青岛版六年级上册信息技术 第4课 救援车巧避障 教案

《救援车巧避障——超声波传感器实践应用》教学设计
课标分析
课标要求：
（课标摘录）新课程标准倡导真实性学习，提出创新教学方式，以真实问题或项目驱动，引导学生经历原理运用过程、计算思维过程和数字化工具应用过程，建构知识、提升问题解决能力。
1、感受应用信息科技获取与处理信息的优势，针对简单问题，确定解决问题的需求和数据源，主动获取、筛选、分析数据，解决问题。
2、对于给定的任务，能将其分解为一系列的实施步骤，使用顺序、分支、循环三种基本控制结构简单描述实施过程，通过编程验证该过程。能设计用计算机实现过程与控制的方案，并在实验系统中通过编程等手段加以验证。在反思与交流过程中，对学习作品进行完善和迭代。
3、认识到算法对解决生活和学习中的问题的重要性。
课标分解：（本节课与课标要求中相对应的地方）
1、学生在教师的指导下，基于救援车行车问题，分析救援车巧避障项目情景，结合开源硬件和模块化编程工具设计救援巧避障机器人，感受信息科技处理实际问题的优势。
2、对于本节救援车巧避障项目，学生在教师的指导下，进行任务分解：硬件连接、原理探究、测量距离，救援车直行，遇到障碍转弯、提醒警报等，使用顺序、分支、循环三种基本控制结构，使用模块化编程工具设计出避障机器人小车。教学内容分析本节课是青岛版小学信息科技第五册的第四课:救援车巧避障。
分析教材内容，结合课标要求，以学生所熟知的救援车躲避障碍前行项目入手，通过利用前面所学micro:bit、喇叭模块、led灯带、电机车轮进行知识的迁移，借助学生救援车巧避障项目，学会使用超声波传感器的硬件搭建，并通过以上所学综合运用变量、循环结构、选择结构、提出自己的创意进行停止和遇到障碍转弯、发出警示功能程序的编写，完成救援车巧避障项目作品设计。
学情分析
1.已知内容分析：五年级学生已经进行了了模块化编程的项目化学习，对程序结构：顺序结构、循环结构、选择结构较为熟悉，会使用自然语言或流程图描述项目实施的过程；
2.新知内容分析：学生对于本节新知超声波传感器的作用和原理在语文学习蝙蝠一文时有所了解，比较容易实现知识的迁移；对于硬件组装部分有前面学习的基础，超声波代码编程和变量、条件语句的结合需要引导学习。
3.学习方式分析：在学习方法上，经过前期几个项目的学习，学生对项目式学习流程比较熟悉，能够小组合作积极探索。
4.学生学习能力分析：对于开源硬件的项目式学习充满兴趣、能够积极动手，但容易缺少思考分析过程，教师应重点关注学生在项目创作时的思路及在调整程序时的优化问题。
学习目标
通过救援车巧避障的项目学习，体会超声波传感器在信息社会中的普遍应用，能够获取解决问题的数据源（如距离等），有意识地使用人工智能技术工具解决实际问题。
认识超声波传感器，了解超声波传感器的作用和小车避障原理，，综合运用点阵屏、喇叭、led灯带模块、电机、车轮，完成使用超声波传感器的智能小车硬件搭建，并通过以上所学综合运用变量、循环结构、选择结构、提出自己的创意实现小车自动避障功能。
通过完成“救援车巧避障”的项目任务，学生体验项目规划方案、描述创作步骤的重要性，学会用数字化工具完成项目模块化编程，并能够项目作品进行完善。
理解救援车巧避障项目的意义，感受人工智能带给生活的便利，激发爱护地球、保护环境的情怀。
重难点
重点：超声波传感器的硬件搭建、直行、停止和转弯程序的编写。
难点：综合运用变量、超声波传感器、点阵屏、喇叭、led灯带、电机车轮模块完成救援车巧避障项目设计，解决实际问题。
教学策略
项目驱动、创设真实的问题情境，激发学生学习兴趣，引导学生进行自主探究、小组合学，提升学习能力。通过小组积分榜和合作学习评价量表，进行课堂学习评价，体现自评、互评和师评，力求实现教学评一体化。
教学过程
教学环节 设计意图
环节一： 项目导入，激发兴趣 【教师】同学们，有一部奥斯卡动画电影《机器人总动员》，你们看过吗？它讲述了怎样的故事？ 【学生】看过，讲述了一个孤独的地球清洁机器人，在资源枯竭的星球上打理废品的故事。 【教师】播放《机器人总动员》清理机器人瓦力视频片段。 【学生】观看视频，说说感受。 【教师】同学们，老师和你们有相同的感受：对孤独的机器人瓦力既心疼又敬佩，我们这节课就来帮助瓦力，利用我们的开源硬件和编程知识，设计一款助力瓦力可行走的清洁救援机器人吧！环节二：项目分析，理清思路 【教师】如果想要制作一款助力瓦力的清洁救援机器人需要具备哪些功能？我们以小组为单位讨论一下，派个代表说一说。 【学生小组讨论】 1.以小组为单位，根据所需工作环境，讨论清洁机器人需要的基本功能和特殊功能。 2. 小组讨论交流、分享设计思路。 3.计时1 分钟。 预设:学生汇报: 小组1: 根据我们的任务要求，我们觉得，小车首先应该具备可以移动这个最基本的功能之外，还需要躲避障碍物。 师评：你们考虑得很全面。 小组2: 我们小组经过讨论，觉得清洁机器人，我们不可能对它实时控制，所以应该具备自主避障功能才能行。 师评: 你们的想法考虑到了空间和时间的障碍，很独特。 师: 还有没有别的小组想要补充 师: 通过这几组同学的汇报，我们可以发现，小车必须具备的最基本功能是可以自主移动。小车还需要的附加功能是可以自主避障和警示提醒。所以我们将清洁机器人小车的制作分成两个任务来完成，第一个任务组建自主移动的小车。第二个任务实现避障功能。进入我们的设计三阶段：组装-编程-调试。 环节三：任务驱动，项目探究组装任务:组装自主移动的小车【教师】同学们，工欲善其事必先利其器，设计助力瓦力的清洁小车需要哪些硬件呢？又应该如何组装这些硬件？ 【学生】结合导学案，完成组建自主移动的小车任务 【小组讨论】 1.设计自主移动的小车需要哪些硬件 2.小组代表及时总结并填写在任务单的硬件清单上。 3.计时1分钟。 预设:车轮、电路板、电机、micro：bit、喇叭、超声波传感器、连接线、数据线 （二）参照“清洁小车组装”微视频，小组合作，硬件组装。探究超声波传感器的功能。 小贴士：组装篇：看清楚超声波传感器组装在小车的什么位置。组装过程中要注意不要使用蛮力，保护好设备。具备测距功能的开源硬件：超声波传感器。 【教师】巡视指导。编程任务： （一）编写程序，小车移动任务要求： 1、编写程序，使小车前进、倒退2、编写程序，使小车转弯。 【教师】小车能移动，实际就是让我们哪个硬件动起来 【学生】电机。 【教师评价】你的知识掌握真扎实。是的，我们要用电机让小车动起来。哪位同学能找到电机转动的积木块 【学生】结合导学案，小组合作探究，编写程序，离线交互。 1、如何编写程序，使小车前进、倒退 2、如何编写程序，使小车转弯 【小锦囊】差速转弯，即让两个车轮的速度不一样，转向哪一面，哪一面的速度慢。例如: 右转时，右侧车轮速度较慢，左侧车轮速度较快。 （二）编写程序，小车避障任务要求：实现小车避障功能。 【教师】老师看到同学们都可以让小车前进、后退、转完了，第一个任务完成，我们接着要让小车实现他的另一个功能一一自主避障。为了是实现小车的避障功能，我们需要一个测距传感器：超声波传感器，它长得像一双大眼睛。有了这个硬件,那如何设计超声波传感器的程序呢 你能找到超声波传感器对应的积木块吗？小贴士：超声波传感器测量的距离数是以厘米做单位的。 【学生活动】小组合作画出流程图，积木编程搭建、测试调试程序，实现小车避障功能。小组成员展示小车功能，讲解编程积木。 预设：当程序启动时，程序不停地重复检测超声波距离前方物体的距离是否小于15 厘米，是则表示距离障碍物小于15 厘米，小车转弯，避障，在重复检测，否则表示距离障碍物大于等于15 厘米，小车继续前进。在这里的判断语句，我们选择了如果那么否则这个积木块实现的。 【小贴士】注意使用Max:Bot上的超声波传感器测距时要打开开关，前方距障碍物5cm-300cm范围内的测距结果比较准确。环节四：项目展评，总结提升 【教师】你的助力瓦力清洁车还可以有哪些功能呢？想不想让你的清洁车与众不同？ 【学生】小组合作，提出创意、优化程序。展示作品，上传作品到云端。 展评：教师组织学生分小组展示作品，引导学生去总结本组作品的优缺点，并对其他小组作品进行评价。 总结： 1、本节硬件、积木程序思维导图梳理总结。 2、超声波功能畅想： 3、超声波传感器实践应用创意大比拼： 【学生活动】头脑风暴，提出创意。我们所做的机器人，除了实现清洁机器人的功能外，在我们的生活中还可以怎样应用 提醒盲人避障；如果把它安装在汽车后方，就是倒车雷达；如果写作业的时候装在你脑门上，防止眼睛离书本太近。我们这个小装置在生活中也有很广的用途。不要小瞧现在所学的知识它可以服务于生活，发展成我们未来的科技。科技强则国强。未来有你们，加油！ 采用动画电影《机器人总动员》中的清洁机器人瓦力导入，触发学生对瓦力的敬佩之情，引发学生帮助瓦力的决心，揭示项目内容——设计一款可行走的清洁机器人。通过分析功能得出解决问题的任务设定，以此提升学生解决问题的能力，让学生在简单问题的解决过程中，有意识地把问题划分为多个可解决的小问题，通过解决各个小问题，实现整体问题解决。 为了让学生能根据需要选用合适的数字设备解决问题，并简单地说明理由，采用小组合作讨论的方式，通过小组讨论选择适当的硬件组装小车并陈述选择理由。 引 导 学生对程序进行优化，设计项目优化方案，描述创作步骤。超声波传感器属于本节新授内容，所以采用教师引导讲解、学生操作检验的方式，让学生学中做。 通过让学生分组讨论设计程序流程图，锻炼学生的计算思维，让他们在编程验证中逐步解决项目问题。拓展项目，学以致用
板书设计 助力瓦力清洁车——超声波测距避障碍 超声波传感器测距 移动 避障