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2019-2020年九年級信息技術(shù)下冊 第4課《機器人走正方形》教學設(shè)計 川教版 一、課題名稱：機器人走正方形 二、課型：新授課 三、授課教師： 四、教材分析 《機器人走正方形》是信息技術(shù)（四川省義務(wù)教育課程改革實驗教科書）九年級下冊第4課的內(nèi)容，這冊教材是一塊獨立的內(nèi)容，可放在初中任何年級來上，一共有14課和一個綜合實踐。第1課是機器人簡介，介紹了機器人的定義、分類、組成以及教學機器人，使學生對機器人有一定的了解。第2課是機器人的編程系統(tǒng)，主要是對智慧天下機器人的編程軟件及一些命令進行介紹，對機器人和計算機的連接及程序的下載進行學習，最后通過一個簡單的實例——讓機器人前進，讓同學們感受和體驗人們是怎么為機器人下達命令并讓機器人運動起來的。第3課是制作爬行機器人，通過本課的學習，使學生對機器人的各個部件，機器人的搭建有一定的了解，培養(yǎng)學生的興趣。通過制作一個能行走的機器人，讓學生親身體驗機器人制作的基本步驟。通過活動鍛煉學生的動手動腦能力。第四課機器人走正方形，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的思維方法，通過本節(jié)課的學習，使學生能夠根據(jù)給出的任務(wù)來進行算法分析，并用編程來控制機器人的運動，為后面的課程學習做鋪墊。 五、學生分析： 學生在六年級下學期已經(jīng)學習過logo語言，對編程有一定的基礎(chǔ)，并且能夠根據(jù)任務(wù)進行算法和分析，從而編程控制機器人。而在九年級下學期，通過前面三課的學習，學生對機器人又有了比較深入的了解，對智慧天下機器人和相應(yīng)編程軟件比較孰悉，能夠編程控制機器人前進，因此，完成本節(jié)課的任務(wù)難度不大，通過動手實踐，應(yīng)該都能完成相應(yīng)的任務(wù)。 六、教學目標 （一） 知識與能力 1、通過具體任務(wù)的設(shè)計，學習如何編寫程序控制機器人的運動方向，在實踐中觀察分析差速轉(zhuǎn)彎和反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎的區(qū)別。； 2、通過學習，會用循環(huán)語句來編寫程序，體會用循環(huán)語句編程的好處； 3、培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的思維方法。 （二） 過程與方法 主要采取任務(wù)驅(qū)動的方式，邊講邊練，講練結(jié)合。 （三） 情感態(tài)度價值觀 1、自主探究，分享交流，培養(yǎng)學生學習知識的積極情感； 2、采用小組協(xié)作方式，培養(yǎng)學生的合作交流意識和創(chuàng)新精神。 七、教學重難點 教學重點： 1、分析機器人走正方形的算法，通過差速和反轉(zhuǎn)實現(xiàn)機器人轉(zhuǎn)彎； 2、能夠用循環(huán)語句來控制要重復執(zhí)行的運作。 教學難點：能夠根據(jù)不同的任務(wù)來進行算法分析，選擇不同的控制命令，在實踐中不斷對參數(shù)進行修正和調(diào)試。 八、教學策略 本節(jié)課是操作課，不適合傳統(tǒng)的教授模式，因此，主要采用任務(wù)驅(qū)動法和自主探究相結(jié)合的方式。學生通過分析機器人走正方形的過程，形成算法，然后編寫程序控制機器人，經(jīng)過不斷調(diào)試和修正，最后完成任務(wù)。在整個過程中，需要小組成員全員參與，不斷的解決在調(diào)試中出現(xiàn)的各種問題。由于地面，電池電量等因素的存在，相同的程序在同一機器人或不同機器人上表現(xiàn)出來的情況會不一樣，這就使得學生要反復進行實驗，從而得出經(jīng)驗。 九、教學環(huán)境及資源準備 教學環(huán)境：機器人教室，安裝有多媒體電子教室軟件、機器人編程軟件的多媒體計算機，4個學生一個小組，一臺電腦，一套機器人。 資源準備： 為本課制作多媒體PPT課件輔助教學，智慧Basic軟件。 十、教學過程 教學環(huán)節(jié) 教師活動 學生學習活動 設(shè)計意圖 導入 (2’) 1、復習前面機器人直走的內(nèi)容。 2、然后請學生到前面給同學們走一個正方形邊形。 3、提出問題：機器人能不能轉(zhuǎn)彎？如果要讓機器人走正方形，該如何實現(xiàn)？ 學生跟老師一起回顧已學知識機器人直走。 學生觀察走四邊形的同學，注意觀察整個過程。 思考并回答相應(yīng)問題。 通過觀察同學走正方形，對機器要走正方形有一個形象的認識。對整個過程很清楚。 分析走正方的過程 (3’) 1、請同學們用語言描述出走正方形的過程。 2、同學們，機器人走正方形的過程和我們?nèi)祟愖哒叫蔚倪^程一樣嗎？ 3、機器人走正方形的過程，通過第二課的學習，我們現(xiàn)在能完成了哪一步？如果我們現(xiàn)在解決什么問題后，就能完成機器人走正方形的任務(wù)？ 學生相互討論，描述出過程是“直走轉(zhuǎn)彎直走轉(zhuǎn)彎直走轉(zhuǎn)彎直走停止”。 學生思考后回答。 學生思考后回答：完成了直走。 現(xiàn)在要解決的問題是機器人轉(zhuǎn)彎的問題。 培養(yǎng)學生觀察分析能力。 培養(yǎng)學生把復雜問題進行分解，從而能夠利用前面學習的知識來完成任務(wù)。 學習機器轉(zhuǎn)彎的方法 (9’) 同學們，怎么才能讓機器人轉(zhuǎn)彎呢？現(xiàn)在請同學們完成下面的任務(wù)： 任務(wù)一：請同學們把左右兩個伺服電機的速度調(diào)成不一樣，會有什么樣的現(xiàn)象？ 任務(wù)二：請同學們把兩個伺服電機的調(diào)成一個正轉(zhuǎn)，一個反轉(zhuǎn)，會有什么現(xiàn)象發(fā)生？ 任務(wù)三：在motorforward(A,50)和motorbackward(B,100)后輸入delay(1000)會有什么現(xiàn)現(xiàn)象發(fā)生？ （機器人運行的時間為我們設(shè)置的時間） 學生思考。 學生動手實踐，發(fā)現(xiàn)如果兩個電機的速度一樣，則直走，如果兩個電機速度不一致，則機器人會向速度慢的一方轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎的大小跟速度差的大小有關(guān)。 學生通過實踐發(fā)，這種方式，機器人轉(zhuǎn)彎的角度最大。 學生輸入命令，并把程序下載到機器人，進行實踐，觀察現(xiàn)象。 通過動手實踐，加深學生對現(xiàn)象的理解，從而培養(yǎng)學生思考問題，解決問題的能力。 機器人走正方形 (8’) 現(xiàn)在請同學們來完成下面的任務(wù)： 用智慧Basic編寫程序控制機器從走正方形。 老師巡視并指導學生。 學生分小組進行活動。編寫程序并且下載程序到機器人上進行調(diào)試。 motorforward(A,100) motorbackward(A,100) delay(1000) motorforward(A,100) motorforward(B,100) delay(600) motorforward(A,100) motorbackward(A,100) delay(1000) motorforward(A,100) motorforward(B,100) delay(600) motorforward(A,100) motorbackward(A,100) delay(1000) motorforward(A,100) motorforward(B,100) delay(600) motorforward(A,100) motorbackward(A,100) delay(1000) 通過學生動手實踐，培養(yǎng)學生的動手能力。 用循環(huán)語句來控制機器人走正方形 (10) 同學們?nèi)绻覀円刂茩C器人在一個正方形的跑道上跑2圈，怎么編寫程序？如果要跑10圈，100圈呢？ 同學們，你們發(fā)現(xiàn)沒有，隨著圈數(shù)的增加，我們就要多次編寫機器人完成走一個正方形的程序，會有很多的重復語句，那么有沒有更簡單的方法來實現(xiàn)呢？ 現(xiàn)在我們來使用一個新的語句，叫做循環(huán)變語句來編寫程序，同學們會發(fā)，我們的程序會變得很很簡單。 我們先來看用循環(huán)語句來編寫機器人走一次正方形的程序： dim i as int for i=1 to 4 step 1 motorforward(A,100) motorbackward(A,100) delay(1000) motorforward(A,100) motorforward(B,100) delay(600) next i motorbrake(A) motorbrake(B) 如果要走兩圈，則把for i=1 to 4 step 1 改為 for i=1 to 8 step 1。 如果要走10圈,訪怎么修改？ 同學們，由循環(huán)語句我們將在下一課進行學習，所以這節(jié)課，我們只是作簡單介紹，下一節(jié)課我們將進行詳細的學習。同學們只要照著格式用就行了。 任務(wù)四：請同學們根前面學習的內(nèi)容，編寫程序控制機器人走長方形。 學生會認為很簡單， 就是在一圈的基礎(chǔ)再編寫相應(yīng)的程序。 學生動手實踐后會發(fā)現(xiàn)，隨著圈數(shù)的增加，學生就會寫許多相同的語句。 學生帶著問題去看自己編寫的程序，發(fā)現(xiàn)確實有許多語句是重復的。 學生把程序下載到機器人上進行實踐，果然發(fā)現(xiàn)問題得以解決。 學生把程序下載到機器人上進行實踐。 學生思考并償試進行修改。 小組進行討論，然后編寫程序，調(diào)試。 利用學生已經(jīng)掌握的知識來解新問題，學生會發(fā)現(xiàn)已有的知識不能解決新問題或者解問題難度比較大，這時再引入新的知識，學生的興趣更大，印象更深刻。 學生通過練習來鞏固已學知識；發(fā)揮自己的創(chuàng)作能力，進行創(chuàng)作，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識；同時小組協(xié)作也培養(yǎng)學生的團隊合作的能力。 伺服電機與機器人精確移動(7’) 請同學們閱讀教材第21頁內(nèi)容，并回下面的問題？ 1、 在上面機器人走正方形的程序中，我們是用什么來控制機器人的移動距離和轉(zhuǎn)動的角度的？這樣做的優(yōu)點是什么？缺點是什么？ 2、 通過看21頁的內(nèi)容，我們現(xiàn)在還可以用什么方法來精確控制機器人的移動？ 任務(wù)五： ①測量機器人的輪子的周長是多少？ ②執(zhí)行課本上圖4-4，量一量機器人移動的距離是多少？ ③根據(jù)機器人小車輪子的周長，計算電機不同轉(zhuǎn)角時，機器人移動距離的理論值，再改變上述程序中電機轉(zhuǎn)角值，運行程序后用直尺沒出機器人實際的移動值，比較理論值與實際值的誤差有多大。 請同學們閱讀教材第22頁智慧Basic語言系統(tǒng)伺服電機指令一覽表的內(nèi)容 探究活動：精確控制機器人的比賽，教材第23頁的第二個活動。（以小組參賽） 學生帶著問題去閱讀教材，并找出相應(yīng)的答案。 學生動手操作，并完成教材第22頁的表格。 學生閱讀相關(guān)的內(nèi)容，并有一定的印象。 每個小組根據(jù)上面任務(wù)積累的數(shù)據(jù)，參照教材第22頁智慧Basic語言系統(tǒng)伺服電機指令一覽表的內(nèi)容選擇相應(yīng)的指令，編寫程序參加比賽。 讓學生去閱讀教材，可以加深學對相應(yīng)知識的印象，而且也讓學記住相應(yīng)的知識點，讓學生能夠?qū)W會使用教材。培養(yǎng)學習的自學能力和使用教材的習慣。 以比賽的形式，培養(yǎng)小組協(xié)作、合作的意認和競爭意認。 總結(jié) (1’) 同學們，通過今天的學習，我們學會了用時間、伺服電機的轉(zhuǎn)動角度或圈數(shù)指令來控制機器人的移動距離。并掌握了用差速或反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)機器人的轉(zhuǎn)彎。通過今天的學習，為我們后面的學習打下了堅實的基礎(chǔ)。 學生跟著老師的思路回顧已學知識。 總結(jié)要點，鞏固今天所學的知識點，加深學生的記憶。 十一、教學流程圖 十二、板書設(shè)計 第4課 機器人走正方形 走正方形的過程： 直走轉(zhuǎn)彎直走轉(zhuǎn)彎直走轉(zhuǎn)彎直走停止