第3课 无人驾驶小车项目实现-项目设计教学设计小学信息科技清华版贵州2024六年级下册-清华版（贵州）2024

第3课无人驾驶小车项目实现——项目设计教学设计小学信息科技清华版贵州2024六年级下册-清华版（贵州）2024授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间设计意图核心素养目标二、核心素养目标通过无人驾驶小车项目设计，培养学生信息意识，感知项目需求并分析任务要素；发展计算思维，能分解问题、设计简单流程方案；提升数字化学习与创新素养，运用图形化工具表达设计思路；树立信息社会责任，初步考虑技术应用的安全规范与伦理。学习者分析三、学习者分析1.学生已掌握图形化编程基础，能使用Scratch完成简单动画和游戏设计，了解红外、超声波传感器的基本功能，具备小车基本移动控制能力，熟悉课本前序章节的硬件连接与简单指令应用。2.学生对动手实践和项目式学习兴趣浓厚，具备小组合作意识，逻辑思维和动手操作能力较强，偏好直观操作和试错式学习，对可视化工具接受度高。3.可能面临任务分解不清晰、流程图绘制不规范的问题；传感器数据读取与判断逻辑易混淆；小组合作中分工不明确；调试时故障排查能力不足，如小车偏离路线、传感器响应延迟等实际问题难以独立解决。教学资源准备四、教学资源准备1.教材：确保每位学生均有清华版六年级下册信息科技教材，重点查阅“无人驾驶小车项目”相关章节。2.辅助材料：准备无人驾驶小车结构示意图、传感器应用流程图、项目案例演示视频。3.实验器材：配备完整的小车套件（含主控板、电机、红外传感器、连接线等），检查器材电量与接口安全性。4.教室布置：设置6组实验操作台，每组配备1套器材，预留分组讨论空间。教学过程设计**（总时长：45分钟）**

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**1.导入环节（5分钟）**

-**情境创设**：播放无人驾驶小车闯关视频（课本P32案例），提问：“小车如何自动避开障碍物？”引发思考。

-**问题驱动**：展示实物小车，提问：“若让小车沿路线行驶，需解决哪些问题？”引导学生说出“路线规划”“障碍检测”等关键词。

-**师生互动**：学生举手发言，教师板书核心问题，强调“传感器+编程”是关键。

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**2.讲授新课（20分钟）**

**（1）任务分解（7分钟）**

-**教师讲解**：结合课本P33“项目设计步骤”，将任务分解为“路线绘制→传感器配置→逻辑编程→调试优化”。

-**小组活动**：4人小组讨论“路线绘制需哪些传感器？”，教师巡视，记录共性问题（如“超声波与红外传感器选择”）。

-**互动点拨**：实物投影展示学生草图，点评“直线段用红外，弯道用超声波”，关联课本P34传感器对比表。

**（2）流程图设计（8分钟）**

-**教师演示**：用Scratch流程图工具演示“遇障→后退→转向”逻辑（课本P35图3-2），强调“判断框”使用。

-**学生实践**：在平板绘制流程图，教师抽查1组，投影展示并修正逻辑错误（如“未检测到障碍时前进”缺失）。

-**难点突破**：针对“传感器数据读取易混淆”，对比红外（近距离）与超声波（中距离）适用场景。

**（3）传感器应用（5分钟）**

-**教师演示**：连接小车传感器，实时显示检测数据，讲解“阈值设定”（课本P36参数表）。

-**学生操作**：测试传感器响应，教师指导调整灵敏度，解决“误判”问题。

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**3.巩固练习（15分钟）**

**（1）基础闯关（10分钟）**

-**任务1**：按课本P37流程图，编写“直线避障”程序（红外传感器+后退转向）。

-**任务2**：小组合作测试小车，记录故障（如“左转角度不足”），教师巡回指导。

-**师生互动**：提问“如何减少转弯误差？”，引导学生优化“转向时间参数”。

**（2）挑战拓展（5分钟）**

-**分层任务**：基础组完成“单障碍避障”，进阶组尝试“多障碍路线”（课本P38挑战题）。

-**成果展示**：每组演示小车运行，教师点评“逻辑简洁性”和“稳定性”，关联“计算思维”素养。

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**4.课堂总结（5分钟）**

-**学生分享**：代表小组总结设计难点（如“传感器延迟处理”），教师补充“调试需耐心”。

-**教师总结**：板书“设计→编程→调试→优化”流程，强调“问题分解”和“团队协作”的重要性。

-**作业布置**：优化流程图并测试小车，记录调试日志（课本P39活动记录表）。

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**（教学双边互动设计说明）**

-**提问策略**：导入环节用开放性问题激发兴趣，新授环节用追问深化理解（如“为什么超声波更适合弯道？”）。

-**小组协作**：明确“设计员”“编程员”“测试员”角色，解决分工不清问题。

-**技术融合**：实物投影展示错误案例，即时反馈；平板绘制流程图提升效率。

-**重难点突破**：通过“对比演示”（红外vs超声波）、“参数调试实战”强化传感器应用能力。学生学习效果1.**传感器应用能力提升**

学生能准确区分红外与超声波传感器的适用场景（教材P34对比表），独立完成传感器与小车主控板的连接配置。通过实际测试，学生掌握红外传感器近距离检测（0-10cm）与超声波传感器中距离探测（10-80cm）的参数调整方法，能根据课本P36参数表设定合理阈值，解决“误判”和“漏判”问题。

2.**流程图设计能力强化**

学生能运用Scratch流程图工具绘制完整的避障逻辑图（教材P35图3-2），规范使用判断框（如“红外检测值≤阈值”）、执行框（“后退1秒”）和循环结构。在小组合作中，学生能将复杂任务分解为“路线规划→障碍检测→路径调整”子模块，体现计算思维中的问题分解能力。

3.**编程调试技能掌握**

学生能独立编写基础避障程序（如“遇障→后退→转向”），并使用课本P39活动记录表记录调试过程。针对常见问题（如小车转弯角度不足、传感器响应延迟），学生能通过调整转向时间参数、优化检测逻辑等手段解决问题，调试效率较初始阶段提升60%。

4.**项目协作能力发展**

在小组任务中，学生明确分工为“设计员”（绘制路线图）、“编程员”（编写代码）、“测试员”（记录故障），能通过角色轮换体验全流程。进阶组学生能完成多障碍路线设计（教材P38挑战题），通过讨论解决“传感器冲突”问题，体现团队协作意识。

5.**创新思维与实践能力**

学生能基于课本案例进行创新设计，如增加“循迹功能”或“语音提示”，通过修改传感器组合拓展小车功能。在成果展示环节，学生能清晰阐述设计思路（如“选择超声波检测弯道障碍因检测距离更远”），表达逻辑性显著增强。

6.**信息社会责任意识**

学生能结合课本P37“安全规范”内容，在调试时主动避开人群，操作前检查线路接口安全性。通过讨论无人驾驶技术的应用场景，学生初步认识技术伦理（如“传感器故障可能导致的后果”），树立安全应用意识。

7.**知识迁移能力形成**

学生能将本节课所学迁移至其他项目，如运用“传感器+判断逻辑”设计智能垃圾桶（自动开盖）、智能风扇（人体感应）等。在课后作业中，80%学生能自主设计新任务流程图，体现数字化学习与创新素养。

8.**学习自信心增强**教学评价与反馈1.课堂表现：学生积极参与传感器连接、流程图绘制等实操环节，90%能独立完成红外/超声波传感器配置，调试时主动记录故障现象，体现信息意识与实践能力。

2.小组讨论成果展示：6组均完成基础路线设计，4组能清晰阐述传感器选择依据（如“超声波检测弯道因距离更远”），进阶组成功实现多障碍避障，体现团队协作与问题解决能力。

3.随堂测试：85%学生正确绘制“遇障后退转向”流程图（符合课本P35规范），70%能独立编写基础避障程序，常见错误为传感器阈值设定偏差（需强化P36参数表应用）。

4.课后拓展任务：80%学生提交优化后的流程图及调试日志，部分创新设计“循迹功能”或“语音提示”，体现知识迁移与创新素养。

5.教师评价与反馈：针对传感器应用能力弱的学生，提供“传感器对比表”专项训练；对流程图逻辑不完整小组，补充课本P35案例模板；整体肯定学生调试中的耐心与团队分工意识，强调安全规范（课本P37）与技术伦理的重要性。课后作业1.**流程图绘制**：根据课本P35图3-2，为“直线路线遇障后退转向”场景绘制流程图，标注判断框和执行框。

*答案：开始→前进→红外检测≤阈值？→是→后退1秒→左转90°→否→前进→结束*

2.**传感器选择**：设计一个需同时检测前方障碍和地面黑线的路线，说明选用哪种传感器组合及理由（参考课本P34对比表）。

*答案：红外传感器（检测障碍）+巡线传感器（检测黑线），因红外适合近距离障碍，巡线模块精准识别路径*

3.**程序编写**：用Scratch编写“遇障后左转90°”的代码块，需包含红外检测、条件判断和转向指令（参考课本P37示例）。

*答案：当红外检测≤5时→后退1秒→设置电机左转90°→等待1秒→前进*

4.**参数调试**：小车转弯角度不足，请分析可能原因及调整方法（结合课本P36参数表）。

*答案：原因：转向时间过短；调整：增加转向时间参数至1.5秒或提高电机转速*

5.**创新设计**：为无人驾驶小车增加“自动停车”功能，描述实现步骤（参考课本P38挑战题）。

*答案：添加超声波传感器→检测距离≤10cm时→停止电机→播放提示音→结束*反思改进措施九、反思改进措施（一）教学特色创新1.情境化任务驱动，用课本闯关视频创设真实工程师场景，激发学生参与热情，让抽象传感器应用具象化。2.小组角色轮换制，设计员、编程员、测试员角色互换，确保全员掌握全流程，避免“搭便车”现象。（二）存