2024《让机器人动起来》大单元整体教学设计与思路（苏教版）

《让机器人动起来》大单元整体教学设计(苏教版)

一、内容分析与整合

(-)教学内容分析

《让机器人动起来》是苏教版高中通用技术选择性必修2《机器人

设计与制作》中的重要章节，主要围绕机器人的动力系统和传动系统

展开，包括机械传动和电子控制系统的探析与设计。本章节的内容分

为三大部分：探析机械传动、探究电子控制系统以及设计与制作机械

手。通过这三个部分的学习，学生将深入了解机器人的工作原理，掌握

机械传动和电子控制系统的基本知识和技能，并能够设计和制作简单

的机械手。

探析机械传动：

任务一：认识齿轮传动：了解齿轮传动的基本原理、类型和特点，

掌握齿轮传动的计算方法。

任务二：研究齿轮传动的速度变化：通过实验观察齿轮传动中速

度的变化规律，理解齿轮比的概念。

任务三：探究特殊齿轮传动：了解非圆齿轮、蜗轮蜗杆等特殊齿轮

传动的应用和工作原理。

任务四：探究带传动与链传动：比较带传动和链传动的优缺点，了

解它们的应用场景。

任务五：探究平面连杆传动：学习平面连杆传动的原理和应用，理

解其在机器人运动中的作用。

探究电子控制系统：

任务一：探究电子控制系统：了解电子控制系统的基本组成和工

作原理。

任务二：认识控制大脑——单片机：学习单片机的基本知识和编

程方法。

任务三：设计调试电子控制系统，让机械手动起来：综合运用所学

知识，设计并调试电子控制系统，使机械手能够按预定程序运动。

设计与制作机械手：

通过前面的学习，学生将分组设计和制作一个简单的机械手，实

现从理论到实践的转化。

（二）单元内容分析

本单元的教学内容涵盖了机械传动和电子控制系统两大方面，这

两部分是机器人设计与制作的核心内容。机械传动部分，学生需要掌

握齿轮传动、带传动、链传动和平面连杆传动的基本原理和应用，这是

理解机器人运动机制的基础。电子控制系统部分，学生需要了解电子

控制系统的组成和工作原理，掌握单片机的编程方法，这是实现机器

人智能化控制的关键。通过这两部分的学习，学生将能够综合运用所

学知识，设计和制作出一个简单的机械手，实现从理论到实践的跨越。

（三）单元内容整合

本单元的教学内容虽然涉及多个知识点，但各知识点之间有着紧

密的内在联系。机械传动部分和电子控制系统部分是相互依存、相互

支撑的。机械传动为机器人的运动提供了物理基础，而电子控制系统

则实现了对机械传动的智能化控制。在教学过程中，应注重知识点的

整合和综合运用。

具体来说，可以将机械传动和电子控制系统的学习相结合，通过

实验和项目实践的方式，让学生亲身体验机器人的工作原理和控制方

法。例如，在学习齿轮传动时，可以结合电子控制系统，设计一个通过

单片机控制的齿轮传动实验；在学习单片机编程时，可以结合机械手

的设计，让学生编写程序控制机械手的运动。通过这种整合方式，不仅

可以加深学生对知识点的理解，还可以提高他们的综合运用能力。

二、《普通高中通用技术课程标准(2017年版2020年修订)》分解

通用技术的核心素养目标是：

(-)技术意识

水平1：能结合个人成长经历和简单的技术体验活动，了解与感知

技术与人、自然、社会的关系，形成对人工世界的认识和初步的环境意

识。在学习《让机器人动起来》这一单元时，学生能够认识到机器人技

术在现代社会中的重要性和广泛应用，理解机器人技术对人类生活、

生产和社会发展的积极影响。

水平2：能在技术活动的过程中，恰当处理人技关系，形成规范、

安全的技术习惯。在学习机械传动和电子控制系统的过程中，学生能

够理解并遵守相关的安全规范，形成规范的技术操作习惯。

水平3：能结合某一具体技术领域，调查并分析个体及群体的价值

观如何促进或阻碍技术的发展，理解技术活动需要综合运用多种知识。

通过学习机器人设计与制作，学生能够理解机器人技术的发展历程和

现状，分析不同国家和地区在机器人技术领域的差异和原因。

水平4：能综合各种数据与信息，就某一技术领域对个人、社会、

环境的影响作出判断，形成正确的技术观和生态文明观。在学习机器

人技术的过程中，学生能够认识到机器人技术对环境、资源和社会的

影响，形成可持续发展的技术观。

水平5：能综合多个技术领域，调查并分析个体及群体的价值观、

器人的自主导航、智能识别等。

（三）创新设计

水平1:能通过调查等方式，了解用户特定需求和需要解决的主要

技术问题，能借鉴技术设计案例和技术规范尝试制订解决技术问题的

单一方案。在学习机器人设计与制作的过程中，学生能够了解用户（如

工厂、医院等）对机器人的特定需求，并尝试借鉴已有的技术设计案例

和规范来制订解决方案。

水平2：面对熟悉的技术情境，能运用技术语言分析用户特定需求,

明确需要解决的技术问题；能根据设计对象和现有条件制订解决技术

问题的一个或多个单一方案。在学习机器人设计与制作的过程中，学

生能够针对熟悉的技术情境（如简单的搬运任务）来明确需求并制订

相应的解决方案。

水平3：面对较为复杂的技术情境，能运用人机理论，发现用户的

多方面需求及关联性，多角度分析需要解决的技术问题；通过多种渠

道搜集与所设计产品有关的各种信息并进行处理，能制订符合一般设

计原则和规范的多个方案。在学习机器人设计与制作的过程中，学生

能够针对复杂的技术情境（如协同作业、智能识别等）来综合分析需求

并制订多个设计方案。

水平4：能运用用户模型分析方法，提炼用户的独特需求，确认所

要解决的特定技术问题；能依据设计需求制订符合一般设计原则和规

范的多个方案，并进行初步的比较与权衡。在学习机器人设计与制作

的过程中，学生能够运用用户模型分析方法（如问卷调查、访谈等）来

提炼用户的独特需求，并依据这些需求来制订设计方案并进行比较与

权衡。

水平5：能综合运用多种方法，挖掘用户的潜在需求，多视角认识

所要解决的技术问题，形成对用户需求和技术问题的敏感性；能运用

数学与工程方法进行比较和权衡，在多个方案中选定满足设计要求的

最佳方案或改进原有方案。在学习机器人设计与制作的过程中，学生

能够综合运用多种方法来挖掘用户的潜在需求，并能够从多个视角来

认识技术问题；同时能够运用数学与工程方法来进行方案的比较和权

衡，选定最佳方案或改进原有方案。

（四）图样表达

水平1：能结合日常生活情境，体会技术语言的重要性，分析归纳

技术语言的种类及其应用；能通过具体实物展示，说明下料构想，对材

料使用进行初步地多因素分析。在学习机器人设计与制作的过程中，

学生能够认识到图样表达的重要性，并能够通过具体实物来展示下料

构想和材料使用的多因素分析。

水平2：能在较为简单的技术设计实践中，绘制规范的设计图纸，

形成良好的设计习惯；能识读常见的技术图样，如流程图、控制系统方

框图，并能表达简单的设计方案。在学习机器人设计与制作的过程中，

学生能够绘制规范的设计图纸来表达自己的设计方案，并能够识读常

见的技术图样。

水平3：能识读机械、电子等技术领域常见的技术图样，如一般的

机械加工图和简单的电子电路图等；能用较详细的草图表达设计构想,

并使用设计文件、日志等记录设计的创意、过程和结果。在学习机器人

设计与制作的过程中，学生能够识读机械、电子等领域的技术图样，并

能够用较详细的草图来表达自己的设计构想和记录设计过程。

水平4：能识读较为复杂的技术图样，如草图、三视图、机械加工

图等；能在熟悉而复杂的问题情境中，用较为复杂的草图，准确表达与

交流设计构想；能结合不同技术领域，在较为熟练运用常见技术图样

基础上，进行方案的设计。在学习机器人设计与制作的过程中，学生能

够识读较为复杂的技术图样，并能够在复杂的问题情境中用较为复杂

的草图来表达和交流自己的设计构想。

水平5：能面对难度较高的问题情境，用较为复杂的草图，准确表

达与交流设计构想；面对复杂情境时，能主动选择与综合运用图样或

其他技术语言表达设计构想，形成用技术语言进行思维转换的能力。

在学习机器人设计与制作的过程中，学生能够面对难度较高的问题情

境来用较为复杂的草图来表达和交流自己的设计构想，并能够主动选

择和综合运用图样或其他技术语言来表达自己的设计构想。

（五）物化能力

水平1：能根据设计要求选择合适的材料与工具，了解常用材料的

属性及加工方法；在材料及其加工过程中，具有基本的安全、环保和质

量意识。在学习机器人设计与制作的过程中，学生能够根据设计要求

来选择合适的材料和工具，并了解这些材料的属性和加工方法；同时

能够在加工过程中保持基本的安全、环保和质量意识。

水平2：能根据设计要求进行简单的技术试验，对材料进行性能测

试，根据材料性能列出用料表；在实施设计方案的过程中，能从环境、

经济、社会、质量、美学等方面考虑材料的使用，掌握基本的工具使用

方法。在学习机器人设计与制作的过程中，学生能够进行简单的技术

试验来对材料进行性能测试，并根据测试结果来列出用料表；同时能

够在实施设计方案的过程中从多个方面来考虑材料的使用。

水平3：能结合某一技术领域，掌握一些特殊材料的属性及加工方

法，根据方案设计要求选择材料和工具，确定方案实现的时序和工序；

能严谨细致地完成模型或产品的成型制作和装配，并对模型或产品进

行基本的技术指标测量。在学习机器人设计与制作的过程中，学生能

够掌握一些特殊材料的属性及加工方法，并根据方案设计要求来选择

材料和工具；同时能够严谨细致地完成机械手的成型制作和装配，并

进行基本的技术指标测量。

水平4：能分析设计方案，并根据方案设计要求选择合适的材料，

具有初步的工具思维和工匠精神，完成模型或产品的成型制作和装配;

能对模型或产品进行基本的技术测试和技术指标测量，撰写简单的技

术测试和方案试验的报告。在学习机器人设计与制作的过程中，学生

能够分析设计方案并根据要求来选择合适的材料；同时能够完成机械

手的成型制作和装配，并进行基本的技术测试和技术指标测量来撰写

报告。

水平5：能根据方案设计要求综合选择材料和工具，具有一定的材

料规划意识和工具思维；能对模型或产品进行基本的技术测试，撰写

技术测试和方案试验的报告，并能从效率、形式、流程等方面进行方案

的评价与优化，形成精益求精、追求卓越的良好品格。在学习机器人设

计与制作的过程中，学生能够根据方案设计要求来综合选择材料和工

具，并具有一定的材料规划意识和工具思维；同时能够对机械手进行

基本的技术测试并撰写报告，还能够从多个方面对方案进行评价与优

化来形成精益求精、追求卓越的良好品格。

三、学情分析

（-）已知内容分析

在进入本单元的教学之前，学生已经完成了选择性必修1《结构与

设计》的学习，具备了一定的结构设计基础，对物体的结构稳定性、强

度、材料选择等方面有了初步了解。在必修模块的学习中，学生也掌握

了技术设计的一般过程，能够运用草图、模型等手段表达设计理念，并

能进行简单的技术试睑和评估。

对于本单元的内容，学生在初中阶段可能已接触过简单的机械原

理和电子控制技术，如杠杆、滑轮、电动机等基本概念，但这些都是零

散的、非系统化的知识。在教学过程中，需要将这些已有知识进行整合

和深化，为学习机器人设计与制作打下坚实的基础。

（二）新知内容分析

本单元《让机器人动起来》主要围绕机械传动和电子控制系统两

大核心内容展开。机械传动部分包括齿轮传动、带传动与链传动、平面

连杆传动等，旨在让学生理解各种传动的原理、特点及应用场景，并能

进行简单的传动设计。电子控制系统部分则涉及电子控制系统的基本

组成、单片机的认识与编程、电子控制系统的设计与调试等，目标是让

学生掌握电子控制的基本方法，能够实现机器人运动的精确控制。

本单元的新知内容可以细化为以下几个方面：

齿轮传动的原理与应用：学生需要了解齿轮的基本类型（直齿、斜

齿、锥齿等）、齿轮传动的速度变化规律、齿轮传动的效率与损失等,

并能根据实际需求选择合适的齿轮组合。

带传动与链传动的特点：学生应掌握带传动和链传动的基本结构、

工作原理及其优缺点，学会在设计中选择合适的传动方式。

平面连杆传动的应用：了解平面连杆机构的基本类型（连杆、滑

块、摇杆等）、运动规律及其在工程实践中的应用。

电子控制系统的基本组成：包括传感器、执行器、控制器等关键部

件的作用及其相互关系。

单片机的认识与编程：学习单片机的基本结构、工作原理及其编

程语言（如C语言、汇编语言等），掌握单片机在电子控制系统中的应

用方法。

电子控制系统的设计与调试：能够根据实际需求设计电子控制系

统，并进行调试和优化，实现机器人运动的精确控制。

（三）学生学习能力分析

逻辑思维能力：高中生的逻辑思维能力已经相对成熟，能够理解

和分析复杂的机械传动和电子控制系统的工作原理。

动手实践能力：通过必修和选择性必修模块的学习，学生已经具

备了一定的动手实践能力，能够完成简单的模型制作和电路搭建。

团队协作能力：在之前的课程中，学生已经有过小组合作完成任

务的经验，具备一定的团队协作能力。

自主学习能力：高中生具有较强的自主学习能力和信息检索能力,

能够利用网络资源、教材、参考书等自主学习新知识。

问题解决能力：在面对复杂问题时，学生能够运用所学知识进行

分析、推理和决策，找到解决问题的方案。

（四）学习障碍突破策略

理论知识的抽象性：机械传动和电子控制系统的理论知识相对抽

象，学生可能难以理解和掌握。为了突破这一障碍，可以采取以下策

略：

实物演示与模型制作：通过实物演示和模型制作，将抽象的理论

知识具体化、形象化，帮助学生直观理解机械传动和电子控制系统的

工作原理。

动画与视频辅助教学：利用动画和视频等多媒体手段，将机械传

动和电子控制系统的运动过程进行动态展示，增强学生的直观感受。

案例分析与讨论：通过分析典型的机械传动和电子控制系统案例,

引导学生进行讨论和思考，加深对理论知识的理解。

实践操作的复杂性：机器人设计与制作涉及多个学科的知识和技

能，实践操作过程相对复杂。为了帮助学生克服这一困难，可以采取以

下措施：

分步教学与指导：将复杂的实践操作过程分解为若干个简单的步

骤，逐步引导学生完成。在每个步骤中，教师都要进行详细的讲解和示

范，确保学生能够掌握正确的操作方法。

小组合作与互助：鼓励学生进行小组合作，共同完成任务。在小组

合作中，学生可以相互学习、相互帮助，共同提高实践操作能力。

反复练习与反馈：提供足够的练习机会，让学生在实践中不断巩

固和提高。教师要及时给予反馈和指导，帮助学生纠正错误，提高实践

操作效果。

跨学科知识的整合：机器人设计与制作涉及机械、电子、计算机等

多个学科的知识和技能，需要学生进行跨学科知识的整合。为了帮助

学生实现这一目标，可以采取以下策略：

跨学科课程整合：在课程设计中，注重跨学科知识的融合和渗透。

通过案例分析、项目实践等方式，引导学生综合运用所学知识解决实

际问题。

专题讲座与研讨：邀请相关学科的专家或教师为学生进行专题讲

座和研讨，帮助学生了解不同学科的前沿知识和发展趋势，拓宽视野

和思路。

自主学习与探究：鼓励学生利用课余时间进行自主学习和探究，

通过查阅文献、参加科技竞赛等方式，深入了解相关学科的知识和技

能。

学习兴趣的激发与保持：机器人设计与制作是一门充满趣味性和

挑战性的课程，但长时间的学习和实践可能会使部分学生产生疲劳和

厌倦情绪。为了激发学生的学习兴趣和保持学习动力，可以采取以下

措施：

创设情境与激发兴趣：通过创设贴近学生生活或具有挑战性的学

习情境，激发学生的学习兴趣和好奇心。例如，可以设计一些具有趣味

性的机器人项目或比赛，让学生在实践中体验成功的快乐。

展示成果与分享经验：定期组织学生展示自己的学习成果和分享

经验，增强学生的成就感和自信心。通过分享和交流，学生可以相互学

习、相互启发，共同提高。

激励与评价机制：建立合理的激励与评价机制，对学生的学习成

果和表现进行及时评价和反馈。通过奖励优秀、鼓励进步等方式，激发

学生的学习积极性和创造力。

针对本单元的教学内容和学生特点，可以采取多种策略和方法来

突破学习障碍，提高教学效果。在教学过程中，教师应注重学生的主体

地位，关注学生的个体差异和需求，灵活运用各种教学策略和方法，为

学生的全面发展提供有力支持。

四、大主题或大概念设计

本单元的大主题设计为“探索与构建：机器人动力系统的设计与

实现:这一主题旨在通过深入探究机械传动和电子控制系统的基本原

理与应用，引导学生掌握机器人动力系统的核心要素，培养其技术意

识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等通用技术核心素养。

核心概念解析：

机械传动：作为机器人动力系统的基础，机械传动通过齿轮、带、

链、连杆等机构实现力和运动的传递与变换。学生需理解各类传动的

特点、原理及应用场景，能够设计并搭建有效的传动系统。

电子控制系统：电子控制系统是机器人动力系统的“大脑”，通过

传感器、单片机等元件实现信息的采集、处理与执行。学生需掌握电子

控制系统的基本构成、工作原理及调试方法，能够设计并实现简单的

控制程序。

大主题下的子课题：

探析机械传动：

任务一：认识齿轮传动，理解其传动比、转向等特性。

任务二：研究齿轮传动的速度变化，掌握速度计算与调整方法。

任务三：探究特殊齿轮传动（如蜗杆传动、行星齿轮传动），拓展

传动系统的应用范围。

探析机械传动（续）：

任务一：探究带传动与链传动，比较其优缺点及应用场景。

任务二：探究平面连杆传动，理解连杆机构的运动规律及设计原

则。

任务三：设计与制作机械手，综合运用所学传动知识，实现机械手

的简单运动功能。

探究电子控制系统：

任务一：探究电子控制系统的基本构成与工作原理，了解传感器、

单片机等元件的作用。

任务二：认识控制大脑——单片机，学习其编程基础及开发环境。

任务三：设计调试电子控制系统，让机械手动起来，实现预定的运

动控制与功能实现。

五、大单元目标叙写

根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的

要求，结合本单元的教学内容，设定以下大单元目标，旨在全面培养学

生的通用技术核心素养：

技术意识：

学生能够认识到机械传动和电子控制系统在机器人设计中的重要

性，理解其基本原理与应用价值。

学生能够形成对机器人动力系统设计的初步认知，具备运用所学

知识解决实际问题的能力。

工程思维：

学生能够运用系统工程的思想，对机器人动力系统进行整体规划

与设计，考虑各部件之间的协同与匹配。

学生能够运用逻辑思维和批判性思维，对设计方案进行分析与评

估，不断优化设计过程与结果。

创新设计：

学生能够发挥创新思维，提出具有新颖性和实用性的机器人动力

系统设计方案。

学生能够运用所学知识与技能，设计并实现具有特定功能的机械

手或机器人动力系统。

图样表达：

学生能够运用绘图软件或手绘方式，准确表达机器人动力系统的

设计方案与结构组成。

学生能够制作详细的装配图与电路图，为后续的物化实现提供可

靠依据。

物化能力：

学生能够运用所学知识与技能，独立完成机器人动力系统的搭建

与调试工作。

学生能够运用测试与评估方法，对机器人动力系统的性能进行监

测与优化，确保其稳定可靠地运行。

六、大单元教学重点

机械传动的原理与应用：

重点讲解齿轮传动、带传动、链传动和平面连杆传动的原理、特性

及应用场景。

通过实例分析，引导学生理解传动系统的设计原则与优化方法。

电子控制系统的构成与工作原理：

重点介绍传感器、单片机等电子元件的作用、特性及使用方法。

通过实践操作，引导学生掌握电子控制系统的搭建与调试方法。

机器人动力系统的设计与实现：

引导学生综合运用所学知识与技能，设计并实现具有特定功能的

机械手或机器人动力系统。

强调设计过程中的创新思维与实践能力培养，鼓励学生提出新颖

的设计方案。

七、大单元教学难点

传动系统的优化设计：

如何根据实际需求，选择合适的传动方式及参数，实现传动系统

的优化设计?

如何通过计算与实验，验证传动系统的性能与稳定性？

电子控制系统的调试与优化：

如何正确连接与配置电子元件，确保电子控制系统的稳定运行？

如何通过编程与调试，实现机器人动力系统的精准控制与功能实

现？

创新设计与物化能力的提升：

如何激发学生的创新思维，鼓励其提出具有新颖性和实用性的设

计方案？

如何提升学生的物化能力，使其能够独立完成机器人动力系统的

搭建与调试工作？

教学策略与解决方法：

采用项目式学习：通过设计具体的机器人动力系统项目，引导学

生综合运用所学知识与技能进行实践探索。在项目过程中，教师提供

必要的指导与支持，鼓励学生自主发现问题、解决问题。

强化理论与实践结合：在讲解理论知识的同时，结合实验操作与

案例分析，加深学生对所学内容的理解与掌握。通过实践操作，提升学

生的物化能力与解决实际问题的能力。

开展小组合作与讨论：鼓励学生组成学习小组，共同完成任务与

解决问题。在小组合作中，学生可以相互学习、相互启发，共同提升创

新思维与团队协作能力。

引入专家讲座与参观考察：邀请行业专家进行讲座或组织学生参

观相关企业，了解机器人动力系统设计与制作的最新技术与发展趋势。

通过专家指导与实践体验，拓宽学生的视野与思路，激发其学习兴趣

与创新动力。

通过以上教学策略与解决方法，旨在帮助学生克服学习难点，提

升通用技术核心素养，为未来的学习与发展奠定坚实基础。

八、大单元整体教学思路

教学目标设定

根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的

要求，结合2020版苏教版高中通用技术选择性必修2《机器人设计与

制作》中《第二章让机器人动起来》的教学内容，本大单元的教学目标

设定旨在全面培养学生的通用技术核心素养，具体包括技术意识、工

程思维、创新设计、图样表达和物化能力五个方面。以下是详细的教学

目标设定：

—\技术意识

理解机械传动原理：学生能够理解齿轮传动、带传动、链传动和平

面连杆传动等机械传动的基本原理，识别不同传动方式的特点和适用

场景。

认识电子控制系统：学生能够认识电子控制系统的基本组成，理

解其在机器人运动控制中的作用，以及单片机作为控制大脑的重要性。

安全意识与伦理责任：在设计和制作过程中，学生能够树立安全

第一的意识，遵守操作规程，同时理解技术伦理和社会责任，确保技术

应用的合法性和正当性。

二、工程思维

系统分析与综合：学生能够运用系统思维，对机器人传动系统和

电子控制系统进行整体分析，理解各部件之间的相互作用和制约关系,

实现系统的综合优化。

问题解决能力：在面对机器人设计和制作中的实际问题时，学生

能够运用所学知识，提出解决方案，并通过实验验证方案的可行性和

有效性。

迭代优化：学生能够根据实验结果和反馈，对设计方案进行迭代

优化，不断提升机器人的性能和稳定性。

三、创新设计

创新意识：学生能够保持对新技术和新方法的好奇心，勇于尝试

新的设计思路，不断推动机器人设计和制作的创新。

设计方案制定：学生能够根据设计任务和要求，制定详细的设计

方案，包括传动方式的选择、电子控制系统的设计等，并能够在方案中

体现创新点。

原型制作与测试：学生能够根据设计方案，制作机器人原型，并进

行测试，验证设计的可行性和有效性，同时根据测试结果进行必要的

调整和优化。

四、图样表达

二维图样绘制：学生能够运用绘图软件或手工绘图工具，绘制机

器人各部件的二维图样，包括传动系统、电子控制系统等，图样应准

确、清晰、规范。

三维建模与仿真：学生能够运用三维建模软件，对机器人进行三

维建模，并进行仿真分析，以验证设计的合理性和可行性。

图样交流与沟通：学生能够根据图样进行交流和沟通，包括与团

队成员、教师、专家等的交流，以便更好地理解设计要求和改进设计方

案。

五、物化能力

材料选择与加工：学生能够根据设计要求，选择合适的材料，并运

用相应的加工工具和方法，对材料进行加工和制作，以满足机器人各

部件的尺寸、形状和性能要求。

组装与调试：学生能够根据图样和设计方案，将机器人各部件进

行组装，并进行调试，确保机器人能够按照设计要求进行运动和控制。

故障排查与修复：在机器人制作和调试过程中，学生能够及时发

现并排查故障，运用所学知识进行修复，确保机器人的正常运行。

教学实施策略

为了实现上述教学目标，本大单元将采用以下教学实施策略：

一、项目式学习

以“设计并制作一个能够完成特定任务的机器人”为项目主线，将

教学内容分解为若干个子任务，每个子任务都对应着特定的教学目标

和技能要求。学生在完成项目的过程中，通过自主学习、合作学习和探

究学习等方式，逐步掌握相关知识和技能，同时培养创新思维和解决

问题的能力。

二、理论与实践相结合

在教学过程中，注重理论知识的讲解与实践操作的结合。通过案

例分析、实验演示等方式，帮助学生理解机械传动和电子控制系统的

基本原理和工作方式；安排大量的实践操作环节，让学生亲自动手制

作机器人，体验技术应用的乐趣和成就感。

三、跨学科融合

鼓励学生在学习过程中跨学科融合，将物理、数学、计算机等其他

学科的知识运用到机器人设计和制作中。通过跨学科的学习和实践，

提升学生的综合素养和创新能力。

四、评价方式的多元化

采用多元化的评价方式，包括自我评价、同伴评价、教师评价等。

通过评价方式的多元化，可以更全面地了解学生的学习情况和进步程

度，同时激发学生的学习兴趣和积极性。

教学内容与活动安排

一、探析机械传动

任务一：认识齿轮传动

教学内容：介绍齿轮传动的基本原理、类型和应用场景；通过实验

演示齿轮传动的速度和方向变化。

教学活动：学生分组进行实验，观察并记录不同齿轮比下的速度

和方向变化；讨论齿轮传动的优缺点和适用场景。

任务二：研究齿轮传动的速度变化

教学内容：深入探究齿轮传动的速度变化规律，理解齿轮比与速

度变化的关系。

教学活动：学生利用实验器材进行齿轮传动速度变化的实验，验

证齿轮比与速度变化的关系；根据实验结果绘制速度变化曲线图，并

进行分析和讨论。

任务三：探究特殊齿轮传动

教学内容：介绍特殊齿轮传动（如行星齿轮传动、蜗杆蜗轮传动

等）的基本原理和应用场景。

教学活动：学生分组进行特殊齿轮传动的实验，观察并记录其运

动特点和性能；讨论特殊齿轮传动在机器人设计中的应用潜力和限制。

二、探析机械传动（二）

任务一：探究带传动与链传动

教学内容：介绍带传动和链传动的基本原理、类型和应用场景；通

过实验演示带传动和链传动的特点和性能。

教学活动：学生分组进行实验，比较带传动和链传动的优缺点；讨

论带传动和链传动在机器人设计中的应用前景和挑战。

任务二：探究平面连杆传动

教学内容：介绍平面连杆传动的基本原理和类型；通过实验演示

平面连杆传动的运动规律。

教学活动：学生利用实验器材进行平面连杆传动的实验，观察并

记录其运动特点和性能；讨论平面连杆传动在机器人设计中的应用潜

力和创新点。

任务三：设计与制作机械手

教学内容：结合前面所学的机械传动知识，设计和制作一个能够

完成特定任务的机械手。

教学活动：学生分组进行机械手的设计和制作，包括传动方式的

选择、结构设计、材料选择、加工制作和调试等；展示并交流各自的作

品，分享设计思路和制作经验。

三、探究电子控制系统

任务一：探究电子控制系统

教学内容：介绍电子控制系统的基本组成和工作原理；通过实验

演示电子控制系统的基本功能。

教学活动：学生分组进行实验，了解电子控制系统的基本组成和

工作原理；讨论电子控制系统在机器人设计中的重要性和作用。

任务二：认识控制大脑——单片机

教学内容：介绍单片机的基本原理、类型和应用场景；通过实验演

示单片机的编程和控制功能。

教学活动：学生分组进行实验，学习单片机的编程方法和控制功

能；讨论单片机在机器人设计中的应用潜力和挑战。

任务三：设计调试电子控制系统，让机械手动起来

教学内容：结合前面所学的电子控制系统和单片机知识，设计并

调试电子控制系统，让机械手动起来。

教学活动：学生分组进行电子控制系统的设计和调试，包括控制

电路的设计、单片机的编程和调试等；展示并交流各自的作品，分享设

计思路和调试经验。进行机械手的联动调试，确保机械手能够按照设

计要求进行运动和控制。

教学资源与支持

为了确保教学的顺利进行，需要准备以下教学资源和支持：

实验器材：包括齿轮、链条、皮带、连杆等机械传动部件，以及单

片机、传感器、电机等电子控制部件。

教学软件：包括绘图软件（如AutoCAD、SolidWorks等）、三维建

模软件（如SketchUpx3DMax等）和编程软件（如Keil、ArduinoIDE

等）。

教学资料：包括教材、教案、课件、实验指导书等。

师资力量：需要具备丰富的通用技术教学经验和专业素养的教师

团队，能够提供专业的指导和支持。

学习环境：需要配备良好的实验室和教室环境，确保学生能够进

行实践操作和自主学习。

学业评价

学业评价是检验教学效果的重要手段，本大单元将采用以下评价

方式：

过程性评价：通过观察学生在课堂上的表现、参与度、实验完成情

况等，对学生的学习过程和技能掌握情况进行实时评价。

作品评价：根据学生的机械手设计和制作作品，评价学生的创新

思维、设计能力、物化能力等。

知识测试：通过单元测试、期末考试等方式，检验学生对机械传动

和电子控制系统等知识点的掌握情况。

自我评价与同伴评价：鼓励学生进行自我反思和同伴评价，以便

更好地了解自己的进步和不足，促进自我提升。

教学反思与改进

在教学过程中，教师需要不断反思和改进教学方法和策略，以适

应学生的学习需求和变化。以下是一些可能的反思和改进方向：

教学方法的优化：根据学生的实际情况和学习需求，不断优化教

学方法和策略，如采用项目式学习、翻转课堂等新型教学模式，激发学

生的学习兴趣和积极性。

教学内容的更新：随着科技的发展和教育理念的更新，需要不断

更新教学内容和案例，以适应时代的需求和发展。

教学资源的拓展：积极寻找和开发更多的教学资源，如网络课程、

虚拟实验室等，为学生提供更加丰富的学习体验和机会。

评价方式的完善：不断完善评价方式，确保评价的全面性和公正

性。注重过程性评价和终结性评价的结合，以更全面地反映学生的学

习情况和进步程度。

通过本大单元的教学实施，学生将能够全面掌握机械传动和电子

控制系统等相关知识和技能，同时培养创新思维、问题解决能力和物

化能力等通用技术核心素养。这将为学生的未来发展。

九、学业评价

一、教学目标设定

根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的

要求，结合苏教版高中通用技术选择性必修2《机器人设计与制作》中

《第二章让机器人动起来》的教学内容，设定以下教学目标：

技术意识：学生能够理解机械传动和电子控制系统在机器人设计

中的作用，形成对机器人技术的基本认识，培养对技术的敏感性和安

全使用技术的意识。

工程思维：学生能够运用系统分析的方法，理解机械传动和电子

控制系统的基本原理和工作过程，初步具备分析和解决机器人相关技

术问题的能力。

创新设计：学生能够结合具体任务，运用所学机械传动和电子控

制知识，设计出简单的机器人控制方案，具备一定的创新思维和设计

能力。

图样表达：学生能够识读和绘制与机器人机械传动和电子控制系

统相关的技术图样，用技术语言准确表达设计构想。

物化能力：学生能够根据设计方案，选择合适的材料和工具，制作

出简单的机械传动装置和电子控制系统，具备一定的动手实践能力和

问题解决能力。

二、学习目标

结合教学内容，设定以下具体的学习目标：

认识齿轮传动：

了解齿轮传动的基本原理和特点。

能够计算简单的齿轮传动比。

能够根据装配图样安装和调试简单的齿轮组装置。

研究齿轮传动的速度变化：

理解齿轮传动中速度变化的原因和规律。

能够通过技术试验探究齿轮传动的速度变化。

探究特殊齿轮传动：

了解蜗轮蜗杆传动等特殊齿轮传动形式的特点和应用。

能够通过技术探究体验特殊齿轮传动的特性。

探究带传动与链传动：

了解带传动和链传动的基本原理和特点。

能够比较带传动和链传动的优缺点，并选择合适的传动方式。

探究平面连杆传动：

理解平面连杆传动的基本原理和运动特性。

能够设计和制作简单的平面连杆传动装置。

设计与制作机械手：

能够结合所学机械传动知识，设计并制作一个简单的机械手。

能够通过调试和优化，使机械手实现抓取和释放的动作。

探究电子控制系统：

了解电子控制系统的基本组成和工作原理。

能够识别电子控制系统中的输入、控制和输出部分。

认识控制大脑——单