7-9年级-初中综合实践活动 10.开源机器人初体验-教案、教学设计-省级优课-(配套课件编号：00264)（信息技术）.doc

1、一、教学设计表一、教学设计表 学校 授课教师 课例名称 机器人初体验这，就是机械臂 学科（版本） 信息技术开源机器人（校本） 章节 创新设计 学段、年级 初中七年级 学时 1 教材分析 在我国推广人工智能大背景下，结合我校创客教室现有软硬件配置，开 发信息技术学科的校本课程“开源机器人” ，已开课 11 节。本节课内容是机 械臂的设计与制作，让学生根据任务目标自主设计机械臂，突破了前期的模 仿学习阶段，正式的走入了创新设计阶段。 教学对象分析 沈阳市实验学校七年级学生，每周一节兴趣选修课，本课程活动组共有 学生 15 名，其中大部分为男生。目前学生以熟练掌握了积木的搭建技巧以 及图形化编程软件

2、“快车” “scratch”的编程下载方式，理解光电传感器、 触碰传感器、声音检测器、彩灯模块的使用方式方法。在七年级上学期，学 生能够独立制作光电巡线小车，超声波避障小车等，能够独立设计防跌落小 车、电风扇、声控灯等简单电器。本学期学生已基本掌握齿轮的搭建与传动 方式，并根据游乐场游乐设施模仿制作了海盗船、旋转飞椅等游乐器械。 他们思维活跃，创造力极强，且乐于动手搭建积木，对知识的理解力高 于语言表达能力，能够很快理解语句图标的功能与作用。 教学目标 1.知识与技能 （1）能够掌握机械臂的概念与机械臂的运动方式，认识机械臂的几种 常见结构，理解设计机械臂所应遵循的原则。 （2）能够理解“巡线

3、距离”和“等待目标角度”模块语句的功能及参 数设置。 2.过程与方法 能够通过设计与制作机械臂，了解制作创客项目的一般流程，掌握发现 问题解决问题的方式方法。 3.情感态度价值观 能够在设计并实现机械臂完成任务的过程中，理解创客的含义，养成不 断努力将创意变为现实并分享给他人的创客精神。 教学重点难点 以及措施 教学重点： （1）通过掌握机械臂的概念、运动方式以及设计机械臂所应遵循的原 则，能够自主设计完成特定任务的机械臂结构。 （2）理解“巡线距离”与“等待目标角度”模块语句功能，能够设计 编写机械臂运动程序。 教学难点： 探究“巡线距离”与“等待目标角度”模块语句的功能与作用，理解在 何种

4、情况下使用。 教学方法 1.翻转课堂：开源机器人创客教育是一种基于项目学习的课程，为培养学生 创新能力，实现个性化学习，需要给予学生大量的自主探究、动手操作的时 间，而课上时间有限，所以将理论知识记忆与创意设计环节放在课前进行， 便于学生根据任务目标在课前搜集资料，讨论，设计。课上便可以将课前准 备的创意在教师的引导下变为现实。 2.任务驱动：基于项目学习，任务驱动能够更有效的激发学生的创作热情， 使学生在挑战任务的过程中更自主的收集、探索、掌握相关的知识。 3.合作探究：机械臂程序设计是使机械臂运动的关键所在，也是本节课的难 点所在，程序设计重点并非在于记忆每个模块语句的功能，而是如何选择不

5、 同功能的语句组合成实现目标的逻辑，所以教师应启发学生发现程序设计中 的问题，探索出解决问题的逻辑。 4.小组协作：完成机械臂项目学习，需要设计、搭建、程序设计编写，在规 定的时间里应该发挥每个人的强项，分工合作，完成项目。 教学环境 多媒体创客教室，希沃白板 （教学过程要求写详案） 教 学 环 节 起 止 时 间 （ ”- ” ） 环节目标 教学内容 学生活动 媒体作用及分析 课前 自学 任务驱动： 课前进行理论 知识记忆与挑 战任务创意设 计。 1.以微视频形式 展示：机械臂概 念；机械臂运动 方式；驱动机械 臂关节运动的动 力系统； 认识 “直 角坐标系型”“圆 柱坐标系型”“极 坐标系

6、型”“关节 型”四种机械臂 结构；明确学生 课前任务与课上 挑战目标； 2.解答交流群中 学 生 提 出 的 困 惑； 3.根据各组上交 作业情况作出反 馈，提出修改建 议。 1.观看微视 频自学机械 臂概念与运 动原理，了 解课上任务 目标； 2.根据任务 目标查找资 料，利用课 余时间组内 成员讨论， 完成课前机 械臂设计任 务。 QQ 交流群： 1.便于课前学习资料、 文件传输； 2.为师生、生生间的问 题交流与反馈提供平 台； 3.便于学生将课前作 业传输给教师。 知识 抢答 000”- 300” 创设情境： 1.考察学生课 前知识储备， 帮助学生梳理 总结课前自学 重点； 2.利用抢

7、答方 式调动学生参 发布三道抢答问 题： 1. 什 么 是 机 械 臂； 2.机械臂能够模 仿人的手臂做哪 几种运动； 3.机械臂运动依 1. 抢 答 问 题； 2.抢答成功 的队伍将额 外获得一次 挑战任务的 机会。 希沃白板： 利用注释功能，便于对 知识重点进行更加详 尽的讲解。 与积极性，创 设“这，就是 机械臂”挑战 活动情境。 靠什么动力系统 驱动。 活动一： 创意 比拼 300”- 700” 设计展示： 通过学生对课 前设计成果讲 解将理论与实 践结合，进一 步理解机械臂 的运动形式以 及伺服马达的 动力作用。 点评各组的设计 作品，根据各组 设计提出实践中 需要注意的事项 1.每

8、组派一 名队员讲解 机械臂设计 思路；2.其 他各组判定 汇报组设计 的可行性， 提出质疑与 建议。 希沃白板： 将各组绘制的草图上 传到希沃白板中，利用 书画功能，让学生在讲 解过程中能够运用画 笔标明机械臂的运动 情况，使讲解更加具体 清晰简明，促进学生将 知识记忆转变为内化 理解。 活动二： 心灵 手巧 7 00 ” -2200” 问题探究： 引导学生发现 在机械臂的程 序设计中出现 的问题，并根 据提示探究解 决方案。 组内协作： 在 规 定 时 间 内，组内须分 工合作完成动 手搭建与程序 设 计 两 个 任 务。 1. 通 过 案 例 对 比，提出两个探 究问题（1）如何 让小车在

9、没有路 口的地方停止 （2） 如何控制伺 服马达转动一定 角度； 2.为每组提供具 有 提 示 功 能 的 “ 程 序 模 块 图 卡” 。 3.学生活动探究 期间下到各组中 解答问题，提供 支持。 1. 组 内 探 究，分析任 务，认真阅 读“程序模 块图卡”各 功能，根据 任务目标选 择合适的图 卡 组 合 成 “程序设计 流程图” ； 2.根据机械 臂设计图拼 装机械臂。 希沃白板： 1.拖拽对象功能，便于 学生拖拽机械车演示 各“模块子程序”所实 现的功能，使各语句具 备的作用更加直观，加 深学生对程序语句的 理解； 2.计时提示器功能，便 于提醒学生课堂活动 进度。 活动三： 这，就

10、是 机械臂 2200” -3200” 测试修改 解答学生测试中 出现的困惑，帮 助提出改进建议 1.根据“程 序设计流程 图”上机编 写程序，下 载到机器人 中； 2.现场测试 制作的机械 臂能否够完 成 挑 战 任 务，根据实 践情况不断 修改搭建与 程序。 希沃白板： 计时提示器功能，便于 提醒学生课堂活动进 度； 计算机： 学生上机编写程序，调 试程序，下载程序。 任务 挑战 3200” -3700” 作品展示与评 价 1.主持各组进行 挑战，每组一次 挑战机会，在知 识抢答环节中成 功的队伍将每题 额外获得一次挑 战机会； 2.对作品进行点 评； 3.为挑战成功的 队伍颁发电子证 书； 1.现场挑战 任务； 2.挑战成功 的队伍，总 结在测试中 遇到的问题 与 解 决 方 案；失败的 队伍反思失 败的原因； 1.希沃白板： 拖拽对象交互功能，便 于现场制作电子证书， 提高了课堂趣味性； 2.QQ 交流群 课后将电子证书发放 到 QQ 交流群中，作为 课堂成果奖励。 总结 3700” -4000” 总结梳理 1.总结制作机械 臂设计原则 2.总结创客项目 作品制作一般流 程 回顾活动流 程，掌握发 现问题解决 问题的方式 方法