行评价。教师在学生的汇报过程中，及时引导学生对作品作出评价，指出其中的优点和不足。展示时，其他同学有问题可随时提问，由展示学生进行演示和解说。【设计意图】救师主要引导学生进行交流和评价，让学生去发现作品中的优点和不足，培养学生的信息交流和信息评价能力，同时也以此作为培养和提高学生审美能力和观察能力的手段。四、拓展应用小车除了能实现自动避障功能外，还可以给它做的更完美些。1.给小车加上LED灯，在小车遇到障碍物的时候闪动，起到警示的作用？2.在之前活动的基础上，如何实现小车向左转、向右转的避障效果?【设计意图】在掌握本节课基本内容的基础上，对知识进行进一步的延伸，培养学生的探索精神和创客精神。五、课堂小结学生谈本节课的主要收获，认识了超声波传感器，了解了超声波传感器的工作原理，通过搭建避障小车体验了能无人驾驶的人工智能技术，同时肯定和表扬同学们的积极表现。最后再给同学们介绍一款网红无人驾驶清洁车，了解它的性能及将要批量生产应用，让同学们意识到无人驾驶汽车很快就会进入我们的生活，为迎接智能时代的到来做好准备。 六、板书设计 声波测距避障碍原理：传感器发出的超声波，遇到障碍物反射回来，根据传输时间测出与障碍物的距离。积木：“如果……那么……否则”“读取X接口超声波传感器的值”“设置电机X的转速是”《声波测距避障碍》学情分析通过本单元前面三节课的学习学生对于用编程控制硬件的运行有了一定的了解，学习了部分积木脚本的使用，有了一定的编程经验。学生对硬件的功能、连接、控制器与电脑的连接，如何上传程序，脱机运行等都有了一定的操作经验。这一年龄段的学生获取的信息量很大，对于新兴和未知事物具有强烈的好奇心，具备动手操作的能力。本节课在学生的已有技能的基础上，通过动手实践、合作探究、交流分享等活动，搭建一辆能自动避障的小车，进一步增强学生对编程的兴趣，通过在做中学，整合知识，进而提炼高阶思维，提高创新意识。《声波测距避障碍》学习效果分析本节课的教学目标是学生在了解了无人驾驶技术和超声波传感器的工作原理后，以小组合作的方式完成智能避障小车的搭建和程序的编写任务，并调试改进。从完成效果来看，90%的小组完成了小车的搭建并编写程序控制小车躲避障碍物，课堂达成度满意。分析原因，与老师充足的课前准备，导入环节的知识铺垫和操作环节的分析指导是分不开的。在操作环节并不是老师直接告诉学生如何去做，而是放手让学生探究，在学生出现疑问时给他一个敢于提问的机会，把问题抛出来，大家一起分析解决，这样既调动了学生的参与积极性，也发展了学生的思维能力。在展示交流环节，两位同学能把小车的行驶和避障的过程讲解出来，而且还给小车加上了警示LED灯，是超出我的基本要求的，同时，其他同学也能准确的评价小车的优缺点，这个环节同学们的表现我非常满意，同时也说明了他们对本节课的学习也是成功的。虽然课堂时间有限，但是学生有了课堂上获得的基本经验和信心，还希望再有一节课的时间根据小秘笈补充的知识继续设计完善小车的功能。《声波测距避障碍》教材分析本课是第二单元《指挥机器人行动》的第四课也是全册的最后一课。主要引导学生了解超声波传感器的工作原理，通过搭建安装有超声波传感器的小车，编写程序控制小车躲避前方障碍物，感受人工智能的魅力。教材从“情景导入-学习目标-做中学-小秘笈-练一练-我来说-新视窗”七个环节展开。“情景导入”环节通过展示无人驾驶汽车的有关视频资料进行导入，通过无人驾驶、自动避障的问题引导学生进行探索思考，激发学生对新知识学习的兴趣。“学习目标”明确本节课主要是学习超声波传感器的作用，通过Scraino编程软件编写程序，完成感应避障车的程序，掌握感应避障车的工作原理。“做中学”的两个活动着重培养学生的动手操作能力及团队合作意识，可以与“小秘笈”和“练一练”两个环节结合，在完成“做中学”两个活动的基础上，结合学生的学习兴趣和接受能力，渗透“练一练”中设计的思想。“说一说”环节的主体是学生，让他们总结和分享学习内容，根据学习反馈，教师对其进行补充和评价。本环节教师要善加运用，进一步提高学生的逻辑思维梳理、整理能力，和语言表达能力。“新视窗”中的内容帮助学生开阔视野，开阔眼界，可以让学生自学，也可以渗透到教学内容中。《声波测距避障碍》评测练习超声波传感器的工作原理：超声波传感器发出，遇到障碍物就，根据传输的测出传感器与障碍物的距离。小组合作搭建避障小车。需要的硬件。控制器、电机、大轮、小轮、超声波传感、条连接电机和控制器的线缆，一条连接传感器和控制器的。熟悉各部件的连接。思考问题：传感器应安装在大轮还是小轮的前方？传感器安装的高点还是低一点好？编写程序。分析小车避障原理，用编写程序的思维语言描述。运用“如果……那么……否则”积木，“读取超声波传感器的值”积木，“设置电机的转速”积木编写程序。三、上传程序，调试小车的避障功能。《声波测距避障碍》课后反思本节课成功之处：1.这是一节学生实践操作课，课前教师需要做大量的准备工作，检查硬件是否齐全，控制器是否充满电，提前给同学们准备好笔记本电脑，并做好软件的安装和调试工作。本节课要搭建一辆避障小车，学生好奇心强，急于动手，课前充足的准备工作，保证了教学过程的顺利展开。2.本节课的教学任务是让学生通过小组合作的方式搭建一辆能自动避障的小车，其中用到一个关键的传感器是超声波传感器，所以在导入环节注重学科知识与生活的联系，借助微视频介绍无人驾驶技术和超声波传感器的工作原理，通过小实验让学生直观的看到超声波传感器测出的距离，这些形式学生容易理解，节省了时间。3.在搭建和编程环节，学生会提出一系列的问题，比如大轮的安装位置，超声波传感器的安装位置及高度问题，老师在备课时已预设到，上课才能及时给予学生解答和帮助。4.小组的安排上以好带差，共同进步。5.教师的语言有激励性，有明确的问题导向，突破教学重点和难点，通过问题引领带动学生积极思考，大胆发言，交流分享，课堂学习气氛活跃。注重培养学生的动手实践能力，提升学生的思维能力。不足之处：课堂时间掌握的不太好，只完成了基本的任务，不敢有太多的扩展，对于能力好的同学可能有吃不饱的感觉。《声波测距避障碍》课标分析内容要求课标要求本单元引导学生初步感受开源硬件与编程的神奇结合，运用Scraino编写程序与开源硬件进行交互，让开源硬件在程序的指挥和控制下，执行一定的动作，完成一定的任务。本课从学生的生活实际入手