2023-2024学年天津市中小学生mixly创意编程 第17课 主动避障机器人-教学设计

2023-2024学年天津市中小学生mixly创意编程第17课主动避障机器人-教学设计主备人备课成员课程基本信息1.课程名称：mixly创意编程

2.教学年级和班级：七年级（1）班

3.授课时间：2023年11月15日星期三第3节课

4.教学时数：1课时核心素养目标1.培养学生的创新意识，通过编程实践激发学生的创造力和解决问题的能力。

2.提升学生的计算思维，使学生能够运用算法和逻辑思维解决实际问题。

3.增强学生的信息技术素养，使学生掌握基本的编程技能和编程工具的使用。

4.培养学生的团队合作精神，通过小组合作完成编程任务，提高沟通与协作能力。教学难点与重点1.教学重点，

①理解主动避障机器人的工作原理，包括传感器的工作方式以及如何通过编程控制机器人的移动。

②掌握使用mixly软件进行编程的基本方法，包括如何设置变量、编写循环语句和条件语句，以及如何调用函数实现避障功能。

③能够根据机器人的具体构造和传感器布局，合理设计程序逻辑，确保机器人能够准确地检测到障碍物并进行避让。

2.教学难点，

①理解传感器的响应时间和精度，以及如何根据传感器的数据调整机器人的移动策略。

②在编程中实现复杂的逻辑判断，如多条件分支和循环，以确保机器人能够灵活应对不同的避障情况。

③将理论知识与实际操作相结合，能够根据编程结果调整硬件配置，解决实际操作中的问题。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学方法与策略1.采用讲授与实验结合的教学方法，通过讲解主动避障机器人的基本原理，让学生理解编程逻辑。

2.设计小组合作项目，让学生分组进行机器人搭建和编程，通过实践操作加深理解。

3.利用mixly软件的图形化编程界面，降低编程难度，提高学生的编程兴趣。

4.结合游戏化教学，设计编程挑战任务，激发学生的学习热情，提高解决问题的能力。教学过程一、导入新课

1.老师角色：亲切地与学生打招呼，营造轻松的学习氛围。

2.学生学习：安静地坐在座位上，准备开始新的一节课。

老师：“同学们，今天我们来学习mixly创意编程中的第17课——主动避障机器人。你们有没有听说过机器人呢？它们在我们的生活中扮演着怎样的角色呢？”

学生：“机器人可以清洁、搬运、照顾老人……”

老师：“很好，机器人确实在我们的生活中发挥着重要作用。今天，我们将一起了解如何使用mixly软件编程，制作一个能够主动避障的机器人。接下来，请同学们打开mixly软件，准备开始我们的学习之旅。”

二、新课导入

1.老师角色：详细讲解主动避障机器人的工作原理和编程方法。

2.学生学习：认真听讲，做好笔记。

老师：“首先，我们来了解一下主动避障机器人的工作原理。它主要由以下几个部分组成：传感器、控制器、电机和电池。传感器用于检测周围环境，控制器负责处理传感器传来的数据，并控制电机进行相应的动作，从而使机器人避开障碍物。”

老师：“接下来，我们来看看如何使用mixly软件进行编程。首先，我们需要选择合适的传感器模块和电机模块。在mixly软件中，我们可以通过拖拽模块来构建程序。例如，我们可以使用红外传感器检测前方是否有障碍物，当检测到障碍物时，控制器会控制电机使机器人转向。”

三、分组合作

1.老师角色：将学生分成小组，每组一个机器人模型和一个电脑。

2.学生学习：分组合作，开始搭建和编程机器人。

老师：“现在，请大家分组合作，开始搭建和编程你们的机器人。在搭建过程中，要注意传感器和电机的连接，确保机器人能够正常工作。在编程过程中，要根据传感器传来的数据，编写相应的程序，使机器人能够主动避障。”

四、实践操作

1.老师角色：巡回指导，解答学生疑问，确保每个小组都能顺利完成机器人搭建和编程。

2.学生学习：在老师的指导下，努力完成机器人搭建和编程。

老师：“同学们，现在请大家开始实践操作。在操作过程中，如果遇到问题，可以随时向我或其他同学请教。记住，团队合作很重要，要学会互相帮助。”

五、展示与交流

1.老师角色：组织学生进行展示和交流，让学生分享自己的成果。

2.学生学习：认真观看其他小组的展示，学习他们的优点，反思自己的不足。

老师：“现在，请大家将自己的机器人展示给大家。展示完毕后，我们可以互相交流，分享自己的心得体会。同时，也可以提出一些改进意见，帮助其他小组提高。”

六、总结与反思

1.老师角色：对本次课程进行总结，强调重点和难点。

2.学生学习：认真听讲，回顾所学内容。

老师：“同学们，今天我们学习了主动避障机器人的制作方法。通过这次课程，我们不仅掌握了mixly软件的编程技巧，还了解了传感器、控制器和电机等硬件知识。希望大家能够将所学知识运用到实际生活中，发挥机器人的作用。”

老师：“最后，请大家谈谈自己的收获和不足。在今后的学习中，我们要不断努力，提高自己的编程能力。”

七、布置作业

1.老师角色：布置课后作业，巩固所学知识。

2.学生学习：认真完成作业，为下一节课做好准备。

老师：“今天的课程就到这里，请大家认真完成以下作业：1.根据所学知识，编写一个能够实现更复杂避障功能的程序；2.尝试使用其他传感器，使机器人具备更多的功能。”

老师：“希望大家在课后能够继续探索，不断挑战自己，成为更好的程序员。”知识点梳理1.主动避障机器人的基本构成

-传感器：红外传感器、超声波传感器等，用于检测周围环境中的障碍物。

-控制器：Arduino或其他微控制器，负责处理传感器数据并控制电机动作。

-电机：用于驱动机器人移动的直流电机。

-电池：为机器人提供电能的电源。

2.传感器的工作原理

-红外传感器：通过发射和接收红外信号来检测障碍物的距离。

-超声波传感器：发射超声波并接收反射回来的声波，根据声波往返时间计算障碍物距离。

3.控制器编程基础

-变量：用于存储数据，如距离、速度等。

-循环语句：重复执行一段代码，如while循环、for循环。

-条件语句：根据条件判断执行不同的代码分支，如if语句、if-else语句。

4.电机控制编程

-设置电机速度：通过PWM（脉冲宽度调制）信号控制电机转速。

-控制电机方向：通过改变电机的输入电压极性来控制电机转动方向。

5.编程环境——mixly软件

-图形化编程界面：通过拖拽模块来构建程序，降低编程难度。

-模块库：提供丰富的功能模块，如传感器、电机控制、显示等。

6.编程步骤

-确定机器人硬件配置：选择合适的传感器、控制器、电机和电池。

-编写程序：根据机器人功能和需求，编写控制代码。

-测试程序：将程序上传到控制器，观察机器人是否按预期工作。

-调试程序：根据测试结果，调整程序和硬件配置，直到机器人能够稳定工作。

7.避障算法

-简单避障：根据传感器数据，当检测到障碍物时，使机器人停止或转向。

-复杂避障：实现多传感器融合，根据不同情况采取不同的避障策略。

8.机器人编程实践

-传感器数据读取：读取传感器数据，如距离、速度等。

-电机控制：控制电机速度和方向，使机器人移动。

-显示信息：在显示屏上显示相关信息，如距离、速度等。

9.项目评估与改进

-评估机器人性能：测试机器人避障效果、移动速度等。

-收集反馈：收集用户反馈，了解机器人功能和性能的改进方向。

-改进设计：根据评估结果和反馈，优化机器人设计和程序。课堂1.课堂提问与讨论

-老师在课堂上通过提问来检验学生对主动避障机器人编程概念的理解程度。例如，询问学生关于传感器如何工作、如何通过编程来控制电机动作等问题。

-鼓励学生参与讨论，通过小组合作的方式提出问题和解决方案，以培养学生的合作能力和批判性思维。

2.观察与反馈

-老师在课堂上观察学生的操作和编程过程，注意学生是否能够正确连接硬件、是否能够理解编程逻辑、是否能够独立解决问题。

-对于操作不当或编程错误的学生，老师应及时提供指导，帮助他们找到问题所在，并提供解决问题的方法。

3.实时测试

-通过编写简单的测试程序，让学生在课堂上即时展示他们的编程能力。

-测试可能包括要求学生编写一段代码来控制机器人执行特定的动作，或者要求他们修改现有程序以改进机器人性能。

4.作业评价

-学生完成课后作业后，老师会对作业进行详细批改，包括对代码的准确性、逻辑性和效率进行评估。

-作业评价不仅关注最终结果，还会对学生的编程过程和思考过程进行评价，以鼓励学生深入思考和学习。

5.学生自评与互评

-老师可以引导学生进行自我评价，让学生反思自己在编程过程中的表现，识别自己的强项和需要改进的地方。

-互评环节中，学生可以互相查看对方的代码，提供反馈和建议，这有助于学生之间的学习和互助。

6.成绩记录与反馈

-老师将学生的课堂表现、作业成绩和测试结果记录在成绩册上，并及时反馈给学生。

-反馈应具体、有建设性，既要指出学生的不足，也要肯定他们的进步和努力。

7.定期回顾与总结

-定期组织学生进行回顾和总结会议，让学生分享自己在学习过程中的心得体会，以及遇到的挑战和解决方案。

-通过这些会议，老师可以更好地了解学生的学习动态，同时也能够调整教学策略以适应学生的学习需求。

8.家长沟通

-定期与家长沟通，分享学生在课堂上的表现和进步，以及学生在家庭作业和项目中的表现。

-家长反馈对于了解学生全面情况、协同教育具有重要意义。板书设计1.主动避障机器人编程基础

①传感器类型：红外传感器、超声波传感器

②控制器功能：数据处理、指令输出

③电机控制：速度、方向

2.编程环境mixly简介

①图形化编程界面

②模块库：传感器、电机控制、显示

3.编程步骤

①硬件配置：传感器、控制器、电机、电池

②编写程序：变量、循环、条件语句

③测试程序：上传、运行、观察

④调试程序：修改、优化、重复测试

4.避障算法

①简单避障：障碍物检测、停止/转向

②复杂避障：多传感器融合、策略选择

5.编程实践

①传感器数据读取：距离、速度

②电机控制：速度、方向调整

③显示信息：数据显示、状态反馈

6.项目评估与改进

①机器人性能评估：避障效果、移动速度

②用户反馈：收集、分析、改进方向

③设计优化：程序调整、硬件改进教学反思教学反思

今天上了关于主动避障机器人的mixly编程课程，我觉得整体来说效果还不错，但也有一些地方需要反思和改进。

首先，我发现学生在编程时对传感器的工作原理理解得不够深入。虽然我在课堂上详细讲解了红外传感器和超声波传感器的原理，但是在实际操作中，有些学生还是不太能理解如何根据传感器的数据来调整机器人的行为。我觉得这可能是因为理论知识与实践操作之间的连接不够紧密。我计划在接下来的课程中，通过更多的实际操作和案例研究，让学生更直观地理解传感器的应用。

其次，我在课堂上的提问和讨论环节发现，部分学生的参与度不高。有些学生似乎对自己的编程能力不太自信，不愿意在课堂上提出问题和分享自己的想法。这让我意识到，作为老师，我需要创造一个更加包容和支持的学习环境，鼓励每个学生都敢于尝试和表达。我打算在今后的教学中，更多地使用小组合作的方式，让每个学生都有机会参与到讨论中来。

再者，我注意到在编程过程中，有些学生遇到问题时，往往只能解决表面问题，而无法深入到问题的根源。这可能是因为他们的编程逻辑不够清晰。在未来的教学中，我会更加注重编程逻辑的培养，通过教授更复杂的编程结构，如嵌套循环和条件