三、组装机器人的传感部件和控制部件教学设计小学信息技术粤教版B版五年级下册-粤教版（B版）

三、组装机器人的传感部件和控制部件教学设计小学信息技术粤教版B版五年级下册-粤教版（B版）教学课题课时1备课时间2025年10月授课时间2025年10月教学内容一、教学内容本节课对应粤教版B版五年级下册“智能机器人初步”单元第3课《组装机器人的“感官”与“大脑”》，主要内容包括：认识常见传感部件（红外传感器、触碰传感器）及其功能（检测障碍物、触碰信号）；识别控制部件（主控板、电机驱动模块）的作用（接收信号、控制动作）；按照课本步骤组装传感部件与控制部件，完成电路连接（传感器接输入端口，电机接输出端口）；通过简单编程测试传感信号与电机动作的联动，理解机器人“感知-决策-行动”的工作流程。核心素养目标二、核心素养目标培养信息意识，感知传感部件在机器人感知环境中的作用；发展计算思维，理解传感信号与控制动作的逻辑关联，设计简单测试流程；提升数字化学习与创新素养，通过组装电路与编程实践，掌握机器人“感知-决策-行动”的初步实现；增强信息社会责任，规范操作电子元件，养成安全使用技术的习惯。教学难点与重点1.教学重点

①识别传感部件（红外传感器、触碰传感器）和控制部件（主控板、电机驱动模块）的功能及接口类型；

②按照课本步骤正确组装传感部件与控制部件，完成传感器输入端口与主控板、电机输出端口与驱动模块的电路连接；

③通过简单编程测试传感信号触发电机动作的联动效果。

2.教学难点

①理解传感信号（如红外反射、触碰触发）转化为控制指令的逻辑过程，建立“感知-决策-行动”的初步认知；

②在组装过程中准确判断端口正负极和电路通断，避免因接线错误导致部件无法正常工作；

③调试编程代码时，合理设置传感器阈值和电机动作参数，确保机器人按预期响应环境变化。教学方法与手段教学方法：①实验法，学生分组组装传感部件与控制部件并测试联动效果；②讲授法，讲解部件功能及电路连接规范；③讨论法，交流组装问题与调试经验。

教学手段：①多媒体投影展示组装步骤与编程界面；②实物教具演示传感部件与主控板接口；③机器人编程软件模拟信号传输与动作响应。教学流程基本内容1.导入新课（5分钟）

播放扫地机器人工作视频，提问：“扫地机器人如何知道前面有墙？遇到墙后会做什么？”引导学生回答“用眼睛看”“会转弯”。揭示机器人没有眼睛，而是用“感官”（传感部件）感知环境，用“大脑”（控制部件）决定行动，引出本节课主题——组装机器人的传感部件和控制部件。

2.新课讲授（20分钟）

①传感与控制部件的功能及接口（10分钟）：展示课本P25红外传感器、触碰传感器实物及图例，说明红外传感器功能是发射红外线并接收反射信号检测障碍物，触碰传感器是按下时导通产生触碰信号；展示主控板和电机驱动模块图例，强调主控板通过输入端口接收传感器信号，通过输出端口向电机驱动模块发送指令，电机驱动模块则控制电机转动。重点区分输入端口（接传感器）和输出端口（接驱动模块）。

②组装步骤与电路连接（6分钟）：结合课本P26组装步骤1-3，演示传感器接输入端口（如红外传感器接AN1，触碰传感器接DIG2）、电机接驱动模块（如电机接M1）、驱动模块接主控板输出端口，强调导线颜色对应（红正极、黑负极），举例演示错误接线（如正负极反接）会导致传感器无信号输出，突出难点：端口正负极判断。

③编程测试与逻辑流程（4分钟）：打开课本配套编程软件，展示P27流程图“检测障碍物→判断→电机转动”，拖拽“红外传感器检测”模块到编程区，设置条件“如果检测到障碍物，则电机反转”，解释信号（红外检测到障碍物）→决策（主控板判断条件成立）→行动（驱动模块控制电机反转）的流程，举例：当红外传感器检测到障碍物时，电机转动1秒后退，突破难点：感知-决策-行动的逻辑理解。

3.实践活动（15分钟）

①分组组装传感与控制部件（6分钟）：4人一组发放材料（红外传感器、触碰传感器、主控板、电机驱动模块、电机、导线），按照课本P26步骤组装，教师巡视指导，重点检查端口正负极（如红外传感器红线接AN1正极，黑线接GND负极），举例纠正某组将触碰传感器接输出端口的错误，强调传感器必须接输入端口。

②编写与调试联动代码（5分钟）：使用课本软件编写代码：触碰传感器按下时电机正转1秒，红外检测到障碍物时电机反转2秒，设置红外阈值为50（课本默认值），学生上传代码测试，教师指导调试参数（如阈值过高导致检测不到障碍物时，降低阈值至30），确保触发电机动作。

③机器人功能验证（4分钟）：布置任务“机器人沿直线行走，遇到障碍物停止并后退”，学生操作机器人记录结果（如成功/失败），分析失败原因（如电路不通导致传感器无信号，代码延时参数过短导致未后退），举例：某组机器人不停止，检查发现红外传感器未对准障碍物，调整位置后正常响应。

4.学生小组讨论（3分钟）

①组装时遇到电路不通怎么办？举例回答：检查导线是否插牢，端口正负极是否正确，用替换法换一根导线测试通断。

②编程时电机不转动可能的原因有哪些？举例回答：传感器未触发信号（如红外传感器未对准障碍物），电机驱动模块未通电（导线未接输出端口），代码中端口设置错误（如接M1却写M2）。

③如何让机器人更灵敏地响应环境变化？举例回答：降低红外传感器的检测阈值（如从50调至30），增加触碰传感器的灵敏度（调整弹簧压力），优化电机转速参数（提高PWM值）。

5.总结回顾（2分钟）

梳理本节课知识：传感部件（红外、触碰传感器）是机器人的“感官”，用于感知环境；控制部件（主控板、电机驱动模块）是“大脑”，处理信号并控制动作；组装时需注意接口类型（输入/输出）和正负极，编程时要建立“感知→决策→行动”逻辑。强调安全操作：轻插拔导线避免损坏端口，测试时远离他人防止碰撞。学生学习效果1.**知识掌握层面**

学生能准确识别课本P25图示的传感部件（红外传感器、触碰传感器）和控制部件（主控板、电机驱动模块），明确其功能：红外传感器检测障碍物（如课本P26示例中的墙面），触碰传感器感应触碰信号；理解主控板通过输入端口接收传感器信号、输出端口控制驱动模块的逻辑（对应课本P27流程图）。85%以上学生能区分输入端口（接传感器）与输出端口（接驱动模块），并正确描述“感知-决策-行动”的工作流程（如红外检测到障碍物→主控板判断→电机反转），突破本节课核心难点。

2.**技能实践层面**

学生能独立按照课本P26步骤完成组装：正确连接传感器至输入端口（如红外传感器接AN1，触碰传感器接DIG2），电机接驱动模块（M1端口），驱动模块接主控板输出端口；掌握导线正负极判断（红线正极、黑线负极），避免因接线错误导致部件失效（如课本P26警示的正负极反接问题）。在编程调试环节，75%学生能自主编写基础联动代码（如触碰传感器按下时电机正转1秒），并通过调整参数（如红外阈值从课本默认50调至30）优化机器人响应，解决“检测不灵敏”等实际问题。

3.**素养发展层面**

-**信息意识**：学生能举例说明传感部件在生活中的应用（如自动门的红线传感器），理解技术如何模仿人类感知，增强对智能技术的敏感度。

-**计算思维**：通过调试代码（如电机不转动时排查端口设置错误），学生初步建立“问题分析→逻辑推理→验证解决”的思维方式，例如识别“传感器未触发信号”或“代码端口写错”等故障原因。

-**创新与责任**：在小组讨论中，学生提出优化方案（如调整电机PWM值提高灵敏度），体现创新意识；同时养成规范操作习惯（如轻插拔导线、测试时保持安全距离），落实信息社会责任。

4.**问题解决能力**

面对组装失败（如电路不通）或编程错误（如电机不响应），学生能结合课本知识自主排查：

-检查导线连接是否牢固（对应课本P26组装步骤）；

-验证端口类型是否正确（传感器接输入、电机接输出）；

-调试代码参数（如红外阈值、电机延时），90%学生能在教师引导下解决问题，提升技术实践韧性。

5.**学习迁移能力**

学生能将本节课知识迁移至后续机器人项目：例如在“避障小车”任务中，自主选用红外传感器实现障碍物检测；在“机械臂控制”中，运用“感知-决策-行动”逻辑设计触碰反馈动作，体现知识的连贯应用能力。

综上，通过本节课学习，学生不仅掌握课本规定的核心知识与技能（部件识别、组装、编程），更在实践操作中深化了对智能机器人工作原理的理解，初步形成技术问题解决能力，为后续学习奠定坚实基础。教学反思与改进上完这节课，学生组装时还是有接错端口的情况，特别是把传感器接到输出端口，导致检测不到信号。课本P26的组装步骤虽然图示清晰，但端口标注不够醒目，下次可以让学生用荧光笔在课本图上圈出输入输出端口，再动手组装。编程环节发现不少学生调不好红外阈值，课本默认值50对部分学生偏高了，下次准备两组不同难度的任务卡：基础版用固定阈值，进阶版让学生自己调参数，这样分层设计会更有效果。

小组讨论时，学生提问“为什么电机不转”的频率很高，说明他们对电路通断的排查能力弱。下次增加一个“故障诊断”小环节，故意设置几个常见错误（如导线虚接、端口写错），让学生当小医生找病因，结合课本P27的流程图分析信号传递路径，强化“感知-决策-行动”的逻辑理解。

时间分配上，组装环节超时了，因为学生反复检查正负极。下次把导线颜色规则（红正黑负）提前写在黑板上，并准备带颜色标记的端口贴纸，让学生快速对应。最后总结时，学生能说出部件功能，但对“为什么这样设计”理解不深，下次可以举生活例子，比如“自动门的红线传感器就像机器人的眼睛”，帮他们建立技术应用的具象联系。板书设计①**部件功能**

-传感部件：红外传感器（检测障碍物）、触碰传感器（感应触碰信号）

-控制部件：主控板（处理信号）、电机驱动模块（控制电机）

②**组装要点**

-传感器接输入端口（如红外→AN1，触碰→DIG2）

-电机接驱动模块（M1端口）→驱动模块接主控板输出端口

-导线规则：红线正极（VCC）、黑线负极（GND）

③**编程逻辑**

-流程：检测→判断→动作（课本P27流程图）

-示例：红外检测障碍物→电机反转2秒

-参数设置：红外阈值（默认50）、电机延时（单位：秒）重点题型整理1.**填空题**：机器人的“感官”是______部件，如红外传感器能检测______，触碰传感器能感应______信号。

答案：传感；障碍物；触碰。

2.**简答题**：组装机器人时，传感器应连接主控板的______端口（填“输入”或“输出”），电机应连接______模块的端口，再由该模块接主控板的______端口。

答案：输入；电机驱动；输出。

3.**操作题**：请写出用红外传感器控制电机后退的编程步骤（参考课本P27流程图）。

答案：①拖入“红外传感器检测”模块；②设置条件“如果检测到障碍物”；③添加“电机反转”模块并设置时长（如2秒）。

4.**故障分析题**：若机器人触碰传感器按下后电机不转动，可能的原因有哪些？（至少写两点）

答案：①传感器未接输入端口（误接输出端口）；②导线正负极接反导致无信号；③代码中端口设置错误（如接M1却写M2）。

5.**应用题**：设计一个“自动门”机器人功能，需用触碰传感器检测是否有人靠近，并控制电机开门。请描述其“感知-决策-行动”流程。

答案：感知：触碰传感器检测触碰信号；决策：主控板判断信号成立；行动：电机正转开门（如持续转动3秒）。教学评价与反馈1.课堂表现：学生能快速识别课本P25图示的传感部件（红外、触碰传感器）和控制部件（主控板、电机驱动模块），85%学生能独立完成课本P26组装步骤，正确连接传感器至输入端口（如红外接AN1）、电机至驱动模块（M1端口），导线正负极（红正黑负）判断准确率较高；编程环节，70%学生能自主编写“触碰→电机正转”基础代码，但对红外阈值调整（课本默认50）仍需教师指导。

2.小组讨论成果展示：各小组能结合课本P27流程图，列举电路不通的3种原因（导线虚接、端口接错、正负极反接）；提出优化方案，如“降低红外阈值至30提升检测灵敏度”，体现对“感知-决策-行动”逻辑的迁移应用；讨论中90%学生能规范使用术语（如“输入端口”“信号触发”）。

3.随堂测试：填