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-教学设计科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）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-教学设计教学内容分析1.本节课的主要教学内容：本节课主要教授学生如何使用Mixly创意编程软件编写主动避障机器人的程序，包括传感器读取、数据处理、机器人控制等。

2.教学内容与学生已有知识的联系：本节课内容与课本第15课“传感器应用”相关，学生需要运用之前学到的传感器知识，如红外传感器、超声波传感器等，来实现机器人的避障功能。同时，本节课还涉及到编程逻辑和算法设计，与课本第16课“程序控制”有紧密联系。核心素养目标分析学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：学生在本节课之前已经学习了基础的Mixly编程知识和简单的机器人操作，掌握了基本的编程逻辑和流程控制。他们熟悉了Mixly软件的基本界面和功能，能够使用变量、循环和条件语句进行简单的编程。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：学生对编程和机器人技术普遍表现出浓厚的兴趣，他们喜欢动手实践和解决问题。学生的编程能力参差不齐，部分学生能够独立完成简单的编程任务，而部分学生可能需要更多的指导和帮助。学习风格上，有的学生偏好视觉学习，通过观看视频教程来学习；有的学生则更倾向于动手操作，通过实际编程来掌握知识。

3.学生可能遇到的困难和挑战：学生在编写主动避障机器人程序时，可能会遇到编程逻辑的复杂性和对传感器数据处理的困难。此外，由于编程涉及到算法设计，学生可能难以理解算法的抽象概念。在实际操作中，学生可能会遇到传感器安装不准确、机器人动作不协调等问题，需要教师提供及时的帮助和指导。教学资源-软硬件资源：Mixly创意编程软件、Arduino开发板、红外传感器、超声波传感器、机器人底盘、连接线、电源适配器

-课程平台：学校网络教学平台

-信息化资源：Mixly编程教程视频、机器人编程案例库

-教学手段：多媒体教学设备（投影仪、计算机）、实物展示、小组合作学习教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：通过展示机器人避障的短视频，让学生直观感受机器人编程的趣味性和实用性，激发学生的兴趣。

-回顾旧知：简要回顾上一节课学习的内容，如Mixly编程软件的使用、传感器的基本原理等，帮助学生将新知识与已有知识建立联系。

2.新课呈现（约20分钟）

-讲解新知：详细讲解主动避障机器人程序的设计思路，包括传感器数据读取、数据处理、机器人控制等关键步骤。

-举例说明：通过具体案例，如“如何使机器人避开障碍物”，引导学生理解主动避障程序的设计方法。

-互动探究：分组讨论，让学生分享自己的想法和解决方案，教师引导学生在讨论中深化对知识的理解。

3.实践操作（约30分钟）

-学生活动：学生根据所学知识，分组合作，动手搭建主动避障机器人，并尝试编写程序。

-教师指导：教师在学生实践过程中，巡视指导，解答学生疑问，确保学生能够顺利完成任务。

4.程序调试与优化（约20分钟）

-学生活动：学生在教师指导下，调试程序，使机器人能够成功避开障碍物。

-教师指导：针对学生遇到的问题，提供针对性的指导，帮助学生优化程序，提高机器人性能。

5.总结与拓展（约10分钟）

-总结：教师总结本节课的重点知识，强调主动避障机器人程序的设计要点。

-拓展：引导学生思考如何将主动避障程序应用于其他场景，如智能车、无人机等。

6.作业布置（约5分钟）

-布置作业：让学生回家后，利用Mixly编程软件，设计一个能够完成特定任务的机器人程序。

具体教学过程如下：

一、导入（5分钟）

1.播放机器人避障短视频，激发学生兴趣。

2.回顾上一节课内容，如Mixly编程软件的使用、传感器的基本原理。

二、新课呈现（20分钟）

1.讲解主动避障机器人程序的设计思路，包括传感器数据读取、数据处理、机器人控制等。

2.举例说明，如“如何使机器人避开障碍物”。

3.分组讨论，让学生分享自己的想法和解决方案。

三、实践操作（30分钟）

1.学生分组合作，动手搭建主动避障机器人。

2.教师巡视指导，解答学生疑问。

四、程序调试与优化（20分钟）

1.学生在教师指导下，调试程序，使机器人能够成功避开障碍物。

2.教师提供针对性指导，帮助学生优化程序。

五、总结与拓展（10分钟）

1.教师总结本节课重点知识，强调主动避障机器人程序的设计要点。

2.引导学生思考如何将主动避障程序应用于其他场景。

六、作业布置（5分钟）

1.布置作业：让学生回家后，利用Mixly编程软件，设计一个能够完成特定任务的机器人程序。学生学习效果学生学习效果主要体现在以下几个方面：

1.编程技能的提升：通过本节课的学习，学生能够熟练运用Mixly编程软件，掌握主动避障机器人程序的设计与编写。他们学会了如何使用传感器读取数据，如何处理这些数据，以及如何通过编程控制机器人进行避障操作。这些技能对于学生未来学习更复杂的编程项目具有重要的基础作用。

2.知识的拓展：学生在学习主动避障机器人程序的过程中，不仅巩固了传感器原理、编程逻辑等基础知识，还了解了机器人运动控制的相关知识。这些知识的拓展有助于学生形成更全面的技术知识体系。

3.创新能力的培养：本节课鼓励学生分组合作，自主设计机器人程序。在这个过程中，学生需要运用创造性思维来解决实际问题，这有助于培养学生的创新能力和解决问题的能力。

4.实践能力的增强：通过动手实践，学生能够将理论知识与实际操作相结合，提高了他们的实践操作能力。学生在搭建机器人、编写程序、调试程序等环节中，学会了如何将理论知识应用到实际操作中。

5.团队协作能力的提升：在小组合作学习中，学生需要互相沟通、分工合作，共同完成任务。这有助于培养学生的团队协作能力，提高他们在团队中的沟通和协调能力。

6.问题解决能力的提高：在学习过程中，学生可能会遇到各种问题，如传感器安装不准确、程序编写错误等。通过这些问题，学生学会了如何分析问题、查找原因，并最终解决问题。这种能力的提高对于学生未来的学习和工作具有重要意义。

7.学习兴趣的激发：本节课通过机器人编程这一趣味性强的活动，激发了学生的学习兴趣。学生对编程和机器人技术的热情得到了进一步的提升，这有助于他们在未来持续学习相关领域的知识。

8.自主学习能力的发展：学生在本节课中，通过自主学习、实践操作、问题解决等环节，逐步形成了自主学习的习惯和能力。这种能力对于学生未来的学习和成长具有深远的影响。板书设计①主动避障机器人程序设计

-程序流程图

-传感器数据读取

-数据处理与判断

-机器人动作控制

②Mixly编程软件操作

-软件界面介绍

-基本编程模块

-变量、函数的使用

-逻辑控制语句

③传感器原理与应用

-红外传感器

-超声波传感器

-传感器数据读取方法

-传感器数据校准

④机器人运动控制

-电机驱动原理

-速度与方向控制

-避障算法设计

-机器人动作调试

⑤团队合作与问题解决

-分组讨论

-任务分配

-问题分析与解决

-团队协作技巧典型例题讲解1.例题：

编写一个Mixly程序，使用红外传感器检测前方是否有障碍物。如果检测到障碍物，机器人停止运动；如果没有障碍物，机器人以一定速度向前行驶。

答案：

```plaintext

//设置红外传感器为数字模式

infrared.setMode(0);

//设置红外传感器为模拟输出

infrared.setPwm(0);

//读取红外传感器的值

intdistance=infrared.read();

//判断距离是否小于阈值

if(distance<100){

//停止机器人运动

motor.stop();

}else{

//以速度v向前行驶

motor.forward(v);

}

```

2.例题：

编写一个Mixly程序，使用超声波传感器检测前方障碍物的距离。当距离小于一定值时，机器人开始减速，直至停止。

答案：

```plaintext

//设置超声波传感器为数字模式

ultrasonic.setMode(0);

//读取超声波传感器的距离值

intdistance=ultrasonic.read();

//判断距离是否小于阈值

if(distance<30){

//逐渐减速直至停止

motor.backward(slowSpeed);

}else{

//以速度v向前行驶

motor.forward(v);

}

```

3.例题：

编写一个Mixly程序，使用红外传感器检测机器人左侧是否有障碍物。如果检测到障碍物，机器人向右转；如果没有障碍物，机器人继续直线行驶。

答案：

```plaintext

//设置红外传感器为数字模式

infrared.setMode(0);

//读取红外传感器的值

intleftDistance=infrared.readLeft();

//判断左侧是否有障碍物

if(leftDistance<100){

//向右转

motor.turnRight();

}else{

//继续直线行驶

motor.forward(v);

}

```

4.例题：

编写一个Mixly程序，使用红外传感器检测机器人前方和左侧是否有障碍物。如果前方和左侧同时有障碍物，机器人后退；如果只有一侧有障碍物，机器人向无障碍物方向转向；如果没有障碍物，机器人继续直线行驶。

答案：

```plaintext

//设置红外传感器为数字模式

infrared.setMode(0);

//读取红外传感器的值

intfrontDistance=infrared.read();

intleftDistance=infrared.readLeft();

//判断前方和左侧是否有障碍物

if(frontDistance<100&&leftDistance<100){

//后退

motor.backward(v);

}elseif(frontDistance<100){

//向左转

motor.turnLeft();

}elseif(leftDistance<100){

//向右转

motor.turnRight();

}else{

//继续直线行驶

motor.forward(v);

}

```

5.例题：

编写一个Mixly程序，使用超声波传感器检测前方障碍物的距离。当距离在安全范围内时，机器人以一定速度行驶；当距离小于安全范围时，机器人减速并发出警报。

答案：

```plaintext

//设置超声波传感器为数字模式

ultrasonic.setMode(0);

//读取超声波传感器的距离值

intdistance=ultrasonic.read();

//判断距离是否小于安全范围

if(distance<safeDistance){

//减速并发出警报

motor.backward(slowSpeed);

buzzer.on();

}else{

//以速度v向前行驶

motor.forward(v);

buzzer.off();

}

```教学反思这节课已经结束了，我想要对这节课的教学进行一些反思。首先，我觉得学生在学习主动避障机器人程序的过程中，对于传感器数据的读取和处理掌握得还比较顺利。他们能够通过Mixly软件的编程模块，将传感器数据转换为机器人的动作指令，这一点让我感到欣慰。

然而，在程序调试的过程中，我发现有些学生遇到了一些困难。他们对于逻辑控制语句的理解不够深入，导致在编写程序时出现了错误。例如，有些学生在使用if-else语句时，没有正确地处理条件判断和执行语句的关系，导致程序运行不正常。

在接下来的教学中，我打算加强学生对逻辑控制语句的学习，通过更多的例子和练习，帮助学生理解条件判断和执行语句的运用。同时，我也会更加注重编程过程中的错误分析和调试技巧的讲解，让学生在遇到问题时能够迅速找到原因并解决。

此外，我发现学生在团队合作和问题解决方面还有很大的提升空间。有些学生在遇到问题时，会显得有些手足无措，不知道如何与同伴沟通和协作。这让我意识到，在未来的教学中，我需要更加注重培养学生的团队协作能力和问题解决能力。

为了提高学生的这些能力，我计划在课堂上设置更多的团队合作任务，让学生在解决问题的过程中学会如何分工合作、沟通交流。同时，我还会鼓励学生在遇到困难时，积极寻求同伴的帮助，而不是依赖老师。

在教学过程中，我也发现了一些值得肯定的地方。比如，学生们对于机器人编程的兴趣非常高，他们对于自己设计的机器人能够成功避障感到非常兴奋。这种积极的学习态度让我觉得，只要教学方法得当，学生们的学习潜力是巨大的。

当然，我也注意到一些不足之处。比如，有些学生的编程基础比较薄弱，对于一些编程概念的理解不够深入。针对这一点，我打算在今后的教学中，更加注重基础知识的巩固，确保每个学生都能够跟上课程的进度。教学评价与反馈1.课堂表现：学生们在课堂上表现出较高的参与度和积极性。大部分学生能够按照教学进度，认真听讲并完成编程任务。在讨论和互动环节，学生们能够主动提出问题和分享自己的思路，展现出良好的学习态度。

2.小组讨论成果展示：