1、1 教学设计教学设计 课题名称：机器人碰碰车课题名称：机器人碰碰车 主讲老师：主讲老师： 工作单位：工作单位： 学科年级学科年级： 八年级 课型：课型： 新授课 一、学习目标分析一、学习目标分析 1知识与技能目标：掌握“等待（触动传感器） ”模块和循环模块的编程技巧并且能够解 决实际情境问题。 2过程与方法目标：通过程序设计解决生活中的实际问题，以提高对触动传感器、等 待模块、循环模块的应用能力。 3情感态度与价值观目标：培养自主探索、协作学习的意识，和发现问题、分析问题、 解决问题的能力，使学生从中感受到乐趣，提高学习兴趣。 二、学习内容分析二、学习内容分析 本节内容是信息技术第二课堂的专题
2、活动课程内容。主要是对 LEGO EV3 教育机器人 套件中触动传感器的熟悉及其编程模块的学习和案例应用。 触动传感器在生活中的实际应用 很广泛，常见的有游乐场碰碰车、家庭扫地机器人等。在教学中，除了基本的理论讲解，更 多的是学生以小组的形式进行实践操作，这样能够使学生能深入、灵活地掌握这部分知识， 做到学以致用。 三、学生学情分析三、学生学情分析 2 初中生具有初中信息技术基础，通过前边的学习对 LEGO EV3 教育机器人有了一定的 理论基础和简单的编程认识，并对部分基础硬件有所熟悉。 调查发现， 学生对机器人有着浓厚的兴趣， 在平时课程活动中也能够积极完成教学任务， 不少学生在之前的学习
3、过程中都会表现出一种深入学习的欲望。 本课程基于乐高机器人 4C（联系 connect、建构 construct、反思 contemplate、延续 continue） 教育理论， 采用任务驱动式教学法， 通过学生自主探究和小组协作学习进行教学， 充分体现出以学生为主体、教师为主导的教育教学模式，通过引导学生完成现实情境任务， 进一步推动学生积极解决更高难度的挑战。 四、教学重难点四、教学重难点 1、重点：等待（触动传感器）模块、循环模块的编程设置。 2、难点：利用触动传感器解决实际生活中的问题。 五、教学方法五、教学方法 任务驱动式法、自主学习法、协作学习法、讨论法、演示法 六、教具准备六、
4、教具准备 LEGO EV3 机器人套件；LEGO MINDSTORMS Education EV3 软件；计算机。 七、教学过程七、教学过程 （一）联系（一）联系（connectconnect） 教师活动教师活动 预设学生活动预设学生活动 设计意图设计意图 游乐园中的碰碰车是一个很受欢迎 的游乐项目。 通过 PPT 播放碰碰车视频。 让学生观看视频的同时，联系生活实际， 思考碰碰车是怎么运动的？ 学生观看视 频，联系生活实 际分析问题，并 举手回答问题。 练习的目的： 知道本节课 任务，引用问题解决方案。 3 在本节课中， 将设计一个碰碰车机器 人，并为机器人装配触动传感器，使机器 人检测到碰
5、撞后运行一系列的动作， 从而 实现碰碰车的动作。 学生熟悉本 节 课 的 活 动 任 务。 通过联系实际生活， 创设 情境，提出问题，让学生在生 活中发现问题、分析问题、解 决问题， 从而提高学生的学习 兴趣。 任务挑战： （1） 搭建一个装有触动传感器的机器人。 （2）创建“等待（触动传感器 ） ”模块和 一个“无限循环”模块。 （3）为机器人编写碰碰车程序。 带领学生一 起分析本节课活 动任务的步骤和 细节。 进一步促进学生理解本节 课课程任务的过程和步骤。 （二）建构（二）建构（constructconstruct） 教师活动教师活动 预设学生活动预设学生活动 设计意图设计意图 1、认识
6、触动传感器 利用投影、 图片和操作演示讲解触动 传感器。 触动传感器是一种模拟传感器， 可以 检测传感器红色按钮何时被按压何时被 松开。可以对触动传感器编程，使其对以 学生边听教 师讲解，边动手 感受触动传感器 的动作和状态。 建构目的： 利用触感解决 本节课的任务。 理论讲解加动手实践， 让 学生理解触动传感器的三种 状态。 4 下三种状况作出反应： 按压、 松开、 碰撞。 例如， 可以使用触动传感器检测机器 人在驱动时与某个物体碰撞的情况。 还可 以使用手指按压触动传感器以触发某个 动作。 触动传感器还可以跟踪在过去是否 按压然后松开了按钮。这称为“碰撞”。 触动传感器的使用， 为机器人添
7、加了 “触觉” 。 2、认识“等待（触动传感器） ”模块 教师通过 LEGO MINDSTORMS Education EV3 软件，边讲解边演示 “等 学生通过观 看教师演示进一 步理解“等待 （触 LEGO 头脑风暴软件边 演示边讲解能够促进学生深 入理解。 5 待（触动传感器） ”模块。 触动传感器可以指示它是否被按入。 但是它不能测量按入按钮的程度或力度。 触动传感器提供逻辑数据（“真”或“伪”） 。 触动传感器按钮的位置称为其“状态”， “按 入”状态下，按压为“真”，未按入（松开） 时为“伪”。 创建一个“等待（触动传感器） ”模块： （1）等待（触动传感器） ：比较/更改； （2
8、）状态：松开、按压、碰撞（0 代表 松开；1 代表按下；2 代表碰撞） ； （3）测量值 提问：回忆之前学过的知识，大型电 机、 中型电击与主控程序块的接口是哪几 个？传感器与主控程序块的接口是哪几 个？ 【大型电机、 中型电击与主控程序块 的接口是 A/B/C/D；传感器与主控程序块 的接口是 1/2/3/4。 】 动 传 感 器 ） ”模 块。 学生回忆旧 知识， 回答问题。 通过联系新知识进行提 问， 进一步提醒学生应该注意 的地方， 同时让学生复习巩固 旧知识。 6 注意：在搭建过程中，大家必须明确 触动传感器与驱动基座的连接口， 以方便 在随后的编程过程中可以快速、 正确的选 择接口
9、。 3、认识“循环”模块 循环模块是可以容纳编程模块序列 的容器。它会使所含的模块序列重复执 行。可以选择不断重复执行模块、重复特 定次数或是直至传感器测试或其他条件 为“真” 。 只有循环内的模块会重复执行。 在循 环结束后， 程序会继续执行循环之后的模 块。 通过 LEGO MINDSTORMS Education EV3 软件，创建一个循环模 块： 模式选择器 （模式： 传感器模式、 学生通过观 看教师演示进一 步理解“循环”模 块。 学生思考问 题、回答问题。 通过 LEGO 头脑风暴软 件边演示边讲解， 能够促进学 生深入理解。 7 无限制、计数、时间、逻辑） 输入 “计数”输出 循
10、环名称 提问：无限制模式下，该如何停止循 环？ 【使用 EV3 上的“返回”按钮可停止 程序。“返回”按钮可以中止一切正在运行 的程序。 】 4、编辑碰碰车程序 （1）编程运行 鼓励小组讨论碰碰车的程序控制模 块； 讨论出结果后在小组的笔记本电脑上 进行编程，在此过程中，请一名同学上台 编程。 各小组编程结束后，将程序下载到 EV3 程序块上，试运行碰碰车。 （2）小组评价 在学生编程的过程中， 教师对每个小 组遇到的问题进行提示讲解； 在小组运行 碰碰车的过程中， 教师对每个小组的程序 和运行结果进行评价； 小组讨论， 并运行程序快， 查验程序动作效 果，对存在的问 题进行更改。 促进学生小
11、组协作学习， 发散思维。 8 （三）反思（三）反思（contemplatecontemplate） 教师活动教师活动 预设学生活动预设学生活动 设计意图设计意图 通过刚才的搭建和运行效果， 鼓励学 生积极思考两个问题： （1）比较触动传感器的三个状态 松开、按压、碰撞有什么区别？ 【按压、 松开这两个动作在短时间内 可以看作是一次碰撞。 】 （2） 是否可以将该程序中的“移动转 向”模块改为“移动槽”模块？测试是否能 够实现同样的效果？ 【移动槽模块可以使机器人向前、 向 后驱动、转向或停止。可对具有两个大型 电机（一个电机驱动车辆左侧，另一个驱 动右侧）的机器人车辆使用移动槽模块。 可以使两
12、个电机以不同速度或不同方向 运行，以便使机器人转向。 】 学生思考问 题，小组积极讨 论问题，小组代 表回答问题。 反思目的： 解决触动传感 器容易出现的问题； 进一步引 导学生深入思考， 巩固本节课 的知识。 （四）延续（四）延续（continuecontinue） 教师活动教师活动 预设学生活动预设学生活动 设计意图设计意图 发散思维： 如何编程能使机器人碰碰车的运行 效果更加生动形象？ 学生发散思 维，掌握触动传 感器和循环程序 延续目的： 丰富课堂教学 内容， 提高学生的问题分析能 力。 9 比如， 添加机器人运行和碰撞时的声 音程序，或者添加程序状态灯模块，或者 添加表情， 都能使机
13、器人的运动更加生动 形象。 的综合运用。 八、本课小结八、本课小结 本课程基于乐高机器人 4C 教育理论，采用任务驱动式教学法，从联系、建构、反思、 延续这四个层次展开讲解的。 首先联系生活中的实际情境， 各自分析了碰碰车的运行； 其次以小组协作学习的形式搭 建机器人碰碰车、编写程序，在此过程中通过教师演示学习了触动传感器、等待模块和循环 模块；接着，在完善程序的同时，巩固知识，分析了触动传感器的三种不同模式，以及移动 槽与移动转向地区别；最后，通过为机器人添加表情、声音、状态灯，在完善机器人碰碰车 的同时，拓展延伸知识。 九、九、教学评价设计教学评价设计 本节课以教师为主导，以学生为主体，基于乐高教育的 4C 教育模式，采用任务驱动激 励学生自主探究，并能过小组合作完成。整个教学过程中，学生积极思考，不断实践，通过 一个任务情境，深入学习、巩固知识。课堂中学生处于动脑、动手、交流的状态，学习氛围 体现出了和谐融洽，学习效果显著。 十、板书设计十、板书设计 机器人碰碰车 1运动：前进碰撞后退转弯前行 2任务：搭建机器人碰碰车、编辑碰碰车程序。 10 3硬件：触动传感器 4编程模块：等待“触动传感器”模块、循环模块
