深圳市青少年宮spike機器人課程 第十七課 掃雷車-教學設(shè)計

深圳市青少年宮spike機器人課程第十七課掃雷車-教學設(shè)計科目授課時間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導教師授課班級、授課課時授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）深圳市青少年宮spike機器人課程第十七課掃雷車-教學設(shè)計教學內(nèi)容教材：深圳市青少年宮spike機器人課程教材

內(nèi)容：本節(jié)課主要圍繞Spike機器人編程，學習如何制作和編程掃雷車。內(nèi)容包括：了解掃雷車的基本結(jié)構(gòu)，學習如何使用Spike機器人編程語言編寫控制掃雷車移動、檢測地雷的代碼，以及如何優(yōu)化程序以提高掃雷車的性能。核心素養(yǎng)目標教學難點與重點1.教學重點，

①理解掃雷車的工作原理，包括傳感器的使用和機器人移動的控制邏輯。

②掌握Spike機器人編程語言的基本語法，能夠編寫簡單的控制程序，實現(xiàn)掃雷車的移動和地雷檢測功能。

③學會使用循環(huán)和條件語句優(yōu)化程序，提高掃雷車的效率和準確性。

2.教學難點，

①理解并應(yīng)用多傳感器協(xié)同工作，實現(xiàn)復(fù)雜的環(huán)境感知和決策。

②在編程中處理傳感器數(shù)據(jù)的不確定性，設(shè)計魯棒的算法來應(yīng)對不同的地雷分布。

③調(diào)試和優(yōu)化程序，使掃雷車能夠在實際操作中表現(xiàn)出穩(wěn)定的性能和較高的成功率。教學方法與策略1.采用講授與實驗結(jié)合的教學方法，通過講解掃雷車原理和編程步驟，讓學生對知識有初步理解。

2.設(shè)計小組合作實驗，讓學生分組進行掃雷車組裝和編程，培養(yǎng)團隊協(xié)作能力和實踐操作技能。

3.使用Spike機器人編程軟件和實物機器人，讓學生通過動手操作，加深對編程概念的理解。

4.舉辦掃雷車比賽，激發(fā)學生的學習興趣，通過游戲化的教學活動提高學生的學習積極性和參與度。教學過程設(shè)計1.導入新課（5分鐘）

目標：引起學生對掃雷車的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過程：

開場提問：“你們玩過掃雷游戲嗎？你們知道掃雷車是如何工作的嗎？”

展示一些關(guān)于掃雷車的圖片或視頻片段，讓學生初步感受掃雷車的魅力或特點。

簡短介紹掃雷車的基本概念和重要性，為接下來的學習打下基礎(chǔ)。

2.掃雷車基礎(chǔ)知識講解（10分鐘）

目標：讓學生了解掃雷車的基本概念、組成部分和原理。

過程：

講解掃雷車的定義，包括其主要組成元素或結(jié)構(gòu)。

詳細介紹掃雷車的組成部分，如傳感器、電機、控制模塊等，并使用圖表或示意圖幫助學生理解。

3.掃雷車案例分析（20分鐘）

目標：通過具體案例，讓學生深入了解掃雷車的特性和重要性。

過程：

選擇幾個典型的掃雷車案例進行分析。

詳細介紹每個案例的背景、特點和意義，讓學生全面了解掃雷車的多樣性或復(fù)雜性。

引導學生思考這些案例對實際生活或?qū)W習的影響，以及如何應(yīng)用掃雷車解決實際問題。

4.學生小組討論（10分鐘）

目標：培養(yǎng)學生的合作能力和解決問題的能力。

過程：

將學生分成若干小組，每組選擇一個與掃雷車相關(guān)的主題進行深入討論，如“如何提高掃雷車的檢測準確性”或“掃雷車在不同地形下的適應(yīng)性”。

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，準備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點評（15分鐘）

目標：鍛煉學生的表達能力，同時加深全班對掃雷車的認識和理解。

過程：

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

其他學生和教師對展示內(nèi)容進行提問和點評，促進互動交流。

教師總結(jié)各組的亮點和不足，并提出進一步的建議和改進方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強調(diào)掃雷車的重要性和意義。

過程：

簡要回顧本節(jié)課的學習內(nèi)容，包括掃雷車的基本概念、組成部分、案例分析等。

強調(diào)掃雷車在現(xiàn)實生活或?qū)W習中的價值和作用，鼓勵學生進一步探索和應(yīng)用掃雷車。

7.課后作業(yè)布置（5分鐘）

目標：鞏固學習效果，拓展學生的知識面。

過程：

布置課后作業(yè)：讓學生設(shè)計一個簡單的掃雷車模型，并嘗試使用編程語言編寫控制程序。

要求學生撰寫設(shè)計報告，包括設(shè)計思路、實施步驟和遇到的問題及解決方案。

教學過程設(shè)計完畢。教學資源拓展1.拓展資源：

-掃雷車的歷史與發(fā)展：介紹掃雷車的發(fā)展歷程，從早期的機械式掃雷車到現(xiàn)代的智能掃雷車，以及不同類型的掃雷技術(shù)。

-掃雷技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域：探討掃雷技術(shù)在軍事、民用和科研等領(lǐng)域的應(yīng)用，包括地形分析、風險評估和災(zāi)害救援等。

-機器人編程與人工智能：介紹與掃雷車編程相關(guān)的機器人編程基礎(chǔ)，如傳感器數(shù)據(jù)解讀、路徑規(guī)劃算法等，以及人工智能在機器人控制中的應(yīng)用。

-電子元件與電路設(shè)計：介紹用于制作掃雷車的主要電子元件，如傳感器、電機、控制模塊等，以及基本的電路設(shè)計原則。

2.拓展建議：

-學生可以進一步研究不同類型的掃雷車，如雷達掃雷車、機械掃雷車等，了解它們的工作原理和優(yōu)缺點。

-探索機器人編程的高級概念，如多傳感器融合、機器學習等，以提升編程技能。

-利用開源硬件和軟件平臺，如Arduino、RaspberryPi等，設(shè)計并實現(xiàn)自己的掃雷車原型。

-通過閱讀相關(guān)書籍或論文，了解最新的掃雷技術(shù)和人工智能研究進展。

-參與線上或線下的機器人編程比賽，將所學知識應(yīng)用于實際項目中，提升解決問題的能力。

-與其他學科相結(jié)合，如數(shù)學、物理、化學等，探討掃雷車在不同領(lǐng)域的應(yīng)用和挑戰(zhàn)。

-通過模擬軟件或?qū)嶋H操作，學習如何進行機器人故障診斷和維護。

-觀看相關(guān)的科普視頻或紀錄片，了解掃雷車的發(fā)展歷程和實際應(yīng)用案例。

-加入機器人愛好者的社區(qū)或論壇，與其他愛好者交流經(jīng)驗和想法。典型例題講解1.例題：

掃雷車在直線前進過程中，每隔5米設(shè)置一個傳感器，當傳感器檢測到地雷時，機器人停止前進并返回原點。假設(shè)掃雷車以1米/秒的速度前進，當?shù)谝粋€傳感器檢測到地雷時，問掃雷車需要多長時間才能返回原點？

解答：

掃雷車前進5米檢測到地雷，然后返回5米，總共移動了10米。以1米/秒的速度，移動10米需要10秒。因此，掃雷車需要10秒返回原點。

2.例題：

在一個長方形區(qū)域中，掃雷車需要按照一定的路徑進行掃雷，路徑為從左上角到右下角的對角線。掃雷車每前進1米，就有一個傳感器檢測一次。如果區(qū)域的長為10米，寬為5米，請問掃雷車至少需要檢測多少次？

解答：

掃雷車的路徑是對角線，根據(jù)勾股定理，對角線的長度為√(10^2+5^2)=√(100+25)=√125≈11.18米。因為每前進1米檢測一次，所以掃雷車至少需要檢測11次。

3.例題：

掃雷車在圓形區(qū)域內(nèi)進行掃雷，半徑為5米。如果掃雷車每前進2米就檢測一次，請問掃雷車至少需要檢測多少次？

解答：

圓的周長公式為C=2πr，其中r為半徑。所以，圓形區(qū)域的周長為C=2π×5≈31.42米。因為每前進2米檢測一次，所以掃雷車至少需要檢測31.42÷2≈15.71次，向上取整為16次。

4.例題：

掃雷車在一個正方形區(qū)域內(nèi)進行掃雷，邊長為8米。如果掃雷車每前進1米就檢測一次，請問掃雷車至少需要檢測多少次？

解答：

正方形的周長為4×邊長，所以周長為4×8=32米。因為每前進1米檢測一次，所以掃雷車至少需要檢測32次。

5.例題：

掃雷車在一個三角形區(qū)域內(nèi)進行掃雷，底邊為10米，高為6米。如果掃雷車每前進0.5米就檢測一次，請問掃雷車至少需要檢測多少次？

解答：

三角形的周長為底邊加上兩倍的斜邊。斜邊可以通過勾股定理計算，即斜邊=√(底邊^(qū)2+高^2)。所以，斜邊=√(10^2+6^2)=√(100+36)=√136≈11.66米。三角形的周長為10+2×11.66≈33.32米。因為每前進0.5米檢測一次，所以掃雷車至少需要檢測33.32÷0.5≈66.64次，向上取整為67次。反思改進措施反思改進措施（一）教學特色創(chuàng)新

1.互動式教學：在課堂上，我嘗試引入更多的互動環(huán)節(jié)，比如小組討論、角色扮演等，讓學生在參與中學習，這樣的方式不僅提高了學生的積極性，也增強了他們的團隊協(xié)作能力。

2.項目導向?qū)W習：我嘗試將掃雷車的制作和編程作為項目，讓學生在完成項目的過程中學習知識，這種實踐性的教學方法有助于學生將理論知識與實際操作相結(jié)合。

反思改進措施（二）存在主要問題

1.學生基礎(chǔ)參差不齊：在課堂中，我發(fā)現(xiàn)學生的編程基礎(chǔ)和動手能力差異較大，這導致了一些學生在理解編程邏輯和操作機器人時遇到困難。

2.教學節(jié)奏把握不足：有時為了確保所有學生都能跟上進度，我可能會放慢教學節(jié)奏，但這又可能導致部分學生感到無聊，影響了課堂的整體氛圍。

3.實踐環(huán)節(jié)時間不足：由于時間限制，學生在實際操作機器人時的時間相對較少，這影響了他們對編程技能的熟練掌握。

反思改進措施（三）改進措施

1.針對學生基礎(chǔ)參差不齊的問題，我計劃在課前進行簡單的水平測試，以便更好地了解學生的學習情況，并在課堂上提供分層教學，針對不同層次的學生設(shè)計不同的學習任務(wù)。

2.為了更好地把握教學節(jié)奏，我將在課前準備更詳細的教學計劃，確保課堂內(nèi)容既充實又緊湊，同時留出足夠的時間讓學生進行實踐操作。

3.我將增加課堂實踐環(huán)節(jié)的時間，通過設(shè)置更多的小組合作項目和挑戰(zhàn)，讓學生有更多機會實際操作機器人，提高他們的編程技能和解決問題的能力。

4.我還將考慮引入一些在線資源和工具，如編程模擬器和虛擬機器人平臺，以便學生在課后也能繼續(xù)練習和鞏固所學知識。

5.定期與家長溝通，了解學生的學習進度和遇到的困難，共同為學生提供支持，確保他們能夠在家也能有效地學習和實踐。作業(yè)布置與反饋作業(yè)布置：

1.編程練習：學生需要根據(jù)本節(jié)課所學，編寫一個簡單的掃雷車控制程序，實現(xiàn)機器人從起點到終點的移動，并在途中檢測地雷。

2.實踐操作：學生需要使用Spike機器人進行實際操作，將編寫的程序上傳到機器人，并測試其運行效果。

3.設(shè)計挑戰(zhàn)：學生需要設(shè)計一個更加復(fù)雜的掃雷場景，并編寫相應(yīng)的程序，使掃雷車能夠在這片區(qū)域中高效地檢測和避開地雷。

作業(yè)反饋：

1.作業(yè)批改：我將及時批改學生的作業(yè)，檢查他們是否正確理解了編程邏輯，以及是否能夠?qū)⒗碚撝R應(yīng)用于實踐。

2.反饋內(nèi)容：在反饋中，我將指出學生在編程中出現(xiàn)的錯誤，如邏輯錯誤、語法錯誤等，并解釋這些錯誤的原因。

3.改進建議：對于作業(yè)中的不足之處，我將給出具體的改進建議，如如何優(yōu)化代碼、如何改進算法等，幫助學生提高編程技能。

4.個性化指導：對于不同層次的學生，我將提供個性化的指導，對于編程基礎(chǔ)較好的學生，可以鼓勵他們嘗試更復(fù)雜的編程任務(wù)；對于基礎(chǔ)較弱的學生，將提供更多的基礎(chǔ)練習和指導，確保他們能夠跟上學習進度。

5.作業(yè)展示：在下一節(jié)課的開始，我將邀請部分學生展示他們的作業(yè)成果，通過課堂討論的形式，讓學生之間互相學習和借鑒。

6.定期回顧：我將定期回顧學生的作業(yè)情況，確保所有學生都能夠跟上教學進度，并在必要時提供額外的輔導。

7.反饋方式：作業(yè)反饋將通過課堂口頭反饋、書面評語和學生個人輔導的方式進行，以確保每個學生都能得到及時的指導和幫助。板書設(shè)計1.掃雷車基礎(chǔ)知識

①掃雷車定義

②主要組成部