小學(xué)五年級(jí)創(chuàng)意機(jī)器人編程課 2-6.2 四足機(jī)器人（教案）

小學(xué)五年級(jí)創(chuàng)意機(jī)器人編程課2-6.2四足機(jī)器人（教案）課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂?、教材分析本?jié)課選自小學(xué)五年級(jí)創(chuàng)意機(jī)器人編程課，2-6.2四足機(jī)器人。本節(jié)課主要讓學(xué)生通過(guò)搭建四足機(jī)器人，理解機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理，學(xué)會(huì)使用編程控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新思維和編程能力。

課程內(nèi)容與課本緊密相連，以實(shí)際操作為主，讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐中掌握知識(shí)。課程難度適中，符合小學(xué)五年級(jí)學(xué)生的認(rèn)知水平。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握四足機(jī)器人的搭建方法，理解其運(yùn)動(dòng)原理，并能夠運(yùn)用編程控制機(jī)器人完成簡(jiǎn)單的任務(wù)。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)主要包括：科學(xué)探究、創(chuàng)新實(shí)踐和批判性思維。通過(guò)搭建四足機(jī)器人和編程控制，學(xué)生能夠培養(yǎng)科學(xué)探究精神，主動(dòng)探索機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理；在動(dòng)手實(shí)踐中，提升創(chuàng)新實(shí)踐能力，學(xué)會(huì)解決問(wèn)題；同時(shí)，在團(tuán)隊(duì)協(xié)作和問(wèn)題解決過(guò)程中，發(fā)展批判性思維，學(xué)會(huì)提出有價(jià)值的問(wèn)題和見解。這些核心素養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，提高他們的未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)力。三、學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：在學(xué)習(xí)了本單元的前幾節(jié)課后，學(xué)生已經(jīng)掌握了基本的機(jī)器人搭建知識(shí)和簡(jiǎn)單的編程控制技能。他們能夠理解機(jī)器人基本的運(yùn)動(dòng)原理，并能夠使用編程語(yǔ)言控制機(jī)器人進(jìn)行簡(jiǎn)單的動(dòng)作。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：學(xué)生對(duì)于創(chuàng)意機(jī)器人編程課充滿興趣，他們喜歡動(dòng)手操作，通過(guò)實(shí)際搭建和編程來(lái)解決問(wèn)題。在學(xué)習(xí)能力方面，他們具備一定的邏輯思維能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。在學(xué)習(xí)風(fēng)格上，他們更傾向于通過(guò)實(shí)踐和合作來(lái)學(xué)習(xí)，喜歡互動(dòng)和討論。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：在學(xué)習(xí)了四足機(jī)器人編程課后，學(xué)生可能會(huì)遇到以下困難和挑戰(zhàn)：首先，理解四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理可能較為復(fù)雜，需要學(xué)生進(jìn)行深入思考和理解。其次，編寫控制四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的程序可能會(huì)涉及到較為復(fù)雜的編程邏輯，學(xué)生需要具備較強(qiáng)的編程能力和邏輯思維。最后，學(xué)生可能需要克服合作中的溝通和協(xié)作困難，如何有效地分工合作，共同完成任務(wù)也是一個(gè)挑戰(zhàn)。四、教學(xué)資源1.軟硬件資源：機(jī)器人編程套件、電腦、投影儀、白板。

2.課程平臺(tái)：課堂管理系統(tǒng)、編程學(xué)習(xí)軟件。

3.信息化資源：教學(xué)PPT、視頻教程、在線編程練習(xí)平臺(tái)。

4.教學(xué)手段：分組討論、協(xié)作完成任務(wù)、實(shí)時(shí)反饋與評(píng)價(jià)。五、教學(xué)實(shí)施過(guò)程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：讓學(xué)生通過(guò)在線平臺(tái)或班級(jí)微信群預(yù)習(xí)本節(jié)課的PPT、視頻等資料，明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求。

-設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題：圍繞四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理和編程控制，設(shè)計(jì)一系列具有啟發(fā)性和探究性的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生自主思考。

-監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：利用平臺(tái)功能或?qū)W生反饋，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度，確保預(yù)習(xí)效果。

學(xué)生活動(dòng)：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生按照預(yù)習(xí)要求，自主閱讀預(yù)習(xí)資料，理解四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理和編程控制知識(shí)點(diǎn)。

-思考預(yù)習(xí)問(wèn)題：學(xué)生針對(duì)預(yù)習(xí)問(wèn)題進(jìn)行獨(dú)立思考，記錄自己的理解和疑問(wèn)。

-提交預(yù)習(xí)成果：學(xué)生將預(yù)習(xí)成果（如筆記、思維導(dǎo)圖、問(wèn)題等）提交至平臺(tái)或老師處。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主思考，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)、微信群等，實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)資源的共享和監(jiān)控。

作用與目的：

-幫助學(xué)生提前了解四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理和編程控制，為課堂學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

-培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考能力。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

-導(dǎo)入新課：通過(guò)一個(gè)有趣的四足機(jī)器人案例或視頻等方式，引出本節(jié)課的主題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

-講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理和編程控制，結(jié)合實(shí)例幫助學(xué)生理解。

-組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論、實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握編程控制四足機(jī)器人的技能。

-解答疑問(wèn)：針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的疑問(wèn)，進(jìn)行及時(shí)解答和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

-聽講并思考：學(xué)生認(rèn)真聽講，積極思考老師提出的問(wèn)題。

-參與課堂活動(dòng)：學(xué)生積極參與小組討論、實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)，體驗(yàn)編程控制四足機(jī)器人的應(yīng)用。

-提問(wèn)與討論：學(xué)生針對(duì)不懂的問(wèn)題或新的想法，勇敢提問(wèn)并參與討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：通過(guò)詳細(xì)講解，幫助學(xué)生理解四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理和編程控制。

-實(shí)踐活動(dòng)法：設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握編程控制四足機(jī)器人的技能。

-合作學(xué)習(xí)法：通過(guò)小組討論等活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

作用與目的：

-幫助學(xué)生深入理解四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理和編程控制，掌握編程控制四足機(jī)器人的技能。

-通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力。

-通過(guò)合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

-布置作業(yè)：根據(jù)本節(jié)課的內(nèi)容，布置適量的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

-提供拓展資源：提供與四足機(jī)器人編程控制相關(guān)的拓展資源（如書籍、網(wǎng)站、視頻等），供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

-反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，給予學(xué)生反饋和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

-完成作業(yè)：學(xué)生認(rèn)真完成老師布置的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

-拓展學(xué)習(xí)：學(xué)生利用老師提供的拓展資源，進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和思考。

-反思總結(jié)：學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)，提出改進(jìn)建議。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

-反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)。

作用與目的：

-鞏固學(xué)生在課堂上學(xué)到的四足機(jī)器人編程控制知識(shí)點(diǎn)和技能。

-通過(guò)拓展學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野和思維方式。

-通過(guò)反思總結(jié)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的不足并提出改進(jìn)建議，促進(jìn)自我提升。六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

（1）科普?qǐng)D書：推薦學(xué)生閱讀關(guān)于機(jī)器人編程和四足機(jī)器人原理的科普?qǐng)D書，如《機(jī)器人編程入門》、《四足機(jī)器人原理與實(shí)踐》等，以豐富學(xué)生的理論知識(shí)。

（2）在線課程：推薦學(xué)生參加在線編程課程，如慕課網(wǎng)上的《機(jī)器人編程基礎(chǔ)》、《四足機(jī)器人制作與編程》等課程，以提高學(xué)生的編程技能。

（3）學(xué)術(shù)文章：引導(dǎo)學(xué)生閱讀關(guān)于四足機(jī)器人研究的學(xué)術(shù)文章，如《四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制算法研究》、《四足機(jī)器人穩(wěn)定性分析》等，以拓寬學(xué)生的知識(shí)視野。

（4）視頻教程：推薦學(xué)生觀看YouTube上的四足機(jī)器人編程教程，如“BuildYourOwnQuadrupedRobot”、“QuadrupedRobotControlwithPython”等，以學(xué)習(xí)四足機(jī)器人的搭建和編程技巧。

2.拓展建議：

（1）開展機(jī)器人編程競(jìng)賽：鼓勵(lì)學(xué)生參加學(xué)?；蛏鐓^(qū)舉辦的機(jī)器人編程競(jìng)賽，以提高學(xué)生的編程能力和創(chuàng)新思維。

（2）制作四足機(jī)器人并進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用：學(xué)生可以嘗試自己制作四足機(jī)器人，并嘗試將其應(yīng)用于實(shí)際場(chǎng)景，如環(huán)境監(jiān)測(cè)、物流搬運(yùn)等。

（3）加入機(jī)器人興趣小組或俱樂(lè)部：學(xué)生可以加入學(xué)校的機(jī)器人興趣小組或俱樂(lè)部，與其他對(duì)機(jī)器人編程感興趣的同學(xué)一起學(xué)習(xí)和交流。

（4）參與開源機(jī)器人項(xiàng)目：學(xué)生可以加入開源機(jī)器人項(xiàng)目，如GitHub上的QuadrupedRobot項(xiàng)目，與其他開發(fā)者一起貢獻(xiàn)代碼和優(yōu)化項(xiàng)目。七、板書設(shè)計(jì)本節(jié)課的板書設(shè)計(jì)旨在幫助學(xué)生清晰地理解四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理和編程控制要點(diǎn)，同時(shí)激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。板書內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分：

1.四足機(jī)器人結(jié)構(gòu)圖：在板書的一角繪制四足機(jī)器人的結(jié)構(gòu)圖，包括腿部、身體和控制器等部分，讓學(xué)生一目了然地了解四足機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)。

2.運(yùn)動(dòng)原理簡(jiǎn)圖：用簡(jiǎn)潔的線條和箭頭表示四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理，如腿部的彎曲和伸展，以及身體的重心轉(zhuǎn)移等，幫助學(xué)生直觀地理解運(yùn)動(dòng)原理。

3.編程控制流程：列出四足機(jī)器人編程控制的主要步驟，如初始化、循環(huán)、條件判斷等，用關(guān)鍵詞和符號(hào)表示，讓學(xué)生掌握編程控制的基本框架。

4.編程示例：在板書中給出一個(gè)簡(jiǎn)單的編程示例，如控制四足機(jī)器人前進(jìn)和后退的代碼片段，讓學(xué)生對(duì)照板書學(xué)習(xí)和編寫程序。

5.關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)：將本節(jié)課的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，如四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模式、編程語(yǔ)法等，以列表的形式展示在板書上，方便學(xué)生查閱和復(fù)習(xí)。

6.藝術(shù)性和趣味性：在板書中加入一些有趣的圖標(biāo)、顏色和字體設(shè)計(jì)，使板書更具藝術(shù)性和趣味性，吸引學(xué)生的注意力，提高他們的學(xué)習(xí)積極性。八、重點(diǎn)題型整理1.題目：請(qǐng)解釋四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理。

答案：四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理基于生物學(xué)中動(dòng)物行走的原理。通過(guò)控制機(jī)器人腿部的關(guān)節(jié)，可以模擬動(dòng)物的行走動(dòng)作。具體來(lái)說(shuō)，四足機(jī)器人通過(guò)協(xié)調(diào)腿部動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)向前、后、左、右的移動(dòng)。在行走過(guò)程中，機(jī)器人通過(guò)改變身體重心和腿部的彎曲伸展，來(lái)實(shí)現(xiàn)平衡和穩(wěn)定性。

2.題目：請(qǐng)列出四足機(jī)器人編程控制的主要步驟。

答案：四足機(jī)器人編程控制的主要步驟包括初始化、循環(huán)、條件判斷和腿部控制。初始化是設(shè)置機(jī)器人狀態(tài)和參數(shù)的步驟；循環(huán)是控制機(jī)器人重復(fù)行走動(dòng)作的步驟；條件判斷是控制機(jī)器人根據(jù)環(huán)境變化調(diào)整行走動(dòng)作的步驟；腿部控制是控制機(jī)器人腿部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的步驟。

3.題目：請(qǐng)解釋四足機(jī)器人的穩(wěn)定性是如何實(shí)現(xiàn)的。

答案：四足機(jī)器人的穩(wěn)定性主要通過(guò)以下幾種方式實(shí)現(xiàn)：1）平衡控制：通過(guò)傳感器檢測(cè)機(jī)器人的姿態(tài)和速度，實(shí)時(shí)調(diào)整腿部動(dòng)作，保持身體平衡；2）動(dòng)態(tài)調(diào)整：根據(jù)行走速度和地面條件，動(dòng)態(tài)調(diào)整腿部的力量和角度，保持身體穩(wěn)定；3）腿部協(xié)同：通過(guò)協(xié)調(diào)腿部動(dòng)作，使機(jī)器人行走時(shí)身體重心穩(wěn)定，避免搖晃。

4.題目：請(qǐng)解釋四足機(jī)器人的行走模式。

答案：四足機(jī)器人的行走模式主要有兩種：行走和奔跑。行走模式是指機(jī)器人以穩(wěn)定的步態(tài)行走，通常用于平地或較為平坦的地面；奔跑