第1单元第5课 《歌声嘹亮--子程序设计和机器人发音》教学设计 2023—2024学年清华大学版（2012）初中信息技术九年级下册

《歌声嘹亮--子程序设计和机器人发音》教学设计
一、教学目标
1. 知识与技能：
掌握子程序设计的概念和基本方法。
学会使用机器人编程软件编写简单的子程序。
能够理解并操作机器人通过子程序发出不同音调的声音。
2. 过程与方法：
通过案例分析，学会分析问题并设计合理的子程序结构。
通过小组合作和探究学习，提高学生的团队协作和问题解决能力。
3. 情感态度与价值观：
激发学生对机器人编程的兴趣和热情。
培养学生乐于探索、勇于实践的创新精神。
二、教学重点难点
1. 教学重点：
子程序设计的基本方法和结构。
机器人发音的实现原理和操作过程。
2. 教学难点：
如何根据实际需求设计合理的子程序。
调试子程序并解决机器人发音过程中可能出现的问题。
三、学情分析
学生已经具备了一定的编程基础，对机器人编程充满好奇和兴趣。但是，子程序设计对于他们来说还是一个较新的概念，需要逐步引导和讲解。同时，学生之间的编程能力存在差异，需要因材施教，注重个别指导。
四、教学准备
1. 教学课件：包括子程序设计的基础知识、案例分析、操作步骤等。
2. 机器人编程软件：确保每个学生都能在计算机上安装并操作。
3. 机器人硬件：确保每个小组都有一台可用的机器人设备。
五、新课导入
通过播放一段机器人唱歌的视频，引起学生的兴趣，并提问：“你们知道机器人是如何发出声音的吗？”引导学生思考机器人发音的原理，并引出子程序设计的概念。
六、新课讲授
1. 子程序设计基础
定义：子程序是一段独立的程序代码，可以被主程序多次调用执行。
作用：提高代码重用性，简化主程序结构，便于调试和维护。
在编程领域，子程序是一种重要的技术，它允许我们将重复的代码片段封装起来，以便在需要时重复使用。编写子程序的过程主要包括以下三个步骤：定义子程序名称、编写子程序代码、调用子程序。
首先，我们需要为子程序起一个简洁明了的名字，以便在程序中引用时易于识别。通常，子程序名称应该能够体现其功能或作用的关键词，这样有利于提高代码的可读性。
接下来，我们要编写子程序的代码。在这一步骤中，我们需要关注子程序的功能实现。这包括对输入数据的处理、所需算法的编写以及输出结果的生成。为了确保子程序的通用性和可复用性，我们需要尽量使代码简洁、高效，避免过多的硬编码，以便在不同场景下灵活应用。
最后，在编写完成子程序代码后，我们需要在主程序中调用子程序。调用子程序的方式因编程语言而异，但通常包括传递输入参数和接收返回结果。为了保证子程序的正确运行，我们需要确保输入参数的格式和范围符合要求，同时处理好返回结果，以便后续的程序逻辑处理。
总之，在编写子程序时，我们需要注意以下几点：
1.子程序名称应具有描述性，便于识别和记忆。
2.子程序代码应注重功能实现，简洁、高效，避免硬编码。
3. 在主程序中调用子程序时，确保输入参数正确且符合要求，处理好返回结果。
通过遵循这些步骤和注意事项，我们可以编写出高质量的子程序，提高编程效率，降低维护成本。同时，这也有利于培养良好的编程习惯，提升代码的可读性和可维护性。
2. 机器人发音原理
随着科技的发展，机器人已经逐渐成为我们生活中不可或缺的伙伴。它们在各个领域发挥着重要作用，如工业生产、教育、医疗、家庭服务等。为了让机器人更加贴近人类生活，具备更好的交互体验，机器人发音模块的研发与应用受到了广泛关注。本文将详细介绍机器人发音模块及其工作原理，并讲解如何通过编程控制机器人发音模块的音调、音长和音量。
二、机器人发音模块概述
1.定义：机器人发音模块是指机器人中负责发音的部件，通常包括发音器、音频处理器、语音合成器等。
2.分类：根据发音方式的不同，机器人发音模块可分为两类：一类是利用内置扬声器直接播放音频文件，另一类是通过语音合成技术将文本转换成语音。
3.功能：机器人发音模块的主要功能是将文字信息转化为声音信号，以便于人类用户与机器人进行语音交流。
三、机器人发音模块工作原理
1.语音合成：语音合成技术是将文本转换成语音的关键。目前主流的语音合成方法包括拼接式、参数合成式和深度学习 based合成式等。
2.音频处理：音频处理模块负责调整声音的音调、音长和音量等特征，以满足不同场景和用户需求。
3.发音控制：通过编程控制发音模块的音调、音长和音量，使其更加自然、动听。
四、编程控制机器人发音模块
1.音调控制：通过改变音频信号的频率来实现音调的调整。频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。
2.音长控制：音长是指声音持续时间的长短。通过改变音频信号的播放时长或剪辑音频文件来实现音长的调整。
3.音量控制：音量是指声音的大小。通过调整音频信号的放大倍数或音量参数来实现音量的控制。
掌握机器人发音模块的工作原理及编程控制方法，可以让我们更好地定制机器人的语音表现，提高用户体验。随着语音识别、语音合成等技术的发展，未来机器人发音模块将更加智能、自然，为人类生活带来更多便利。
3. 案例分析
分析一个简单的机器人唱歌案例，让学生了解如何通过子程序实现不同的音调和音长。
学生讨论并尝试设计自己的子程序，老师给予指导和建议。
4. 操作实践
学生使用机器人编程软件编写子程序，并调试机器人使其能够按照子程序的设定发出声音。
小组合作，共同完成一个简单的机器人歌曲演奏。
七、课堂小结
1. 子程序设计是实现代码重用和模块化编程的重要手段。
2. 通过合理的子程序设计，可以控制机器人发出不同音调的声音。
3. 在编写子程序时，要注意代码的清晰性和可读性，便于后期维护。
八、作业设计
选择题：
1. 以下哪个选项是子程序设计的主要目的？
A. 提高程序运行速度
B. 增加程序代码的复杂性
C. 提高代码重用性和简化程序结构
D. 减少程序占用空间
2. 在机器人编程中，发音模块的作用是什么？
A. 控制机器人的移动
B. 实现机器人的语音识别
C. 控制机器人发出声音
D. 提高机器人的运行速度
填空题：
1. 子程序是一段独立的程序代码，它可以被主程序__________执行。
2. 在机器人编程中，我们可以通过设置__________和__________来控制机器人发出的声音。
九、板书设计
歌声嘹亮--子程序设计和机器人发音
一、子程序设计基础
1. 定义
2. 作用
3. 编写步骤
二、机器人发音原理
1. 发音模块介绍
2. 编程控制音调、音长、音量
三、案例分析
1. 案例讲解
2. 学生设计子程序
四、操作实践
1. 编写子程序
2. 机器人演奏歌曲
五、课堂小结
1. 子程序设计的重要性
2. 机器人发音的实现
3. 代码编写的注意事项
十、课后反思
教师方面：
学生对子程序设计的理解程度如何？
机器人发音的实践操作是否顺畅？
小组合作是否有效促进了学生的交流和学习？
学生方面：
是否掌握了子程序设计的基本方法？
是否能够独立编写和调试简单的子程序？
是否对机器人编程产生了更浓厚的兴趣？
根据课后反思的结果，教师可以调整后续的教学策略和方法，以更好地满足学生的学习需求。