资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
第3课《我是小小控制员》教案
一、教学目标分析
知识与技能
1.能够清晰阐述控制系统中控制的作用。
2.能够准确描述控制系统中控制的过程。
3.能够初步认识控制系统工作过程中的控制规则或原理。
过程与方法
1.通过“把车推到目的地” 活动，深度感受控制小车的过程，切实体验控制对事物发展的影响。
2.通过设计自动送货机器人活动，培养创新思维与实践能力，提升解决实际问题的能力。
情感态度价值观
1.激发对控制系统的探索热情，增强对科技的好奇心。
2.培养善于观察生活、主动思考问题的良好习惯，提升创新意识。
二、教学内容及重点
教学重点
控制系统中控制的作用。
自动送货机器人的设计思路。
教学难点
理解控制系统工作过程中控制规则或原理。
培养创新设计能力。
三、教学过程设计
教学过程 教学内容 教学方法
情景导入 （5分钟） 师：在城市的喧嚣中，车水马龙的路口是交通的关键节点。同学们，当你们走在街头，来到路口。此刻，行人们脚步匆匆，自行车铃声清脆，汽车有序或无序地穿梭着。而头顶上方，交通信号灯正闪烁变换，它就像一位无声的指挥官，决定着谁能前行，谁需停下。可你是否想过，这信号灯的时间设置是怎么来的？怎样的设置才能让交通更顺畅？今天，就让我们化身小小控制员，一起探索交通信号灯背后的控制系统的奥秘。 师：本节课我们有三大学习目标，一是了解控制系统中控制的作用，二是体验控制系统中控制的过程，三是初步建立对控制系统工作过程中控制规则或原理的认识。 师：下面我们一起来学习：把车推到目的地和设计自动送货机器人。 师：同学们先来思考下面的问题：大家用过电饭锅煮饭吗？接通电源并按下煮饭开关后，它是否自己控制煮饭的过程？是否‘知道’什么时候由煮饭自动切换到保温状态？ 师：电饭煲是日常生活中常见的电器，通过简单的开关操作，就能利用内部电路来完成煮饭这一任务。马路上的交通信号灯，同样是操作开关，触发内部电路工作，让信号灯有规律地切换，比如红灯停、绿灯行、黄灯警示，以此来指挥交通秩序，保障道路通行安全和顺畅。二者都是通过开关操作启动内部电路，实现各自的功能。 师：上面的电饭煲和交通信号灯中的内部电路便是我们今天要学习的控制系统。 师：大家想了解控制系统里的秘密吗？那就让我们首先从推车子的活动出发，“走进”控制系统，去做一个小小控制员吧。 问题导向学习
学习活动一：把车推到目的地（15分钟） 师：同学们来进行推小车活动。我们先来了解一下活动的内容：推小车活动要求是在指定路线上，把车从入口推到出口；我们的活动目的是感受什么是过程与控制，体验控制对事物发展的影响；活动环境即指定路线是有多个拐弯的路线。活动器材可以是小推车或其他能推动的物品。 师：在活动的过程中，同学们可以尝试推车前行；加快速度或放慢速度；当遇到障碍物或转角，尝试调整车的前进方向。通过这些操作将小车从入口推到出口，即推小车活动完成。 师：完成了推小车活动，请同学们回顾活动过程思考以下几个问题：你是怎样控制车往前走的？你是怎样控制车加速和减速的？直行时遇到障碍物该怎么办？你是怎样控制车改变前进方向的？在以上过程中，你的大脑是否出现一些指令，告诉你每一步该怎么做？ 师：其实在小车的整个前进过程，包括加速、减速、拐弯，都是我们根据自己的分析判断来进行的，我们的身体就像接收到指令一样对车进行相应的控制。 师：刚刚分析的推车过程中我们的身体像接收到指令一样对小车进行相应的控制，其实这一过程这就是一个控制过程。 师：推车行走的过程很累。我们想从这个控制过程中解放出来吗？那推车的工作由谁来做呢？ 生：我们可以创造很多控制系统，让它们代替自己去做类似“推车”的工作，从而把自己解放出来。 师：就比如自动送货机器人，它可以在餐厅中运送饭菜，还可以在中央广场等地方运送物品，主要用于快递分流运输。 讲授法 实践操作法 师生互动法
学习活动二：设计自动送货机器人 （10分钟） 师： 同学们设想一下：如果让一台机器人来实现“把车推到目的地”，人们使用这台机器人时，只要在里面放上货物，然后设定目的地，就能让它把货物运送到目的地。那么下面请你来做设计师设计一个自动送货机器人，把你的想法填在表格中。 师：设计表包括任务主题：设计自动送货机器人，外形为一辆小车。功能：具备自动导航避障、货物运送、充电与自我维护能力。自动导航避障可让机器人在复杂环境中安全行驶；货物运送用于完成送货任务；充电与自我维护保障其持续稳定工作。使用方法：设置目标位置；把货物放机器人上；无需人工操作。工作原理：机器人内部控制系统收集环境数据，依据预设算法规划路径、执行避障、送货、充电等任务。完成后老师会从功能全面性、用户友好性、创新性方面对同学们的设计进行评估。 师：其实在我们的生活中很多控制系统的发明创造，它们都源于人们生活中的实际需求，例如扫地机器人，洗衣机等。只要同学们在生活中善于观察、主动思考，也能设计出代替人类工作的控制系统。 讨论法 讲授法
拓展与提升（12分钟） 师：下面我们进行拓展与提升活动：同学们尝试载入机器人直行的程序，运行并观察机器人的运动情况。 师：完成直行机器人硬件搭建任务所需的设备需要一块主控板， 两个电机。 师：我们把两个电机分别与主控板相连，注意连接方式和接口位置。 师：接下来编写实现自动运送机器人的功能程序，打开mPython软件，在人教版扩展库（educore）中拖出代码。实现功能程序需要初始化M1、M2电机，设置M1、M2电机转动速度为50。这个值可以在0-100之间改变。 师：点击“刷入”，将写好的程序刷入主控板中。 师：下面进行功能演示，点击开机,观察小车是否直行。 讲授法 实践操作法
课后作业（1分钟） 师：请同学们在课后根据本节课的学习内容，再设计出一个代替人类工作的控制系统。
课堂小结与评价 （2分钟） 本节课，我们了解了控制系统中控制的作用，体验了控制系统中控制的过程，还初步建立了对控制系统工作过程中控制规则或原理的认识。
教学反思 1.反思点：学生对控制系统“控制” 概念理解有困难，像电饭锅、交通信号灯内部控制机制太抽象，导致部分学生难以建立清晰认知，影响后续学习。在学习活动中，对控制规则或原理理解浮于表面，难以深入掌握。“把车推到目的地” 活动，学生体验差异大，部分学生思考不深入。设计自动送货机器人活动，学生因经验不足、小组合作不佳，设计效果不好。导入方式单一，实物展示不足。活动引导不灵活，拓展环节编程知识渗透不够。 2.改进措施：利用动画、实物模型展示控制过程，如用简单电路模型展示电饭锅控制。增加生活实例，如智能马桶控制，帮助理解。活动前明确目的和思考方向，发放指导手册。活动中加强巡视，个性化指导。小组合作明确分工，建立评价机制。导入采用多种方式，如故事、游戏。活动引导多样化，如小组竞赛。拓展环节提前渗透编程知识，提供操作指南。
中小学教育资源及组卷应用平台
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑