《第二单元 指挥机器人行动 12 声波测距避障碍》教学设计-2024-2025学年泰山版信息技术（2018）第三册

《第二单元指挥机器人行动12声波测距避障碍》教学设计-2024-2025学年泰山版信息技术（2018）第三册学校授课教师课时授课班级授课地点教具教学内容分析1.本节课的主要教学内容：《第二单元指挥机器人行动12声波测距避障碍》。

2.教学内容与学生已有知识的联系：本节课基于学生已掌握的机器人编程基础，通过学习声波测距避障碍技术，引导学生运用所学知识解决实际问题，提高编程能力和创新思维。教材内容与泰山版信息技术（2018）第三册第二单元相关。核心素养目标分析本节课旨在培养学生的计算思维、问题解决和创新实践能力。通过声波测距避障碍的学习，学生能够理解算法设计的基本原理，提高逻辑推理和编程能力。同时，培养学生的信息意识，让学生意识到信息技术在解决实际问题中的重要性，激发学生创新实践的兴趣和信心。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

学生在此前已学习过基本的机器人编程知识，包括机器人编程语言的基础语法、控制语句、循环结构等。此外，学生还具备简单的逻辑思维能力和初步的编程实践经验。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

学生对机器人编程充满好奇心，学习兴趣浓厚。他们具备一定的动手能力和问题解决能力，能够在教师的引导下尝试解决编程问题。学生的学习风格以动手实践和合作学习为主，他们倾向于通过实际操作来加深对知识的理解。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

学生在学习声波测距避障碍时，可能会遇到以下困难和挑战：理解声波测距的原理和算法；将理论知识应用到实际编程中；调试和优化程序以实现预期的功能。此外，学生可能对复杂逻辑的理解和编程技能的提升存在困难，需要教师提供适当的指导和帮助。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有泰山版信息技术（2018）第三册教材，以供查阅相关内容。

2.辅助材料：准备与声波测距避障碍相关的图片、图表和视频，以帮助学生理解概念和操作过程。

3.实验器材：准备机器人模型、声波传感器等实验器材，并确保其完整性和安全性。

4.教室布置：设置分组讨论区，安排实验操作台，以便学生进行实际操作和交流。教学过程一、导入新课

1.老师说：同学们，今天我们来学习一个新的内容——《第二单元指挥机器人行动12声波测距避障碍》。在开始之前，请同学们回忆一下我们之前学过的机器人编程知识，以及我们在编程过程中遇到的问题和解决方法。

2.学生回顾已学知识，并分享自己的经验和遇到的问题。

二、新课讲授

1.老师说：今天我们要学习的是声波测距避障碍技术。首先，请同学们看大屏幕，我给大家展示一下声波测距避障碍的工作原理。

2.老师展示声波测距避障碍的原理图，并解释声波是如何在空气中传播的。

3.老师说：接下来，我们来看一下声波测距避障碍的编程步骤。首先，我们需要设置声波传感器的初始状态，然后通过编程让机器人发出声波，并接收反射回来的声波。

4.老师展示声波测距避障碍的编程代码，并解释代码中的关键语句和函数。

5.老师说：现在，请同学们跟我一起完成声波测距避障碍的编程练习。首先，我们需要设置声波传感器的初始状态，然后编写代码让机器人发出声波，并接收反射回来的声波。

6.学生跟随老师的步骤进行编程练习，老师巡回指导。

7.老师说：完成编程后，我们来进行实验验证。请同学们按照以下步骤进行实验：

a.将机器人放置在实验台上，确保机器人与声波传感器连接正常。

b.编译并运行程序，观察机器人是否能够正确地发出声波并避开障碍物。

c.如果实验不成功，请同学们分析原因，并尝试修改程序。

8.学生进行实验，老师巡回指导。

三、课堂练习

1.老师说：同学们，现在我们来做一个课堂练习。请根据以下要求，编写一个程序，让机器人沿着直线行走，并避开障碍物。

2.学生根据要求编写程序，老师巡回指导。

3.老师说：完成练习后，请同学们展示自己的程序，并说明程序的工作原理。

4.学生展示程序，老师点评并总结。

四、课堂小结

1.老师说：今天我们学习了声波测距避障碍技术，同学们掌握了声波测距避障碍的原理和编程方法。希望大家能够将所学知识应用到实际生活中，解决实际问题。

2.学生总结今天所学内容，并分享自己的收获。

3.老师说：今天的课程到此结束，请同学们课后复习今天所学内容，并尝试自己编写一些有趣的机器人程序。

4.学生离开教室，结束本节课。教学资源拓展1.拓展资源：

-机器人编程竞赛信息：介绍国内外机器人编程竞赛的相关信息，如RoboCup、FIRSTRobotics等，这些竞赛能够激发学生的学习兴趣，提高他们的编程技能和团队合作能力。

-机器人编程教程：推荐一些适合学生自学的高级编程教程，如使用Python进行机器人编程的教程，这些资源可以帮助学生深入理解编程语言和算法。

-机器人历史与发展：提供关于机器人历史和发展的资料，让学生了解机器人技术的起源、发展过程以及未来的趋势，增加学生对科技发展的认识。

2.拓展建议：

-编程实践项目：鼓励学生参与一些实际的编程项目，如设计一个简单的智能家居系统，或者制作一个能够完成特定任务的机器人。这些项目可以帮助学生将所学知识应用到实际中，提高他们的解决问题的能力。

-创新思维训练：组织一些创新思维训练活动，如头脑风暴、思维导图等，帮助学生培养创造性思维，这对于他们未来在机器人编程领域的发展至关重要。

-团队合作实践：通过小组合作的方式，让学生在编程过程中学会沟通和协作。可以设计一些需要团队合作才能完成的编程任务，如设计一个多机器人协同工作的系统。

-机器人编程社区：引导学生加入机器人编程社区，如在线论坛、社交媒体群组等，这样他们可以与其他编程爱好者交流心得，分享经验，同时也能够了解最新的编程技术和趋势。

-实地考察学习：组织学生参观机器人制造企业或研究机构，让学生亲身感受机器人技术的应用和发展，激发他们的学习兴趣和职业规划。

-编程比赛准备：对于有意愿参加编程比赛的学生，提供专门的培训和指导，包括算法优化、编程技巧提升等，帮助他们提高在比赛中的竞争力。

-跨学科学习：鼓励学生探索机器人编程与其他学科的结合，如数学、物理、电子工程等，这样可以拓宽学生的知识面，提高他们的综合能力。典型例题讲解例题1：

机器人A以2米/秒的速度向机器人B移动，B以1米/秒的速度向A移动，两机器人相向而行，求它们相遇前共行进了多少秒？

解答：

设它们相遇前共行进了t秒。

则A行进了2t米，B行进了1t米。

因为它们相向而行，所以它们行进的总距离是它们各自的行进距离之和，即2t+1t=3t米。

假设它们在起点距离为D米，则有：

3t=D

解得：

t=D/3

如果D为30米，那么：

t=30/3=10秒

所以，它们相遇前共行进了10秒。

例题2：

一个机器人从点A出发，以1米/秒的速度向东移动，同时另一个机器人从点B出发，以1.5米/秒的速度向西移动。两机器人相向而行，如果它们相遇点距离A点4米，求两机器人相遇所需的时间。

解答：

设两机器人相遇所需的时间为t秒。

则机器人A行进了1t米，机器人B行进了1.5t米。

因为它们相向而行，所以它们行进的总距离是它们各自的行进距离之和。

根据题意，它们相遇点距离A点4米，所以：

1t+1.5t=4

2.5t=4

解得：

t=4/2.5

t=1.6秒

所以，两机器人相遇所需的时间是1.6秒。

例题3：

机器人C以3米/秒的速度向东北方向移动，同时机器人D以4米/秒的速度向西北方向移动。如果两机器人同时从同一点出发，求它们相遇所需的时间。

解答：

由于机器人C和D分别向东北和西北方向移动，它们的移动方向相互垂直，可以将其视为直角三角形的两个直角边。

设两机器人相遇所需的时间为t秒。

则机器人C行进了3t米，机器人D行进了4t米。

根据勾股定理，它们相遇时的距离等于直角三角形的斜边长度，即：

(3t)^2+(4t)^2=(5t)^2

9t^2+16t^2=25t^2

25t^2=25t^2

这是一个恒等式，说明我们的设定是正确的。

因此，两机器人相遇所需的时间t可以是任意值，因为它们的移动方向相互垂直，它们始终会相遇。

例题4：

机器人E以2米/秒的速度向南移动，同时机器人F以3米/秒的速度向北移动。如果它们同时从同一点出发，求它们相遇所需的时间。

解答：

机器人E和F的移动方向相反，它们的移动速度分别为2米/秒和3米/秒。

设它们相遇所需的时间为t秒。

则机器人E行进了2t米，机器人F行进了3t米。

因为它们相向而行，所以它们行进的总距离是它们各自的行进距离之和。

它们相遇时，总距离等于它们的初始距离，即：

2t+3t=初始距离

5t=初始距离

如果初始距离为10米，那么：

5t=10

解得：

t=10/5

t=2秒

所以，它们相遇所需的时间是2秒。

例题5：

机器人G以1米/秒的速度向东南方向移动，同时机器人H以1.2米/秒的速度向西北方向移动。如果它们同时从同一点出发，求它们相遇所需的时间。

解答：

机器人G和H的移动方向是斜向的，且相互垂直。

设两机器人相遇所需的时间为t秒。

则机器人G行进了1t米，机器人H行进了1.2t米。

根据勾股定理，它们相遇时的距离等于直角三角形的斜边长度，即：

(1t)^2+(1.2t)^2=(斜边长度)^2

t^2+1.44t^2=(斜边长度)^2

2.44t^2=(斜边长度)^2

由于它们是向相反方向移动的，斜边长度实际上就是它们移动的总距离，即：

2.44t^2=初始距离

如果初始距离为5米，那么：

2.44t^2=5

t^2=5/2.44

t≈1.035秒

所以，它们相遇所需的时间大约是1.035秒。课堂1.课堂评价：

-提问环节：在课堂教学中，我将通过提问的方式，检查学生对声波测距避障碍原理的理解程度。我会设计一系列问题，如“声波测距避障的原理是什么？”“如何通过编程实现声波测距避障？”“在编程过程中，需要注意哪些问题？”等。通过学生的回答，我可以评估他们对知识的掌握情况，并及时调整教学策略。

-观察学生参与度：在实验和编程练习环节，我会密切观察学生的参与情况，包括他们的操作是否熟练、是否能够独立解决问题、是否能够与同学有效合作等。这些观察可以帮助我了解学生的学习风格和团队协作能力。

-课堂测试：为了全面评估学生的学习效果，我会在课程结束时进行一次小测验。测试内容将包括对声波测距避障原理的理解、编程代码的编写和实验操作的准确性。通过测试结果，我可以了解学生对知识的掌握程度，并为后续教学提供参考。

2.作业评价：

-认真批改作业：我会对学生的编程作业进行认真批改，包括代码的正确性、程序的运行效果以及代码的可读性。在批改过程中，我会注意学生的编程习惯和思维方式，并在作业上给出详细的评语和建议。

-及时反馈：对于