小学信息技术《超声波传感器》优质教案、教学设计

《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。

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。

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。

（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。