上海市魯迅中學(xué)高中機(jī)器人拓展課教案：使用彩燈顯示紅綠兩色授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間課程基本信息1.課程名稱：使用彩燈顯示紅綠兩色

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：上海市魯迅中學(xué)高中一年級(jí)

3.授課時(shí)間：2023年4月20日星期四第2節(jié)課

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：1課時(shí)核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，通過(guò)設(shè)計(jì)彩燈顯示紅綠兩色，激發(fā)學(xué)生對(duì)電子電路和編程的興趣。

2.提升學(xué)生的實(shí)踐操作能力，通過(guò)實(shí)際搭建電路和編寫程序，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和問題解決能力。

3.增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，在小組合作中共同完成任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的溝通協(xié)作能力。

4.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和調(diào)試，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性和樂趣。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：

學(xué)生在進(jìn)入本節(jié)課之前，已具備基礎(chǔ)的物理知識(shí)和簡(jiǎn)單的電路知識(shí)，如電流、電壓、電阻等概念。此外，學(xué)生可能已經(jīng)接觸過(guò)基礎(chǔ)的編程知識(shí)，如簡(jiǎn)單的邏輯判斷和循環(huán)結(jié)構(gòu)。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

高中一年級(jí)學(xué)生對(duì)新事物充滿好奇心，對(duì)機(jī)器人等科技產(chǎn)品有較高的興趣。他們?cè)趯W(xué)習(xí)上表現(xiàn)出較強(qiáng)的動(dòng)手操作能力，能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)和實(shí)際操作來(lái)理解抽象的概念。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，部分學(xué)生偏好直觀的動(dòng)手實(shí)踐，而另一部分學(xué)生可能更傾向于通過(guò)理論學(xué)習(xí)來(lái)掌握知識(shí)。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

在本節(jié)課中，學(xué)生可能會(huì)遇到電路搭建過(guò)程中的連接錯(cuò)誤、編程邏輯的困惑以及調(diào)試過(guò)程中的問題。對(duì)于電路搭建，學(xué)生可能對(duì)元件的識(shí)別和連接不夠熟練；在編程方面，學(xué)生可能對(duì)邏輯判斷和條件語(yǔ)句的理解不夠深入；調(diào)試過(guò)程中，學(xué)生可能難以找到問題的根本原因。針對(duì)這些困難，教師需要提供適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和幫助，確保學(xué)生能夠順利完成學(xué)習(xí)任務(wù)。教學(xué)資源-軟硬件資源：彩燈模塊、電源模塊、面包板、連接線、電阻、電容、編程器、電腦

-課程平臺(tái)：學(xué)校機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)

-信息化資源：機(jī)器人編程軟件（如ArduinoIDE）、電子電路原理圖設(shè)計(jì)軟件（如Eagle）

-教學(xué)手段：多媒體教學(xué)設(shè)備（投影儀、電腦）、實(shí)物展示臺(tái)、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)教學(xué)過(guò)程1.導(dǎo)入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：教師通過(guò)展示機(jī)器人應(yīng)用的圖片或視頻，如家用機(jī)器人、工業(yè)自動(dòng)化等，引導(dǎo)學(xué)生思考機(jī)器人的功能和原理，激發(fā)學(xué)生對(duì)電子電路和編程的興趣。

-回顧舊知：教師簡(jiǎn)要回顧電路基礎(chǔ)知識(shí)，如電流、電壓、電阻的概念，以及基本的編程概念，如變量、循環(huán)、條件判斷等。

2.新課呈現(xiàn)（約30分鐘）

-講解新知：教師詳細(xì)講解彩燈顯示紅綠兩色的工作原理，包括電路連接、彩燈模塊的特性、編程邏輯等。

-舉例說(shuō)明：通過(guò)簡(jiǎn)單的電路圖和編程示例，展示如何實(shí)現(xiàn)彩燈顯示紅綠兩色的功能。

-互動(dòng)探究：教師提出問題，引導(dǎo)學(xué)生討論并思考如何設(shè)計(jì)電路和編寫程序，以實(shí)現(xiàn)彩燈的顏色變化。

3.動(dòng)手實(shí)踐（約40分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)際操作，根據(jù)教師提供的材料和示例，搭建彩燈電路并編寫程序。

-教師指導(dǎo)：教師巡視指導(dǎo)，幫助學(xué)生解決搭建過(guò)程中遇到的問題，如電路連接錯(cuò)誤、編程邏輯錯(cuò)誤等。

4.程序調(diào)試（約20分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生在教師指導(dǎo)下，調(diào)試程序，確保彩燈能夠按照預(yù)期顯示紅綠兩色。

-教師指導(dǎo)：教師提供調(diào)試技巧和常見問題的解決方案，幫助學(xué)生高效完成調(diào)試。

5.小組展示（約15分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：每組選派代表展示他們的彩燈電路和程序，其他小組進(jìn)行評(píng)價(jià)和提問。

-教師總結(jié)：教師對(duì)學(xué)生的展示進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)思路、編程技巧和團(tuán)隊(duì)合作的重要性。

6.鞏固練習(xí)（約15分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：教師布置練習(xí)題，要求學(xué)生獨(dú)立完成，鞏固對(duì)彩燈顯示紅綠兩色知識(shí)的理解和應(yīng)用。

-教師指導(dǎo)：教師針對(duì)學(xué)生的練習(xí)進(jìn)行個(gè)別輔導(dǎo)，解答疑問，確保每個(gè)學(xué)生都能掌握知識(shí)點(diǎn)。

7.總結(jié)與反思（約5分鐘）

-教師總結(jié)：教師對(duì)本節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，如電路搭建、編程邏輯等。

-學(xué)生反思：學(xué)生回顧自己的學(xué)習(xí)過(guò)程，思考自己在哪些方面取得了進(jìn)步，哪些方面還有待提高。

8.作業(yè)布置（約5分鐘）

-教師布置課后作業(yè)，要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器人控制程序，實(shí)現(xiàn)特定的功能，如通過(guò)按鈕控制彩燈顏色變化。學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.知識(shí)掌握：

-學(xué)生能夠理解和應(yīng)用電路基礎(chǔ)知識(shí)，如電流、電壓、電阻等概念。

-學(xué)生掌握了彩燈模塊的工作原理和編程方法，能夠根據(jù)需求設(shè)計(jì)電路和編寫程序。

-學(xué)生學(xué)會(huì)了使用編程軟件進(jìn)行程序編寫，能夠?qū)崿F(xiàn)基本的邏輯判斷和條件語(yǔ)句。

2.技能提升：

-學(xué)生的動(dòng)手操作能力得到顯著提高，能夠熟練使用面包板、連接線、電阻等元件搭建電路。

-學(xué)生的編程能力得到鍛煉，能夠通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)彩燈的顏色變化，體現(xiàn)了編程思維的培養(yǎng)。

-學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力得到加強(qiáng)，通過(guò)小組合作完成任務(wù)，學(xué)會(huì)了溝通協(xié)作，共同解決問題。

3.解決問題的能力：

-學(xué)生在遇到電路搭建或編程問題時(shí)，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析和解決，提高了問題解決能力。

-學(xué)生學(xué)會(huì)了調(diào)試程序，能夠通過(guò)調(diào)試找出問題并解決，培養(yǎng)了實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。

4.創(chuàng)新能力：

-學(xué)生在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)彩燈顯示紅綠兩色的過(guò)程中，發(fā)揮了創(chuàng)新思維，提出了一些獨(dú)特的設(shè)計(jì)方案。

-學(xué)生在課后作業(yè)中，能夠根據(jù)要求設(shè)計(jì)機(jī)器人控制程序，實(shí)現(xiàn)了特定的功能，體現(xiàn)了創(chuàng)新能力的提升。

5.學(xué)習(xí)興趣：

-學(xué)生對(duì)電子電路和編程產(chǎn)生了濃厚的興趣，愿意主動(dòng)學(xué)習(xí)和探索相關(guān)知識(shí)。

-學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中，體驗(yàn)到科學(xué)研究的樂趣，激發(fā)了進(jìn)一步學(xué)習(xí)機(jī)器人技術(shù)的熱情。

6.綜合素質(zhì)：

-學(xué)生在團(tuán)隊(duì)合作中學(xué)會(huì)了相互尊重、傾聽他人意見，培養(yǎng)了良好的溝通能力。

-學(xué)生在解決問題和調(diào)試程序的過(guò)程中，培養(yǎng)了耐心、細(xì)心和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。課后拓展1.拓展內(nèi)容：

-閱讀材料：《電子電路基礎(chǔ)入門》一書，介紹電路基礎(chǔ)知識(shí)，如電阻、電容、二極管等元件的原理和應(yīng)用。

-視頻資源：在線教程視頻，展示彩燈模塊的使用方法和編程技巧，包括如何控制彩燈顏色變化、如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)效果等。

2.拓展要求：

-學(xué)生在課后利用自主時(shí)間閱讀《電子電路基礎(chǔ)入門》一書，深入了解電路基礎(chǔ)知識(shí)，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

-學(xué)生觀看在線教程視頻，學(xué)習(xí)彩燈模塊的更多使用技巧，嘗試在視頻中提到的示例基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

-鼓勵(lì)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中，如設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的彩燈控制裝置，或制作一個(gè)基于彩燈的動(dòng)態(tài)展示。

-教師推薦以下閱讀材料：

-《機(jī)器人編程基礎(chǔ)》一書，介紹機(jī)器人編程的基本概念和技巧，幫助學(xué)生了解機(jī)器人編程的基本流程。

-《Arduino編程實(shí)戰(zhàn)》一書，通過(guò)實(shí)際案例介紹Arduino編程，讓學(xué)生學(xué)會(huì)使用Arduino控制各種電子元件。

-教師解答疑問：學(xué)生在學(xué)習(xí)拓展內(nèi)容過(guò)程中遇到疑問，可以隨時(shí)向教師請(qǐng)教，教師提供必要的指導(dǎo)和幫助。

-作業(yè)要求：

-學(xué)生完成閱讀材料中的相關(guān)練習(xí)題，鞏固所學(xué)知識(shí)。

-學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)和視頻教程，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有創(chuàng)意的彩燈控制項(xiàng)目，如節(jié)日裝飾、互動(dòng)裝置等。

-學(xué)生撰寫項(xiàng)目報(bào)告，總結(jié)設(shè)計(jì)思路、編程過(guò)程和遇到的問題及解決方案。

-課堂展示：在下一節(jié)課中，教師組織學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目展示，分享自己的設(shè)計(jì)和成果，促進(jìn)學(xué)生之間的交流和學(xué)習(xí)。板書設(shè)計(jì)①彩燈顯示紅綠兩色電路原理

-電路組成部分：電源模塊、彩燈模塊、電阻、面包板、連接線

-工作原理：電流通過(guò)電路，根據(jù)編程邏輯控制彩燈顯示紅綠兩色

②編程邏輯

-變量定義：定義控制彩燈顏色的變量

-循環(huán)結(jié)構(gòu)：使用循環(huán)使彩燈持續(xù)變化顏色

-條件語(yǔ)句：根據(jù)條件改變彩燈顏色

③編程步驟

-連接電路：按照電路圖連接各元件

-編寫程序：使用編程軟件編寫控制彩燈的代碼

-上傳程序：將編寫好的程序上傳至彩燈模塊

-調(diào)試程序：檢查程序運(yùn)行效果，調(diào)整參數(shù)以達(dá)到預(yù)期效果課堂1.課堂評(píng)價(jià)

-提問：在課堂教學(xué)中，教師通過(guò)提問的方式檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。例如，教師可以提問學(xué)生彩燈電路的組成部分、編程邏輯的具體應(yīng)用等，以了解學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解和應(yīng)用能力。

-觀察：教師通過(guò)觀察學(xué)生的課堂表現(xiàn)，如參與度、動(dòng)手操作能力、小組合作情況等，評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。觀察內(nèi)容包括學(xué)生的注意力集中程度、解決問題的能力以及與同伴的互動(dòng)情況。

-測(cè)試：在課程結(jié)束后，教師可以設(shè)計(jì)一些小測(cè)驗(yàn)或練習(xí)題，以測(cè)試學(xué)生對(duì)彩燈顯示紅綠兩色知識(shí)的掌握情況。測(cè)試題目應(yīng)涵蓋課程中的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，如電路連接、編程邏輯等。

-及時(shí)反饋：教師應(yīng)及時(shí)對(duì)學(xué)生的提問和回答進(jìn)行反饋，鼓勵(lì)正確的回答，糾正錯(cuò)誤的觀念，幫助學(xué)生鞏固知識(shí)點(diǎn)。

-問題解決：在課堂教學(xué)中，教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生的困難，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行解決。例如，對(duì)于電路搭建過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生分析原因，并提供正確的操作方法。

2.作業(yè)評(píng)價(jià)

-認(rèn)真批改：教師應(yīng)對(duì)學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行認(rèn)真批改，確保每個(gè)學(xué)生的作業(yè)都得到關(guān)注和評(píng)價(jià)。

-點(diǎn)評(píng)：在批改作業(yè)的過(guò)程中，教師應(yīng)給予學(xué)生具體的點(diǎn)評(píng)，指出作業(yè)中的優(yōu)點(diǎn)和不足，并提供改進(jìn)建議。

-及時(shí)反饋：教師應(yīng)及時(shí)將作業(yè)批改結(jié)果反饋給學(xué)生，讓學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度和需要改進(jìn)的地方。

-鼓勵(lì)學(xué)生：在作業(yè)評(píng)價(jià)中，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)努力，對(duì)于表現(xiàn)突出的學(xué)生給予表?yè)P(yáng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

-作業(yè)內(nèi)容：作業(yè)評(píng)價(jià)應(yīng)涵蓋以下內(nèi)容：

-電路搭建的正確性：檢查學(xué)生搭建的彩燈電路是否符合設(shè)計(jì)要求，電路連接是否正確。