小学信息技术_《超声波传感器》教学设计学情分析教材分析课后反思

1 《超声波传感器》教学设计

一、目标设计

（一）通过师生交流、观看视频，探究蝙蝠仿生学，了解超声波传感器的作用和原理。

（二）通过自主探究、小组合作，制作测距机器人检测桌面与天花板间的距离，掌握超声波指令模块的使用方法。

（三）自主探究、小组合作，利用超声波传感器制作智能避障机器人，学会用分支结构解决判断问题；综合应用本节所学知识，发挥创意设计自己的智能机器人。在动手实践中感受创客的过程，培养算法思维能力。

二、评价设计

目标（一）评价：知道超声波传感器的测距作用，说出测距原理。

目标（二）评价：能够利用“超声波”指令模块检测桌面与天花板之间的距离。

目标（三）评价：能够利用超声波传感器和分支结构编写程序设计智能避障机器人。综合运用所学知识，发挥创意设计自己的智能机器人。

三、课前准备

编程软件、机器人、超声波传感器、PPT、任务单

四、教学重难点

重点：能够使用超声波传感器实现机器人智能避障。 2

难点：将分支结构设计思维应用于问题的实践解决，培养学生算法思维。 五、教学流程设计

（一）创设情境

通过上节课的学习，同学们学会了利用电机让机器人跑起来，但是又遇到了新问题。请看视频：播放机器人撞上障碍物（墙）的视频。

提出问题：视频中发生了什么状况？你想如何改进机器人，让它变得更智能？

【预设：自动避障】

提出问题：我们需要什么传感器来实现机器人自动避障？

【引导：蝙蝠，一种夜行动物。在伸手不见五指的黑夜却能灵活躲避障碍物。它是如何做到的？】

师生交流，师播放视频展示超声波原理：

蝙蝠一边飞，一边从嘴里发出一种声音。这种声音叫做超声波，人的耳朵是听不见的，蝙蝠的耳朵却能听见。超声波像波浪一样向前推进，遇到障碍物就反射回来，传到蝙蝠的耳朵里，蝙蝠就立刻改变飞行的方向。人们从蝙蝠身上得到了启示，研制了一种能够测距离的传感器叫作超声波传感器。

贴板书：

（二）新授

1、认识超声波传感器

（师拿小车演示）它就像机器人的“大眼睛”，能够帮助机器3

人检测自己与其他物体之间的距离。猜测一下它是怎么测距的？请看视频了解，师播放视频展示超声波传感器测距原理。

总结：一只“眼睛”发射超声波信号，另一只“眼睛”接收反射回来的信号，因此能够探测机器人与障碍物之间的距离。

这节课我们就利用超声波传感器来制作智能机器人。

（贴课题板书：超声波传感器）

2、使用超声波指令模块

提问：想知道桌面与天花板之间的距离吗？

【任务一】检测桌面与天花板之间的距离（1星任务）

【任务提示】连接机器人后，我们可以通过“熊猫说”的方法在舞台上显示超声波传感器测得的距离。

现在熊猫说的是“你好”，如何让他说出超声波传感器测得的距离。请先独立操作找到相应的指令，找到后小组一起连接机器人，检测桌面与天花板之间的距离。

生自主探究，小组合作。 4

生演示交流：①使用哪条指令可以让熊猫说出超声波传感器测量的距离？贴板书：它在哪个模块里，为什么会觉得它在那里？

② “接口3”是什么意思？如果你发现机器人超声波传感器连接的接口是“接口2”怎么办？

③ 估测所测数值的单位是m? cm? mm?（借助障碍物演示10cm；20cm……）

④ 你们组测得桌面与天花板之间的距离是：_____

（板书：cm ）

【评价方式：成功的小组在组长任务单上贴一颗星。】

没完成的小组继续完成，完成的小组去帮助未完成的小组。

3、自主探究，小组合作，解决问题

（1）任务分析

（师演示：在机器人的前方设置一个障碍物）

合作互助学习效率果然高，希望在接下来的学习中，你们能继续互帮互助，共同进步。

学会用超声波传感器检测的距离后，对于制作避障机器人你有什么新的想法？请先自己思考然后进行小组讨论。

生交流讨论结果，共同补充完善。

出示任务二：

【任务二】制作智能避障机器人。

【任务提示】设定板载按钮启动后，如果机器人与障碍物间5

距离<10cm时，机器人避障；否则继续前进。

请合作探究完成任务。

（2）算法呈现

请完成任务的小组编程演示交流。

【流程图分析】

我们利用流程图来呈现他的算法。首先通过按钮启动，然后进行条件的判断，如果距离<10，机器人就避障，否则前进。这种“条件判断选择执行”的程序就是“分支结构”。

（贴板书：分支结构）

由此可以看出，“分支结构”具有条件判断的功能，根据不同的判断结果选择不同的分支执行，因此机器人就具有了智能性。

分支结构对应哪条指令？贴板书：

判断的条件使用的指令是什么？（超声波传感器接口3的距离<10）

条件只判断一次能实现吗？因此还需要加入重复执行指令。

生完善程序。

【评价方式：成功的小组在组长任务单上贴两颗星。】

没完成的小组继续完成，完成的小组去帮助未完成的小组。 6

（三）合作探究，综合应用

使用超声波传感器实现了机器人自动避障，联系生活实际想一想，利用超声波传感器测距功能还能解决哪些实际问题？

生交流。

出示任务：

【任务三】设计自己的智能机器人

小组进行共同研究设计。可实现自己的创意，也可完成老师提出的“礼让行人智能小车”任务。

【提示任务】礼让行人智能小车（3星任务）

[任务情境]很多时候，“礼让”出来的交通会更快捷、不拥堵，因此请你设计一款礼让行人智能小车。

[任务提示]

①机器人在板载按钮启动后行驶，若遇到前方有行人过马路（距离<10）就停止前进，若行人离开就继续前进。

②设计当行人离开的“距离>20”再继续前进，任务升级4星。

请小组进行共同研究设计。可实现自己的创意，也可完成老师提出的“礼让行人智能小车”任务。

学生进行机器人展示，并讲解设计思路，根据各组实现的效果进行星级奖励。

（四）拓展提升

大家的作品都很赞，咱们来看看科技达人们利用超声波传感器做出了哪些创意？（播放两个创意视频） 7

利用超声波传感器完成的智能创造令人赞叹。希望同学们课后继续思考和实践，将课堂所学技术应用到实际生活中，用创意改变生活。

《超声波传感器》学情分析

五年级的孩子兴趣广泛，尤其是新生事物对他们有极强的吸引力；他们思维活跃，从具体形象思维向抽象逻辑思维过渡，思维能力逐渐增强。本课是学生学习mBlock的第3课时，经过2课时的学习，学生已基本掌握结合软硬件制作智能机器人的基本流程，并对利用程序实现解决方案产生了极大的学习兴趣。上节课学生利用电机让小车跑了起来，但同时也发现了“撞墙”的问题，这一新的问题引发了学生继续探究的学习欲望。

《超声波传感器》效果分析

本节课营造了轻松愉快的学习氛围，小组合作互助，师生有效互动,学习效率很高。课堂上学生主动探究、思维活跃，学习目标顺利达成，教学重难点得以突破，达到了理想的学习效果。

本节课在学生学习的过程中注意培养学生解决问题的能力，旨在提升核心素养。如本节课开始即引导学生进入制作“智能机器人”解决“机器人撞墙”问题的学习情境中，并引导学生用硬件解决问题需要相关的传感器。学生从“蝙蝠避障”得到启发，知道超声波传感器可以帮助机器人避障，并推理超声波传感器的测距原理。整个过程学生的思维连贯，通过解决问题体验软硬件结合程序设计的基本流程。 8

本节课设计了测距体验—实现避障—个性化智能三个探究层次，逐步提升，层层递进，引导学生有序思考，培养计算思维。学生积极主动、学习目标水到渠成。

《超声波传感器》教材分析

《超声波传感器》是为适应社会、学生发展的需要，而自行开发的基于人工智能的一节可视化编程课。在形式上，主要采用软件和硬件相结合，软件主要是基于mBlock4，硬件借助mBot教育机器人套装。mBlock是图形化编程软件，好学易上手； mBot小车套装硬件，接口稳定，操作简单，且有丰富的传感器等，非常适合小学生。

《超声波传感器》评测练习

【任务一】检测桌面与天花板之间的距离

【任务提示】连接小车后，我们可以通过“熊猫说”的方法在舞台上显示超声波传感器测得的距离。

【测量结果】我们小组测得桌面与天花板之间的距离是：_____

【任务二】制作智能避障机器人

【任务提示】设定板载按钮启动后,如果机器人与障碍物间距离<10cm时，机器人避障；否则继续前进。 9

【任务三】设计自己的智能小车

请小组共同研究设计。可实现自己的创意，也可完成老师提出的“礼让行人智能小车”任务。

【提示任务】礼让行人智能小车（3星任务）

【任务提示】

①有行人过马路，即探测到“超声波传感器的距离<10”。

②设计当行人离开的“距离>20”再继续前进，任务升级4星。

《超声波传感器》课后反思

本节课，从解决问题入手，软硬件有机结合，形式新颖，亮点纷呈、引人入胜，让学生在轻松愉悦的学习氛围中，积极主动探究新知，并鼓励学生运用所学知识解决生活中的实际问题，充分凸显学生的主体地位，课堂上处处跳跃着创新思维的火花。

目标活动评价一致性。

本节课的目标设计分为了解、掌握、应用三个层次。层层递进，环环相扣。首先引导学生通过师生交流、观看视频，探究蝙蝠仿生学，了解超声波传感器的作用和原理。然后通过自主探究、小组合作，制作测距机器人检测桌面与天花板间的距离，掌握超声波指令模块的使用方法。在此基础上，自主探究、小组合作，利用超声波传感器制作智能避障机器人，学会用分支结构解决判断问题；综合应用本节所学知识，发挥创意设计自己的智能机器人。在动手实10

践中感受创客的过程，培养算法思维能力。

活动内容丰富，备课时充分考虑到学生在学习过程中的重难点，环节设计层层递进。本节课设计了测距体验—实现避障—个性化智能三个探究层次，逐步提升，层层递进，引导学生有序思考，培养计算思维。学生积极主动、学习目标水到渠成。

评价紧跟活动，紧扣目标，一一对应。活动一学生从 “蝙蝠避障”得到启发，了解超声波传感器可以帮助机器人避障，并推理超声波传感器的测距原理，对应目标一。活动二在活动一的基础上，利用超声波传感器检测桌面与天花板之间的距离，引导学生掌握“超声波指令模块”的应用方法，对应目标二。活动三设计避障机器人，引出“分支结构”，掌握“如果……那么……否则”指令的应用。活动四利用超声波传感器和“分支结构”设计自己的智能机器人。活动三、四对应目标三。

问题解决，形成算法思维。

本节课通过逐步引导解决问题，体验学习编程解决实际问题的乐趣。孩子们通过合作探究、不断调试修改，最后成功地解决了实际问题，实现了信息技术与生活现象两者的有机融合，既让学生体验到了成功的快乐，又轻而易举地突破了教学重难点，完成了教学目的。

体现以生为本，彰显思维品质。课堂是学生的舞台，是孩子们彰显个人风采的一片天地。为了凸显学生的主体地位，课堂上我尽量让孩子在活动中思考、尝试，给孩子提供大量的讨论合作、独立探索、实践操作的时间和空间，充分发挥学生的主体作用，让孩子们在“做