信息技术九年级下册第七节 设计灭火机器人教案

这是一份信息技术九年级下册第七节 设计灭火机器人教案，共6页。教案主要包含了教学目标，教材分析，教学建议，教学评价，练习说明，教学活动等内容，欢迎下载使用。

1．知识与技能
（1） 掌握火焰传感器的使用方法。
（2） 了解机器人灭火的工作原理。
（3） 掌握子程序的新建、修改、删除及保存，了解“break”模块的作用。
2．过程与方法
通过对机器人灭火任务的需求分析与讨论，明确灭火机器人应该具备的功能与硬件组成，并重点掌握火焰传感器的功能、特性及使用方法。
通过对机器人灭火任务的分解，掌握子程序的概念，并在此基础上了解“自上而下、逐步细化”的程序设计原则。
3．情感态度与价值观
培养学生的动手能力、创新能力，使学生养成良好的思维习惯。
培养学生的团队合作精神，让学生体会学习和探究的乐趣。
二、教材分析
1．本节的作用和地位
本节是在循迹机器人和走迷宫机器人基础上增加了火焰传感器应用的一节
综合应用课，主要让学生掌握火焰传感器使用方法、“自上而下、逐步细化”的程序设计原则以及子程序的概念。
2．本节主要内容介绍
本节主要任务是设计一个能在模拟火灾现场中灭火的机器人。首先，通过对任务的分析，明确灭火机器人应该具备的功能及硬件组成，并重点介绍新硬件—火焰传感器的功能特性及使用方法；随后，对灭火过程进行分解，并引入子程序的概念，介绍子程序的新建、修改、删除及保存方法，在此基础上进行程序编写，尝试采用“自上而下、逐步细化”的设计原则；最终，在虚拟环境下完成灭火程序的仿真运行。
3．重点和难点分析
教学重点：
火焰传感器的使用方法。
灭火的工作原理及子程序的编写。
教学难点：
“自上而下、逐步细化”的编程原则。
灭火程序的编写及优化。
三、教学建议
1．学情分析
在本节课之前，学生已经掌握了顺序、选择、循环结构，本节引入了“主程序”和“子程序”概念，虽然程序比较复杂，但除了“break”模块，没有新的语法；硬件方面，涉及到红外避障传感器、轨迹识别传感器、火焰识别传感器和风扇等，其中只有火焰传感器是新学硬件。新知识点并不多，主要是对以前所学知识加以综合运用。
2．教学策略
在学习新知识点（火焰传感器和子程序）时，可以通过小组探究的方式完成，老师在此基础上进行细致讲解；在综合运用以前所学知识时，可以通过小组合作的方式完成，老师在此基础上适当引导学生进行组内、组间讨论，充分发挥团队的力量。
在程序的编写、调试及仿真运行时，教师可以采取化整为零的方式进行任务分解，以小组合作的方式来完成各子程序的编写，锻炼学生的团队合作精神。为了使枯燥的编程充满活力，还可以采取小组竞赛的机制来激励学生。
面对基础不同的学生群体，在教学过程中力求做到分层教学。在要求全体学生都能达到课标要求的前提下，对程度好的学生提出更高要求，教师可以给出拓展内容：在能够顺利完成灭火的前提下，改进算法，提高机器人灭火的效率。
四、教学评价
本节的评价着重于知识与技能的评价，可参考下表进行评价。
五、练习说明
1、教材第90页“问题”的参考答案：
机器人采用走迷宫的方法搜索房间，即“左手定则”或“右手定则”。
通过永久循环，判断轨迹识别传感器的变量值是否非零，还是利用走
迷宫的方法返回起点。
“自上而下、逐步细化”的设计思想。
2、教材第91页“交流”的参考答案：
机器人搜寻火焰和返回起点的动作重复了，可以编写一个“搜寻”子程序来精简程序。
3、教材第93页“交流”的参考答案：
“Break”模块的作用是跳出循环，继续执行后面的程序。
六、教学活动
评价内容
学生自评
教师评价
能够说出火焰传感器的功能特性
能够正确分析机器人灭火的工作流程
能够新建、修改、删除、保存子程序
能够根据“自上而下、逐步细化”的程序设计原则，编写出机器人灭火的程序
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
一、创设情景、引入课题。
1、播放新闻片段：消防员在救火中牺牲。
2、表述：消防员的工作是很伟大的，为保护公民的人身和财产安全而不顾时刻面临危险。
3、提问：有什么方法可以帮助消防员的工作，减低其工作的危险性？
1、观看视频，感悟情景。
2、听取教师的情感分享。
3、思考并回答教师的提问。
1、以真实事例引起学生的情感共鸣，引导学生学会感恩。
2、让学生感悟机器人所发挥作用的社会价值，激发学生的学习动力。
3、引入课题。
二、明确任务、学习硬件。
1、任务假设：假如一套四室一厅的房子起火，火源在其中某个房间里。
任务要求：需要机器人进入房间搜寻火源并灭火然后返回白色的起点。
2、提问：该任务需要用到哪些硬件设备？
问题补充：机器人怎样知道某处有没有火源呢？
3、要求自学新硬件：火焰传感器
（1）分发硬件实物，让学生观察其结构。
（2）认识诺宝软件中的火焰传感器模块，掌握其变量和端口的设置。
1、学生听取任务的条件和要求。
2、学生思考回答。
3、自主学习新硬件—火焰传感器。
1、明确任务。
2、根据任务需求，让学生了解所需的硬件设备及其使用方法。
3、让学生重点掌握火焰传感器的使用方法。
三、分解任务、精简流程。
1、提出问题：
（1）完成整个灭火任务可分为几个步骤？
（2）有没有重复的步骤？
（3）如何精简重复的步骤？
2、分析问题：
根据小组讨论及回答，对问题进行分析讲解。
3、解决问题：
要对流程进行精简，可以使用子程序。
（1）使用子程序的作用：
①简化程序
②重复利用程序
（2）介绍并简单演示子程序的使用方法。
①新建子程序 ②重新编辑子程序
③删除子程序 ④保存子程序
（3）提示：“break”模块的作用
4、下面，请同学们以小组为单位，根据“自上而下、逐步细化”的原则，利用刚才学到的子程序知识，完成灭火的流程设计。
1、思考问题、小组讨论并回答问题。
2、听教师讲解。
3、观察教师示范，学习子程序的编写方法及“break”模块的使用。
4、以小组为单位，完成灭火任务的流程设计。
1、让学生通过思考，深度分析问题。
2、对任务流程作出分析，并引出子程序概念。
3、让学生了解子程序的作用，并学会子程序的编写，掌握“break”模块的作用及用法。
4、让学生掌握“自上而下、逐步细化”的结构化程序设计思想。
四、小组协作
、编写程序。
分工：把灭火任务分解为“搜寻模块”、“灭火模块”等子任务，并让小组长根据情况，进行组内任务分工。
教师巡视，并对有疑问的小组和学生进行指导。
小组竞赛：各小组成员进行分工合作，把刚刚做好的子程序相互共享，在此基础上集成子程序，根据流程图完成机器人灭火和安全返回的完整程序设计。
巡视学生上机操作情况，既做教练，辅导学生编程，又做裁判，看哪个组最先完成，哪个组完成的质量最好。
1、小组长根据组内情况分配子任务到人。
2、上机实践，进行子程序编写。
3、听老师讲解竞赛机制，小组成员分工合作，进行程序集成。
4、与巡视老师进行沟通，最终实现整个灭火任务的程序设计。
1、化整为零，让每个学生领到自己的子任务。
2、让学生小组分工，完成子程序编写。
3、通过竞赛机制，让学生进行分工合作，齐心协力完成子程序的集成。
4、让学生最终完成整个灭火程序的设计。
五、评价归纳、问题拓展。
1、先让学生根据评价表自评、互评，然后选择具有代表性小组的作品进行仿真演示，并对各组作品进行点评，对各知识点及重难点进行归纳总结，从而达到知识的查漏补缺。
2、抛砖引玉：（1）如何让机器人以最快的速度找到火源、灭火并返回起点？（2）在顺利完成灭火任务的前提下，能否对机器人硬件进行精简？
1、参与到作品的自评、互评，认真听教师的点评。
2、认真思考教师抛出的问题，酝酿课后如何对程序和硬件进行改进。
1、让学生在多元评价的基础上对知识进行查漏补缺。
2、给学生拓展的空间，充分发挥其想象力和创造力。