上海市鲁迅中学高中机器人拓展课教案：使用彩灯显示红绿两色

上海市鲁迅中学高中机器人拓展课教案：使用彩灯显示红绿两色授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间课程基本信息1.课程名称：使用彩灯显示红绿两色

2.教学年级和班级：上海市鲁迅中学高中一年级

3.授课时间：2023年4月20日星期四第2节课

4.教学时数：1课时核心素养目标1.培养学生的创新思维，通过设计彩灯显示红绿两色，激发学生对电子电路和编程的兴趣。

2.提升学生的实践操作能力，通过实际搭建电路和编写程序，增强学生的动手能力和问题解决能力。

3.增强学生的团队合作意识，在小组合作中共同完成任务，培养学生的沟通协作能力。

4.培养学生的科学探究精神，通过实验和调试，让学生体验科学研究的严谨性和乐趣。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

学生在进入本节课之前，已具备基础的物理知识和简单的电路知识，如电流、电压、电阻等概念。此外，学生可能已经接触过基础的编程知识，如简单的逻辑判断和循环结构。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

高中一年级学生对新事物充满好奇心，对机器人等科技产品有较高的兴趣。他们在学习上表现出较强的动手操作能力，能够通过实验和实际操作来理解抽象的概念。学习风格上，部分学生偏好直观的动手实践，而另一部分学生可能更倾向于通过理论学习来掌握知识。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

在本节课中，学生可能会遇到电路搭建过程中的连接错误、编程逻辑的困惑以及调试过程中的问题。对于电路搭建，学生可能对元件的识别和连接不够熟练；在编程方面，学生可能对逻辑判断和条件语句的理解不够深入；调试过程中，学生可能难以找到问题的根本原因。针对这些困难，教师需要提供适当的指导和帮助，确保学生能够顺利完成学习任务。教学资源-软硬件资源：彩灯模块、电源模块、面包板、连接线、电阻、电容、编程器、电脑

-课程平台：学校机器人实验室管理系统

-信息化资源：机器人编程软件（如ArduinoIDE）、电子电路原理图设计软件（如Eagle）

-教学手段：多媒体教学设备（投影仪、电脑）、实物展示台、实验指导手册教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：教师通过展示机器人应用的图片或视频，如家用机器人、工业自动化等，引导学生思考机器人的功能和原理，激发学生对电子电路和编程的兴趣。

-回顾旧知：教师简要回顾电路基础知识，如电流、电压、电阻的概念，以及基本的编程概念，如变量、循环、条件判断等。

2.新课呈现（约30分钟）

-讲解新知：教师详细讲解彩灯显示红绿两色的工作原理，包括电路连接、彩灯模块的特性、编程逻辑等。

-举例说明：通过简单的电路图和编程示例，展示如何实现彩灯显示红绿两色的功能。

-互动探究：教师提出问题，引导学生讨论并思考如何设计电路和编写程序，以实现彩灯的颜色变化。

3.动手实践（约40分钟）

-学生活动：学生分组进行实际操作，根据教师提供的材料和示例，搭建彩灯电路并编写程序。

-教师指导：教师巡视指导，帮助学生解决搭建过程中遇到的问题，如电路连接错误、编程逻辑错误等。

4.程序调试（约20分钟）

-学生活动：学生在教师指导下，调试程序，确保彩灯能够按照预期显示红绿两色。

-教师指导：教师提供调试技巧和常见问题的解决方案，帮助学生高效完成调试。

5.小组展示（约15分钟）

-学生活动：每组选派代表展示他们的彩灯电路和程序，其他小组进行评价和提问。

-教师总结：教师对学生的展示进行点评，强调设计思路、编程技巧和团队合作的重要性。

6.巩固练习（约15分钟）

-学生活动：教师布置练习题，要求学生独立完成，巩固对彩灯显示红绿两色知识的理解和应用。

-教师指导：教师针对学生的练习进行个别辅导，解答疑问，确保每个学生都能掌握知识点。

7.总结与反思（约5分钟）

-教师总结：教师对本节课的内容进行总结，强调关键知识点，如电路搭建、编程逻辑等。

-学生反思：学生回顾自己的学习过程，思考自己在哪些方面取得了进步，哪些方面还有待提高。

8.作业布置（约5分钟）

-教师布置课后作业，要求学生设计一个简单的机器人控制程序，实现特定的功能，如通过按钮控制彩灯颜色变化。学生学习效果学生学习效果主要体现在以下几个方面：

1.知识掌握：

-学生能够理解和应用电路基础知识，如电流、电压、电阻等概念。

-学生掌握了彩灯模块的工作原理和编程方法，能够根据需求设计电路和编写程序。

-学生学会了使用编程软件进行程序编写，能够实现基本的逻辑判断和条件语句。

2.技能提升：

-学生的动手操作能力得到显著提高，能够熟练使用面包板、连接线、电阻等元件搭建电路。

-学生的编程能力得到锻炼，能够通过编程实现彩灯的颜色变化，体现了编程思维的培养。

-学生的团队合作能力得到加强，通过小组合作完成任务，学会了沟通协作，共同解决问题。

3.解决问题的能力：

-学生在遇到电路搭建或编程问题时，能够运用所学知识进行分析和解决，提高了问题解决能力。

-学生学会了调试程序，能够通过调试找出问题并解决，培养了实践能力和创新思维。

4.创新能力：

-学生在设计和实现彩灯显示红绿两色的过程中，发挥了创新思维，提出了一些独特的设计方案。

-学生在课后作业中，能够根据要求设计机器人控制程序，实现了特定的功能，体现了创新能力的提升。

5.学习兴趣：

-学生对电子电路和编程产生了浓厚的兴趣，愿意主动学习和探索相关知识。

-学生在实践过程中，体验到科学研究的乐趣，激发了进一步学习机器人技术的热情。

6.综合素质：

-学生在团队合作中学会了相互尊重、倾听他人意见，培养了良好的沟通能力。

-学生在解决问题和调试程序的过程中，培养了耐心、细心和严谨的科学态度。课后拓展1.拓展内容：

-阅读材料：《电子电路基础入门》一书，介绍电路基础知识，如电阻、电容、二极管等元件的原理和应用。

-视频资源：在线教程视频，展示彩灯模块的使用方法和编程技巧，包括如何控制彩灯颜色变化、如何实现动态效果等。

2.拓展要求：

-学生在课后利用自主时间阅读《电子电路基础入门》一书，深入了解电路基础知识，为后续学习打下坚实基础。

-学生观看在线教程视频，学习彩灯模块的更多使用技巧，尝试在视频中提到的示例基础上进行创新设计。

-鼓励学生将所学知识应用于实际项目中，如设计一个简单的彩灯控制装置，或制作一个基于彩灯的动态展示。

-教师推荐以下阅读材料：

-《机器人编程基础》一书，介绍机器人编程的基本概念和技巧，帮助学生了解机器人编程的基本流程。

-《Arduino编程实战》一书，通过实际案例介绍Arduino编程，让学生学会使用Arduino控制各种电子元件。

-教师解答疑问：学生在学习拓展内容过程中遇到疑问，可以随时向教师请教，教师提供必要的指导和帮助。

-作业要求：

-学生完成阅读材料中的相关练习题，巩固所学知识。

-学生根据所学知识和视频教程，设计并实现一个具有创意的彩灯控制项目，如节日装饰、互动装置等。

-学生撰写项目报告，总结设计思路、编程过程和遇到的问题及解决方案。

-课堂展示：在下一节课中，教师组织学生进行项目展示，分享自己的设计和成果，促进学生之间的交流和学习。板书设计①彩灯显示红绿两色电路原理

-电路组成部分：电源模块、彩灯模块、电阻、面包板、连接线

-工作原理：电流通过电路，根据编程逻辑控制彩灯显示红绿两色

②编程逻辑

-变量定义：定义控制彩灯颜色的变量

-循环结构：使用循环使彩灯持续变化颜色

-条件语句：根据条件改变彩灯颜色

③编程步骤

-连接电路：按照电路图连接各元件

-编写程序：使用编程软件编写控制彩灯的代码

-上传程序：将编写好的程序上传至彩灯模块

-调试程序：检查程序运行效果，调整参数以达到预期效果课堂1.课堂评价

-提问：在课堂教学中，教师通过提问的方式检验学生对知识的掌握程度。例如，教师可以提问学生彩灯电路的组成部分、编程逻辑的具体应用等，以了解学生对课程内容的理解和应用能力。

-观察：教师通过观察学生的课堂表现，如参与度、动手操作能力、小组合作情况等，评估学生的学习效果。观察内容包括学生的注意力集中程度、解决问题的能力以及与同伴的互动情况。

-测试：在课程结束后，教师可以设计一些小测验或练习题，以测试学生对彩灯显示红绿两色知识的掌握情况。测试题目应涵盖课程中的关键知识点，如电路连接、编程逻辑等。

-及时反馈：教师应及时对学生的提问和回答进行反馈，鼓励正确的回答，纠正错误的观念，帮助学生巩固知识点。

-问题解决：在课堂教学中，教师应关注学生的困难，及时发现问题并进行解决。例如，对于电路搭建过程中出现的错误，教师应引导学生分析原因，并提供正确的操作方法。

2.作业评价

-认真批改：教师应对学生的作业进行认真批改，确保每个学生的作业都得到关注和评价。

-点评：在批改作业的过程中，教师应给予学生具体的点评，指出作业中的优点和不足，并提供改进建议。

-及时反馈：教师应及时将作业批改结果反馈给学生，让学生了解自己的学习进度和需要改进的地方。

-鼓励学生：在作业评价中，教师应鼓励学生继续努力，对于表现突出的学生给予表扬，激发学生的学习积极性。

-作业内容：作业评价应涵盖以下内容：

-电路搭建的正确性：检查学生搭建的彩灯电路是否符合设计要求，电路连接是否正确。