全國(guó)青島版信息技術(shù)九年級(jí)上冊(cè)第4單元第4課《讓機(jī)器人動(dòng)起來》教學(xué)設(shè)計(jì)

全國(guó)青島版信息技術(shù)九年級(jí)上冊(cè)第4單元第4課《讓機(jī)器人動(dòng)起來》教學(xué)設(shè)計(jì)主備人備課成員設(shè)計(jì)思路同學(xué)們，大家好！今天我們要一起探索一個(gè)充滿魅力的世界——機(jī)器人編程。這節(jié)課，我們將一起走進(jìn)《讓機(jī)器人動(dòng)起來》的世界。我會(huì)帶著你們，通過有趣的案例和實(shí)際操作，逐步揭開機(jī)器人編程的神秘面紗。讓我們一起在快樂的氛圍中，感受科技的魅力，體驗(yàn)創(chuàng)造的樂趣！?????核心素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)情分析在九年級(jí)的學(xué)生群體中，他們對(duì)信息技術(shù)的興趣普遍較高，好奇心強(qiáng)，對(duì)新事物接受能力強(qiáng)。然而，由于個(gè)體差異，學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)、能力水平和素質(zhì)發(fā)展存在一定差異。

從知識(shí)層面來看，部分學(xué)生對(duì)信息技術(shù)的基本概念和操作已有一定的了解，能夠熟練使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行基礎(chǔ)操作。但仍有部分學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)編程知識(shí)較為陌生，對(duì)編程語(yǔ)言和編程思維的理解較為困難。

在能力方面，學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力參差不齊。部分學(xué)生具備一定的編程基礎(chǔ)，能夠獨(dú)立完成簡(jiǎn)單的編程任務(wù)；而另一些學(xué)生則可能對(duì)編程感到困惑，缺乏實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)。

素質(zhì)方面，學(xué)生在信息素養(yǎng)、創(chuàng)新精神和合作能力等方面表現(xiàn)不一。部分學(xué)生能夠主動(dòng)探索、勇于創(chuàng)新，善于與他人合作；而有些學(xué)生可能較為被動(dòng)，缺乏主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)。

行為習(xí)慣方面，學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)態(tài)度、紀(jì)律性等方面存在差異。部分學(xué)生能夠認(rèn)真聽講、積極參與討論，而有些學(xué)生可能存在注意力不集中、紀(jì)律松散等問題。

這些學(xué)情分析對(duì)課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生了一定影響。首先，教師需要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際水平調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和方法，確保每個(gè)學(xué)生都能在課堂上有所收獲。其次，教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的編程思維和創(chuàng)新能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。最后，教師還需關(guān)注學(xué)生的行為習(xí)慣，營(yíng)造良好的課堂氛圍，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)資源-軟硬件資源：電腦教室、機(jī)器人編程軟件、編程學(xué)習(xí)平臺(tái)、Arduino開發(fā)板、連接線、傳感器模塊

-課程平臺(tái)：學(xué)校信息平臺(tái)、在線編程教育平臺(tái)

-信息化資源：教學(xué)課件、編程案例庫(kù)、視頻教程、在線編程工具

-教學(xué)手段：多媒體教學(xué)設(shè)備、實(shí)物展示、小組合作學(xué)習(xí)、實(shí)踐操作教學(xué)過程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：引起學(xué)生對(duì)機(jī)器人編程的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過程：

開場(chǎng)提問：“同學(xué)們，你們有沒有想過，如果機(jī)器人能像人一樣思考和行動(dòng)，我們的生活會(huì)是怎樣的？”

展示一些關(guān)于機(jī)器人的圖片或視頻片段，讓學(xué)生初步感受機(jī)器人的魅力或特點(diǎn)。

簡(jiǎn)短介紹機(jī)器人編程的基本概念和重要性，為接下來的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.機(jī)器人編程基礎(chǔ)知識(shí)講解（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生了解機(jī)器人編程的基本概念、組成部分和原理。

過程：

講解機(jī)器人編程的定義，包括其主要組成元素或結(jié)構(gòu)。

詳細(xì)介紹機(jī)器人的組成部分或功能，使用圖表或示意圖幫助學(xué)生理解。

3.機(jī)器人編程案例分析（20分鐘）

目標(biāo)：通過具體案例，讓學(xué)生深入了解機(jī)器人編程的特性和重要性。

過程：

選擇幾個(gè)典型的機(jī)器人編程案例進(jìn)行分析。

詳細(xì)介紹每個(gè)案例的背景、特點(diǎn)和意義，讓學(xué)生全面了解機(jī)器人編程的多樣性或復(fù)雜性。

引導(dǎo)學(xué)生思考這些案例對(duì)實(shí)際生活或?qū)W習(xí)的影響，以及如何應(yīng)用機(jī)器人編程解決實(shí)際問題。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和解決問題的能力。

過程：

將學(xué)生分成若干小組，每組選擇一個(gè)與機(jī)器人編程相關(guān)的主題進(jìn)行深入討論。

小組內(nèi)討論該主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準(zhǔn)備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點(diǎn)評(píng)（15分鐘）

目標(biāo)：鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，同時(shí)加深全班對(duì)機(jī)器人編程的認(rèn)識(shí)和理解。

過程：

各組代表依次上臺(tái)展示討論成果，包括主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學(xué)生和教師對(duì)展示內(nèi)容進(jìn)行提問和點(diǎn)評(píng)，促進(jìn)互動(dòng)交流。

教師總結(jié)各組的亮點(diǎn)和不足，并提出進(jìn)一步的建議和改進(jìn)方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)機(jī)器人編程的重要性和意義。

過程：

簡(jiǎn)要回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括機(jī)器人編程的基本概念、組成部分、案例分析等。

強(qiáng)調(diào)機(jī)器人編程在現(xiàn)實(shí)生活或?qū)W習(xí)中的價(jià)值和作用，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步探索和應(yīng)用機(jī)器人編程。

7.實(shí)踐操作環(huán)節(jié)（20分鐘）

目標(biāo)：通過實(shí)際操作，讓學(xué)生掌握機(jī)器人編程的基本技能。

過程：

教師演示機(jī)器人編程的基本操作步驟，包括編寫代碼、上傳程序等。

學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)踐操作，教師巡回指導(dǎo)，解答學(xué)生疑問。

學(xué)生嘗試編寫簡(jiǎn)單的機(jī)器人程序，觀察機(jī)器人的行為變化。

8.課后作業(yè)布置（5分鐘）

目標(biāo)：鞏固所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

過程：

布置課后作業(yè)，要求學(xué)生完成以下任務(wù)：

（1）復(fù)習(xí)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，撰寫一篇關(guān)于機(jī)器人編程的短文或報(bào)告。

（2）嘗試編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器人程序，并分析其運(yùn)行原理。

（3）思考如何將機(jī)器人編程應(yīng)用于實(shí)際生活或?qū)W習(xí)中，提出自己的創(chuàng)新想法。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-機(jī)器人編程歷史與發(fā)展：介紹機(jī)器人編程的起源、發(fā)展歷程以及重要里程碑，如第一臺(tái)機(jī)器人、編程語(yǔ)言的發(fā)展等。

-機(jī)器人編程應(yīng)用領(lǐng)域：探討機(jī)器人編程在工業(yè)、醫(yī)療、教育、娛樂等領(lǐng)域的應(yīng)用案例，展示機(jī)器人編程的多樣性和實(shí)用性。

-機(jī)器人編程競(jìng)賽：介紹國(guó)內(nèi)外知名的機(jī)器人編程競(jìng)賽，如RoboCup、FIRST等，激發(fā)學(xué)生對(duì)機(jī)器人編程的興趣和參與熱情。

-機(jī)器人編程開源項(xiàng)目：推薦一些開源的機(jī)器人編程項(xiàng)目，如Arduino、RaspberryPi等，讓學(xué)生了解開源社區(qū)的發(fā)展和應(yīng)用。

2.拓展建議：

-閱讀相關(guān)書籍：推薦學(xué)生閱讀《機(jī)器人編程入門》、《Python編程：從入門到實(shí)踐》等書籍，加深對(duì)編程語(yǔ)言和機(jī)器人編程的理解。

-觀看在線教程：鼓勵(lì)學(xué)生觀看YouTube、Bilibili等平臺(tái)上的機(jī)器人編程教程視頻，學(xué)習(xí)編程技巧和實(shí)際操作。

-參加編程俱樂部：加入學(xué)校的編程俱樂部或參加線上編程社群，與其他編程愛好者交流學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，共同進(jìn)步。

-參與機(jī)器人編程競(jìng)賽：鼓勵(lì)學(xué)生參加機(jī)器人編程競(jìng)賽，鍛煉自己的編程能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

-嘗試開源項(xiàng)目：引導(dǎo)學(xué)生嘗試參與開源項(xiàng)目，了解開源社區(qū)的運(yùn)作方式，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

-創(chuàng)作個(gè)人項(xiàng)目：鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的興趣和需求，創(chuàng)作個(gè)人機(jī)器人編程項(xiàng)目，如智能家居控制、機(jī)器人舞蹈等，提高編程技能。

-關(guān)注行業(yè)動(dòng)態(tài)：關(guān)注機(jī)器人編程領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài)，了解行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，為未來的學(xué)習(xí)和職業(yè)規(guī)劃做好準(zhǔn)備。課后作業(yè)1.實(shí)踐操作題：

-任務(wù)：編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器人程序，使其能夠按照預(yù)設(shè)的路徑移動(dòng)。

-要求：使用所學(xué)編程語(yǔ)言，設(shè)計(jì)機(jī)器人移動(dòng)的路線，編寫控制代碼，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主移動(dòng)。

-代碼示例（假設(shè)使用Python）：

```python

defmove_robot():

#初始化機(jī)器人移動(dòng)

robot.move_forward()

#機(jī)器人向右轉(zhuǎn)90度

robot.turn_right(90)

#機(jī)器人繼續(xù)前進(jìn)

robot.move_forward()

#機(jī)器人向左轉(zhuǎn)90度

robot.turn_left(90)

#機(jī)器人停止移動(dòng)

robot.stop()

move_robot()

```

2.問題解決題：

-任務(wù)：假設(shè)機(jī)器人在一個(gè)迷宮中，編寫程序幫助機(jī)器人找到出口。

-要求：設(shè)計(jì)迷宮的結(jié)構(gòu)，編寫程序使機(jī)器人能夠通過迷宮找到出口。

-代碼示例（假設(shè)使用Python）：

```python

deffind_exit(maze):

#初始化迷宮和機(jī)器人位置

robot.position=(0,0)

#尋找出口的算法（例如，深度優(yōu)先搜索）

exit_found=False

whilenotexit_found:

#根據(jù)當(dāng)前位置，移動(dòng)機(jī)器人

robot.move()

#檢查是否到達(dá)出口

ifrobot.is_at_exit():

exit_found=True

#如果無法移動(dòng)，嘗試其他方向

robot.turn_left()

return"Exitfound!"

maze=[[0,1,0,0],

[0,1,0,1],

[1,0,1,0],

[0,0,0,0]]

print(find_exit(maze))

```

3.創(chuàng)新設(shè)計(jì)題：

-任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)能夠自動(dòng)清潔房間的機(jī)器人，并編寫程序?qū)崿F(xiàn)其功能。

-要求：設(shè)計(jì)機(jī)器人的清潔路徑，編寫程序控制機(jī)器人進(jìn)行清潔工作。

-代碼示例（假設(shè)使用Python）：

```python

defclean_room():

#機(jī)器人移動(dòng)到房間的一角

robot.move_to_corner()

#機(jī)器人開始清潔

whilenotrobot.is_cleaning_complete():

robot.clean()

robot.move_to_next_cleaning_point()

print("Roomisclean!")

clean_room()

```

4.案例分析題：

-任務(wù)：分析一個(gè)現(xiàn)有的機(jī)器人編程項(xiàng)目，討論其設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法。

-要求：選擇一個(gè)機(jī)器人編程項(xiàng)目，如自動(dòng)跟隨機(jī)器人，分析其工作原理和編程邏輯。

-代碼示例（假設(shè)分析自動(dòng)跟隨機(jī)器人）：

```python

#假設(shè)自動(dòng)跟隨機(jī)器人的部分代碼

deffollow_target():

#檢測(cè)目標(biāo)距離

distance=sensor.read_distance()

#如果距離過近，減速

ifdistance<30:

robot.decrease_speed()

#如果距離過遠(yuǎn)，加速

elifdistance>50:

robot.increase_speed()

#如果距離適中，保持當(dāng)前速度

else:

robot.keep_speed()

#循環(huán)檢測(cè)目標(biāo)，直到完成跟隨

follow_target()

```

5.項(xiàng)目規(guī)劃題：

-任務(wù)：規(guī)劃一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器人項(xiàng)目，包括項(xiàng)目目標(biāo)、所需材料和步驟。

-要求：設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器人項(xiàng)目，如自動(dòng)澆水裝置，列出項(xiàng)目目標(biāo)、所需材料和實(shí)施步驟。

-項(xiàng)目示例：

-項(xiàng)目目標(biāo)：設(shè)計(jì)一個(gè)能夠自動(dòng)為植物澆水的機(jī)器人。

-所需材料：Arduino板、水泵、土壤濕度傳感器、連接線、水壺等。

-實(shí)施步驟：

1.設(shè)計(jì)機(jī)器人結(jié)構(gòu)，包括放置水泵和傳感器的位置。

2.編寫程序，使傳感器檢測(cè)土壤濕度。

3.當(dāng)土壤濕度低于設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)水泵進(jìn)行澆水。

4.測(cè)試機(jī)器人，確保其能夠正確執(zhí)行澆水任務(wù)。教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：

學(xué)生在課堂上的參與度較高，能夠積極回答問題，對(duì)于機(jī)器人編程的概念和操作有了初步的了解。大部分學(xué)生在實(shí)際操作中能夠按照要求完成任務(wù)，但在編程細(xì)節(jié)上還存在一些問題，如變量命名不規(guī)范、邏輯錯(cuò)誤等。

2.小組討論成果展示：

小組討論環(huán)節(jié)中，學(xué)生們能夠積極合作，共同解決問題。每個(gè)小組都展示了自己的項(xiàng)目方案，包括機(jī)器人的設(shè)計(jì)圖、程序代碼和預(yù)期效果。學(xué)生的討論成果體現(xiàn)了他們的創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

3.隨堂測(cè)試：

在課堂結(jié)束前，進(jìn)行了隨堂測(cè)試，測(cè)試內(nèi)容包括機(jī)器人編程的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)際操作能力。測(cè)試結(jié)果顯示，大部分學(xué)生能夠掌握基本的編程概念，但在具體操作中，部分學(xué)生仍需提高編程技巧。

4.學(xué)生自評(píng)與互評(píng)：

學(xué)生們對(duì)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)行了自我評(píng)價(jià)，同時(shí)也對(duì)同伴的學(xué)習(xí)進(jìn)行了互評(píng)。自我評(píng)價(jià)中，學(xué)生們能夠認(rèn)識(shí)到自己的優(yōu)點(diǎn)和不足，并提出了改進(jìn)措施。互評(píng)環(huán)節(jié)中，學(xué)生們能夠客觀地評(píng)價(jià)同伴的表現(xiàn)，并提出建設(shè)性的意見。

5.教師評(píng)價(jià)與反饋：

針對(duì)課堂表現(xiàn)，教師評(píng)價(jià)如下：

-積極參與的學(xué)生較多，課堂氛圍活躍。

-學(xué)生在小組討論中表現(xiàn)出了良好的合作精神。

-部分學(xué)生在編程細(xì)節(jié)上存在疑惑，需要加強(qiáng)指導(dǎo)。

-隨堂測(cè)試中，學(xué)生的