第4章 创意制作-机器人入门 第4节 循迹小车-马达与传感器应用　教学设计　2023-2024学年河大版（2023）初中信息技术第二册

第4章创意制作——机器人入门第4节循迹小车——马达与传感器应用教学设计2023—2024学年河大版（2023）初中信息技术第二册课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教学内容分析亲爱的小伙伴们，今天我们要一起走进第4章“创意制作——机器人入门”的第4节“循迹小车——马达与传感器应用”。这节课，我们将会揭开马达和传感器的神秘面纱，看看它们是如何让我们的循迹小车跑起来的。说到这，你们还记得我们之前学过的《电路基础》吗？没错，今天的内容可是和那息息相关哦！我们将会通过实际的动手操作，让马达和传感器在我们的循迹小车中发挥出巨大的作用。让我们一起期待这趟充满乐趣的科技之旅吧！😄🚗🔌二、核心素养目标1.培养学生的创新思维，通过动手实践，激发学生对机器人技术的兴趣。

2.培养学生的信息意识，让学生理解传感器在信息技术中的应用。

3.提升学生的计算思维，让学生掌握马达与传感器的基本连接和操作方法。

4.增强学生的技术应用能力，使学生能够将所学知识应用于实际项目中。三、教学难点与重点1.教学重点

-核心内容：马达与传感器的连接与控制。

-细节说明：学生需要理解马达的工作原理，以及如何通过传感器读取环境信息来控制马达的转动。重点在于理解马达的正反转控制信号，以及如何通过编写程序来控制循迹小车按照预设路径行驶。

-举例解释：例如，讲解如何使用Arduino编程控制马达的正反转，以及如何使用红外传感器来检测地面上的黑线，从而实现小车沿着黑线移动。

2.教学难点

-难点内容：传感器的读取与数据处理。

-细节说明：学生可能难以理解传感器信号的读取过程，以及如何将读取到的数据转化为小车行驶的指令。难点在于传感器信号的稳定性、干扰处理以及数据处理的算法。

-举例解释：例如，在讲解红外传感器的使用时，学生可能会遇到信号不稳定导致小车行驶路径偏离的问题，这就需要学生理解如何通过软件滤波来提高信号稳定性，以及如何调整程序来适应不同的地面条件。四、教学方法与策略1.采用项目导向学习法，引导学生通过实际操作构建循迹小车，让学生在实践中学习马达与传感器的应用。

2.结合讲授与实验，先讲解马达和传感器的基本原理，再通过小组实验，让学生亲自动手连接电路，观察现象，增强理解。

3.利用多媒体教学，展示马达与传感器的工作视频，帮助学生直观理解其工作原理。

4.设计互动游戏环节，让学生在游戏中学习和巩固知识，提高学习兴趣和参与度。五、教学过程设计一、导入环节（5分钟）

1.创设情境：展示一段机器人比赛的精彩视频，引发学生对机器人技术的兴趣。

2.提出问题：视频中机器人是如何实现循迹行驶的？它们使用了哪些传感器和马达？

3.引导思考：今天我们就来学习马达与传感器的应用，揭开机器人循迹行驶的奥秘。

二、讲授新课（15分钟）

1.马达的工作原理：讲解马达的结构、工作原理以及正反转控制信号。

2.传感器的作用：介绍红外传感器的原理、特点以及在循迹小车中的应用。

3.电路连接：展示马达与传感器的连接方法，强调电路的安全性。

4.编程控制：讲解Arduino编程语言的基本语法，演示如何编写控制马达和传感器的程序。

三、巩固练习（10分钟）

1.小组讨论：分组讨论如何改进循迹小车的性能，如提高速度、稳定性等。

2.实践操作：学生分组动手搭建循迹小车，连接马达和传感器，并进行调试。

3.互帮互助：鼓励学生互相帮助，共同解决问题。

四、课堂提问（5分钟）

1.提问：如何判断传感器信号的稳定性？

2.解答：通过软件滤波、调整传感器位置等方法提高信号稳定性。

3.提问：如何使循迹小车在转弯时更加顺畅？

4.解答：调整马达转速、优化程序算法等。

五、师生互动环节（5分钟）

1.教师提问：如何实现循迹小车在直线行驶和转弯时的速度控制？

2.学生回答：通过调整马达转速、优化程序算法等实现。

3.教师点评：鼓励学生积极思考，提出自己的见解。

4.教师总结：强调马达与传感器在机器人技术中的应用，以及编程的重要性。

六、课堂小结（5分钟）

1.回顾本节课所学内容：马达、传感器、电路连接、编程控制等。

2.强调重点：马达与传感器的连接方法、编程控制技巧。

3.布置作业：让学生回家后继续研究循迹小车，尝试改进性能。

七、课堂延伸（5分钟）

1.教师提问：如何将循迹小车应用于实际生活中？

2.学生讨论：如智能家居、环境监测等。

3.教师总结：鼓励学生发挥创意，将所学知识应用于实际项目中。

整个教学过程共计45分钟，环节紧凑，注重师生互动，培养学生动手实践、创新思维和问题解决能力。六、教学资源拓展1.拓展资源：

-传感器种类与应用：介绍不同类型的传感器及其在机器人制作中的应用，如超声波传感器、红外传感器、光敏传感器等。

-马达原理与分类：深入研究不同类型马达的工作原理和特点，如直流马达、步进马达等。

-机器人编程基础：介绍编程语言的基础知识，如C语言、Python等，以及它们在机器人编程中的应用。

-机器人竞赛案例：分析国内外机器人竞赛的案例，了解机器人技术的最新发展趋势。

2.拓展建议：

-学生可以阅读相关科普书籍，如《机器人技术与应用》、《编程从入门到精通》等，以加深对机器人技术的理解。

-鼓励学生参加机器人制作比赛或科技创新活动，通过实践提升自己的动手能力和创新能力。

-组织学生观看机器人制作的纪录片或视频教程，如《机器人大战》、《机器人总动员》等，激发学生的学习兴趣。

-建议学生关注机器人技术相关的公众号、论坛等，了解行业动态和技术趋势。

-鼓励学生参加线上课程或工作坊，如慕课、编程训练营等，系统地学习机器人技术相关知识。

-组织学生参观机器人展览或企业，实地了解机器人技术的应用场景和发展前景。

-引导学生进行跨学科学习，如结合数学、物理、计算机科学等知识，综合运用所学技能解决实际问题。

-建议学生组建学习小组，共同研究机器人项目，分享学习心得，互相促进成长。

-鼓励学生关注国内外机器人领域的最新研究动态，如人工智能、物联网、自动驾驶等，为未来职业发展做好准备。七、教学评价与反馈1.课堂表现：

-学生出勤情况：记录学生的出勤情况，确保所有学生都能参与课堂活动。

-学生参与度：观察学生在课堂上的参与程度，包括提问、回答问题、小组讨论等。

-学生态度：评估学生对机器人技术学习的兴趣和态度，以及是否能够保持专注和积极。

2.小组讨论成果展示：

-小组合作表现：评价学生在小组讨论中的合作能力和团队精神。

-创新思维：观察学生在讨论中提出的创新想法和解决方案。

-解决问题的能力：评估学生是否能够有效解决讨论中遇到的问题。

3.随堂测试：

-知识掌握情况：通过随堂测试，检查学生对马达与传感器基本原理的掌握程度。

-编程技能：评估学生编写控制马达和传感器的程序的能力。

-实践操作：观察学生在实际搭建循迹小车过程中的操作熟练度和问题解决能力。

4.学生自评与互评：

-学生自评：鼓励学生在课后反思自己的学习过程，包括学习态度、学习方法和学习成果。

-互评：组织学生之间进行互评，让学生从他人的表现中学习，同时也提高自我评价的能力。

5.教师评价与反馈：

-针对课堂表现：对学生在课堂上的积极参与、正确回答问题、创新思维给予正面反馈，对不足之处提出建设性意见。

-针对小组讨论成果展示：肯定小组合作的成功，对提出独特解决方案的学生给予特别表扬，对需要改进的地方提出具体建议。

-针对随堂测试：对测试结果进行分析，对表现优秀的学生给予鼓励，对存在困难的学生提供个别辅导。

-针对学习态度：关注学生的学习态度，对认真学习的同学给予肯定，对态度不端正的同学进行适当的引导和纠正。

-针对实践操作：对学生的动手能力进行评价，对能够独立完成操作的学生给予表扬，对需要帮助的学生提供必要的指导。八、板书设计①马达与传感器概述

-马达类型：直流马达、步进马达

-传感器类型：红外传感器、超声波传感器、光敏传感器

-马达与传感器在机器人中的应用

②马达工作原理

-结构：线圈、磁铁、电刷

-工作原理：电磁感应

-正反转控制信号

③传感