2023-2024學(xué)年天津市中小學(xué)生mixly創(chuàng)意編程 第17課 主動(dòng)避障機(jī)器人-說(shuō)課稿

2023-2024學(xué)年天津市中小學(xué)生mixly創(chuàng)意編程第17課主動(dòng)避障機(jī)器人-說(shuō)課稿一、課程基本信息

1.課程名稱：《mixly創(chuàng)意編程》第17課主動(dòng)避障機(jī)器人

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：天津市中小學(xué)生五年級(jí)

3.授課時(shí)間：2023-2024學(xué)年第二學(xué)期

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：1課時(shí)二、核心素養(yǎng)目標(biāo)

本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新思維和問(wèn)題解決能力。通過(guò)學(xué)習(xí)主動(dòng)避障機(jī)器人的編程，學(xué)生將掌握mixly編程軟件的基本操作，培養(yǎng)邏輯思維和算法設(shè)計(jì)能力。同時(shí)，通過(guò)解決實(shí)際編程問(wèn)題，提升學(xué)生的信息處理能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力，激發(fā)學(xué)生對(duì)智能科技的興趣和探究欲望。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)

本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)是讓學(xué)生理解并掌握主動(dòng)避障機(jī)器人的編程邏輯和mixly軟件的使用方法。具體包括：

-mixly編程環(huán)境的熟悉與基本操作，如拖拽編程塊、創(chuàng)建變量、使用循環(huán)和條件語(yǔ)句。

-主動(dòng)避障機(jī)器人的工作原理，包括超聲波傳感器和電機(jī)控制的基本概念。

-編程實(shí)現(xiàn)避障功能，例如如何通過(guò)超聲波傳感器檢測(cè)障礙物，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果控制電機(jī)使機(jī)器人避開(kāi)障礙物。

2.教學(xué)難點(diǎn)

本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)在于理解傳感器數(shù)據(jù)的處理邏輯和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的控制算法。具體包括：

-傳感器的數(shù)據(jù)讀取與處理：學(xué)生可能難以理解如何從超聲波傳感器獲取距離數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)用于控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。

-控制算法的編寫(xiě)：如何根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)編寫(xiě)控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的算法，使學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人遇到障礙物時(shí)自動(dòng)避障，這是本節(jié)課的一個(gè)難點(diǎn)。

-代碼調(diào)試與優(yōu)化：在編寫(xiě)完初步的避障程序后，學(xué)生需要通過(guò)調(diào)試來(lái)優(yōu)化程序，使其更加穩(wěn)定和精確，這個(gè)過(guò)程需要學(xué)生具備一定的邏輯思維和問(wèn)題解決能力。例如，如何調(diào)整傳感器讀數(shù)與電機(jī)響應(yīng)之間的關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)更平滑的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。四、教學(xué)方法與手段

1.教學(xué)方法

-講授法：通過(guò)講解主動(dòng)避障機(jī)器人的原理和mixly編程的基礎(chǔ)知識(shí)，為學(xué)生提供理論支持。

-實(shí)驗(yàn)法：讓學(xué)生動(dòng)手操作，實(shí)際編寫(xiě)并測(cè)試避障程序，通過(guò)實(shí)踐加深理解。

-小組討論法：鼓勵(lì)學(xué)生在遇到問(wèn)題時(shí)進(jìn)行小組討論，共同尋找解決方案，培養(yǎng)合作和溝通能力。

2.教學(xué)手段

-多媒體設(shè)備：使用投影儀展示編程步驟和代碼示例，增強(qiáng)視覺(jué)效果。

-教學(xué)軟件：利用mixly編程軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)編程演示，讓學(xué)生直觀感受編程過(guò)程。

-互動(dòng)平臺(tái)：通過(guò)教學(xué)平臺(tái)實(shí)時(shí)反饋學(xué)生的編程進(jìn)度和問(wèn)題，教師可以及時(shí)指導(dǎo)。五、教學(xué)過(guò)程

一、導(dǎo)入新課

1.各位同學(xué)，大家好！今天我們要學(xué)習(xí)《mixly創(chuàng)意編程》第17課——主動(dòng)避障機(jī)器人。請(qǐng)大家先思考一下，我們?cè)谏钪杏心男﹫?chǎng)景會(huì)用到避障功能呢？

2.對(duì)，比如無(wú)人駕駛汽車、自動(dòng)掃地機(jī)器人等，它們都需要具備避障功能。那么，我們今天就來(lái)學(xué)習(xí)如何用mixly編程軟件來(lái)制作一個(gè)主動(dòng)避障機(jī)器人。

二、理論學(xué)習(xí)

1.首先，我們來(lái)了解一下主動(dòng)避障機(jī)器人的工作原理。它主要通過(guò)超聲波傳感器來(lái)檢測(cè)前方是否有障礙物，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果控制電機(jī)使機(jī)器人避開(kāi)障礙物。

2.接下來(lái)，我們來(lái)看一下mixly編程軟件的基本操作。請(qǐng)同學(xué)們打開(kāi)mixly軟件，我們先熟悉一下界面和基本功能。

三、實(shí)踐操作

1.現(xiàn)在，我們已經(jīng)了解了主動(dòng)避障機(jī)器人的原理和mixly編程軟件的基本操作，接下來(lái)我們就來(lái)實(shí)際操作一下。

2.請(qǐng)同學(xué)們按照以下步驟進(jìn)行操作：

-首先，創(chuàng)建一個(gè)新的mixly項(xiàng)目。

-然后，添加一個(gè)超聲波傳感器模塊，將其連接到相應(yīng)的引腳。

-接著，添加電機(jī)控制模塊，將其連接到電機(jī)驅(qū)動(dòng)板。

-現(xiàn)在，我們需要編寫(xiě)一個(gè)程序，當(dāng)超聲波傳感器檢測(cè)到障礙物時(shí)，電機(jī)控制模塊會(huì)使機(jī)器人向相反方向移動(dòng)。

-編寫(xiě)程序時(shí)，我們可以使用循環(huán)語(yǔ)句來(lái)不斷地檢測(cè)障礙物，并使用條件語(yǔ)句來(lái)判斷是否需要調(diào)整電機(jī)狀態(tài)。

示例代碼如下：

```

voidsetup(){

Serial.begin(9600);

}

voidloop(){

intdistance=sonar.ping_cm();

if(distance<30){

//遇到障礙物，向相反方向移動(dòng)

motorControl.setMotor(1,0);

motorControl.setMotor(2,1);

}else{

//沒(méi)有障礙物，正常行駛

motorControl.setMotor(1,1);

motorControl.setMotor(2,0);

}

delay(100);

}

```

3.編寫(xiě)完程序后，請(qǐng)同學(xué)們將程序上傳到開(kāi)發(fā)板，并觀察機(jī)器人的運(yùn)行情況。如果機(jī)器人無(wú)法正常運(yùn)行，請(qǐng)嘗試調(diào)試代碼，找出問(wèn)題所在。

四、問(wèn)題解決與討論

1.在實(shí)際操作過(guò)程中，同學(xué)們可能會(huì)遇到一些問(wèn)題?，F(xiàn)在，請(qǐng)大家分享一下自己在編程過(guò)程中遇到的問(wèn)題，以及是如何解決的。

2.（等待學(xué)生分享）很好，看來(lái)同學(xué)們?cè)诰幊踢^(guò)程中都遇到了不同的問(wèn)題，并且找到了相應(yīng)的解決方法。這就是編程的魅力，不斷嘗試、調(diào)試，直到解決問(wèn)題。

五、課堂總結(jié)

1.通過(guò)今天的學(xué)習(xí)，我們了解了主動(dòng)避障機(jī)器人的工作原理，學(xué)會(huì)了使用mixly編程軟件來(lái)編寫(xiě)避障程序。

2.同學(xué)們?cè)趯?shí)踐操作中積極嘗試，遇到問(wèn)題也能夠主動(dòng)解決。希望大家能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中，發(fā)揮創(chuàng)意，制作出更多有趣的智能項(xiàng)目。

六、課后作業(yè)

1.請(qǐng)同學(xué)們課后繼續(xù)完善自己的避障機(jī)器人程序，嘗試添加更多的功能，如自動(dòng)返回起點(diǎn)、記錄行進(jìn)路線等。

2.下節(jié)課我們將進(jìn)行課堂展示，請(qǐng)大家準(zhǔn)備好展示自己的作品，并分享編程過(guò)程中的心得體會(huì)。六、拓展與延伸

1.拓展閱讀材料

-《智能機(jī)器人原理與技術(shù)》：這本書(shū)詳細(xì)介紹了智能機(jī)器人的基本原理和技術(shù)，包括傳感器、控制器、驅(qū)動(dòng)器等方面的知識(shí)，可以幫助同學(xué)們更深入地理解主動(dòng)避障機(jī)器人的工作原理。

-《Arduino創(chuàng)意編程》：這本書(shū)以Arduino開(kāi)發(fā)板為例，介紹了如何使用Arduino進(jìn)行創(chuàng)意編程，包括各種傳感器和執(zhí)行器的應(yīng)用，同學(xué)們可以從中學(xué)習(xí)到更多關(guān)于智能控制的知識(shí)。

2.課后自主學(xué)習(xí)和探究

-請(qǐng)同學(xué)們?cè)谡n后嘗試使用不同類型的傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)避障功能，比如紅外傳感器、激光傳感器等，并比較它們的效果和優(yōu)缺點(diǎn)。

-探究如何使用多種傳感器進(jìn)行融合，以提高避障機(jī)器人對(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)能力。例如，結(jié)合超聲波傳感器和紅外傳感器，使機(jī)器人能夠在不同的光照和距離條件下都能準(zhǔn)確檢測(cè)到障礙物。

-學(xué)習(xí)并了解其他智能機(jī)器人的應(yīng)用案例，如自動(dòng)駕駛汽車、無(wú)人機(jī)等，思考它們是如何實(shí)現(xiàn)避障和導(dǎo)航功能的。

-嘗試編寫(xiě)更復(fù)雜的避障程序，比如添加轉(zhuǎn)向功能，使機(jī)器人在檢測(cè)到障礙物時(shí)能夠平滑轉(zhuǎn)向，而不是簡(jiǎn)單地前進(jìn)或后退。

-探索如何使用無(wú)線通信模塊（如藍(lán)牙、Wi-Fi）來(lái)遠(yuǎn)程控制避障機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和操控。

-參與線上編程社區(qū)和論壇，與其他編程愛(ài)好者交流心得，學(xué)習(xí)他們的編程技巧和經(jīng)驗(yàn)。

-定期參加學(xué)校或社區(qū)的編程競(jìng)賽和活動(dòng)，將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際項(xiàng)目中，鍛煉自己的編程能力和創(chuàng)新思維。七、板書(shū)設(shè)計(jì)

1.主動(dòng)避障機(jī)器人原理

①超聲波傳感器工作原理

②電機(jī)控制基本概念

③避障邏輯實(shí)現(xiàn)

2.mixly編程軟件使用

①mixly界面及基本操作

②編程塊功能介紹

③程序上傳與調(diào)試

3.編程實(shí)現(xiàn)避障功能

①變量創(chuàng)建與使用

②循環(huán)語(yǔ)句編寫(xiě)

③條件語(yǔ)句編寫(xiě)與運(yùn)用八、教學(xué)反思

今天的課堂上，我們一起學(xué)習(xí)了《mixly創(chuàng)意編程》第17課——主動(dòng)避障機(jī)器人。通過(guò)這節(jié)課的教學(xué)，我發(fā)現(xiàn)了一些值得反思和改進(jìn)的地方。

在導(dǎo)入新課時(shí)，我提出了生活中常見(jiàn)的避障場(chǎng)景，目的是激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心。從學(xué)生的反應(yīng)來(lái)看，這個(gè)導(dǎo)入是比較成功的，他們積極參與討論，表達(dá)了自己的想法。但我也注意到，有些學(xué)生對(duì)于避障機(jī)器人的了解還不夠深入，未來(lái)的教學(xué)中，我可以在導(dǎo)入環(huán)節(jié)加入更多的實(shí)際案例，讓學(xué)生更直觀地感受到避障機(jī)器人的應(yīng)用價(jià)值。

在理論學(xué)習(xí)部分，我詳細(xì)介紹了超聲波傳感器和電機(jī)控制的基本概念。通過(guò)PPT展示和口頭講解，學(xué)生們對(duì)理論知識(shí)有了基本的掌握。但我也發(fā)現(xiàn)，有些學(xué)生在理解傳感器數(shù)據(jù)處理和電機(jī)控制算法時(shí)存在困難。這可能是因?yàn)槔碚撝R(shí)較為抽象，不易于直觀理解。因此，我計(jì)劃在后續(xù)的教學(xué)中，增加一些互動(dòng)環(huán)節(jié)，比如小組討論，讓學(xué)生們通過(guò)合作學(xué)習(xí)來(lái)加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。

實(shí)踐操作環(huán)節(jié)是學(xué)生們最感興趣的，他們能夠親自動(dòng)手編寫(xiě)程序，并看到自己的作品在實(shí)際運(yùn)行。但是，我也注意到在編程過(guò)程中，一些學(xué)生遇到了代碼錯(cuò)誤，他們?cè)谡{(diào)試代碼時(shí)顯得有些迷茫。這說(shuō)明我們還需要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生編程思維的培養(yǎng)，教會(huì)他們?nèi)绾斡行У卣{(diào)試代碼，找出錯(cuò)誤原因。

在問(wèn)題解決與討論環(huán)節(jié)，學(xué)生們積極分享了自己在編程過(guò)程中遇到的問(wèn)題和解決方法。這是一個(gè)很好的互動(dòng)過(guò)程，學(xué)生們能夠從彼此的經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)。但我認(rèn)為，這個(gè)環(huán)節(jié)還可以更加深入，我可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行更深入的探討，比如討論不同傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)，或者是如何優(yōu)化算法來(lái)提高避障效果。

課堂總結(jié)環(huán)節(jié)，我強(qiáng)調(diào)了本