2019版 地质版 高中通用技术 选择性必修2 机器人设计与制作《第四章 机器人的感知系统》大单元整体教学设计[2020课标].docx

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2019版地质版高中通用技术选择性必修2机器人设计与制作《第四章机器人的感知系统》大单元整体教学设计[2020课标]

指导教师：张元方

一、内容分析与整合

二、《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解

三、学情分析

四、大主题或大概念设计

五、大单元目标叙写

六、大单元教学重点

七、大单元教学难点

八、大单元整体教学思路

九、学业评价

十、大单元实施思路及教学结构图

十一、大情境、大任务创设

十二、单元学历案

十三、学科实践与跨学科学习设计

十四、大单元作业设计

十五、“教-学-评”一致性课时设计

十六、大单元教学反思

一、内容分析与整合

（一）教学内容分析

《机器人的感知系统》是高中通用技术选择性必修2《机器人设计与制作》中的重要章节，它详细介绍了机器人如何通过各类传感器来感知外部环境，实现自主导航、避障、状态监测等功能。本章节内容不仅涉及传感器的基本原理和应用，还涵盖了传感器在机器人中的典型应用以及调试与监测方法，对于培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力具有重要意义。

（二）单元内容分析

本单元内容主要围绕“机器人的感知系统”展开，可以分为以下几个部分：

常用的机器人传感器：

触碰类传感器：介绍微动开关、行程开关等触碰类传感器的原理和应用。

光感类传感器：讲解光敏电阻、光电管、反射式光感传感器等光感类传感器的工作原理和实际应用。

声感类传感器：分析声控传感器、超声波传感器等声感类传感器的特性和应用场景。

机器人的高级感知：探讨霍尔传感器、陀螺仪传感器、气体传感器、红外热释电传感器以及激光雷达、机器视觉等高级感知技术的应用。

传感器在机器人中的典型应用：

开关功能：通过自动开关门、声控灯等实例，展示传感器在控制开关方面的应用。

沿轨迹行走功能：介绍AGV小车、餐厅送餐机器人等如何利用传感器沿预定轨迹行走。

行走中避障功能：分析扫地机器人、无人驾驶汽车等如何实现避障功能。

状态反馈功能：以电动平衡车、火星探测机器人为例，说明传感器在状态监测和反馈中的作用。

传感器的调试与监测：

搭建传感器电路：讲解如何将传感器与控制器连接，构建基本的感知系统。

通过串口监测传感器信息：介绍如何通过串口通信监测传感器的输出信息，进行故障排查和系统调试。

机器人传感器的功能实现：

机器人的障碍物探测：综合应用多种传感器，实现机器人的障碍物探测功能。

机器人的加速、减速控制：利用传感器反馈的信息，实现机器人的速度控制。

（三）单元内容整合

本单元内容整合了机器人感知系统的多个方面，从基础的传感器原理到复杂的应用实例，形成了一个完整的知识体系。在教学过程中，应注重理论与实践相结合，通过实验、项目制作等方式，加深学生对传感器原理和应用的理解。通过案例分析、小组讨论等活动，培养学生的创新思维和解决实际问题的能力。

二、《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解

通用技术的核心素养目标是：

（一）技术意识

对技术的感知与体悟：学生应能够感知到技术在日常生活和工业生产中的重要性，理解技术对社会、经济、环境等方面的影响。

技术规范与标准：了解并遵守技术规范与标准，形成对技术产品的质量和安全性的认识。

技术伦理与责任：认识到技术使用中的伦理问题和社会责任，形成正确的技术价值观。

在本单元中，学生将通过学习传感器的原理和应用，感知到技术在机器人感知系统中的作用，理解技术规范与标准在传感器选择和设计中的重要性，同时思考技术使用中的伦理问题和社会责任。

（二）工程思维

系统分析与比较权衡：能够从整体出发，对技术系统进行全面的分析和比较，做出合理的权衡和决策。

设计与优化：运用系统思维，对技术系统进行设计和优化，提高系统的性能和效率。

风险评估与决策：在技术设计和应用过程中，能够进行风险评估，并做出相应的决策。

本单元中，学生将运用工程思维，对机器人的感知系统进行设计和优化。例如，在选择传感器时，需要考虑传感器的性能、成本、可靠性等因素，进行权衡和决策。在设计和实现机器人的障碍物探测、速度控制等功能时，也需要进行系统分析和风险评估。

（三）创新设计

创新思维与方法：能够运用创新思维和方法，提出新颖的技术解决方案。

技术试验与探究：通过技术试验和探究，验证和完善技术解决方案。

跨学科融合：能够跨学科融合知识，提出综合性的技术解决方案。

在本单元中，学生将有机会运用创新思维和方法，设计并实现具有创新性的机器人感知系统。例如，可以探索新的传感器组合方式，提高机器人的感知能力；或者设计新的算法，优化机器人的避障策略等。学生还可以通过技术试验和探究，验证和完善自己的设计方案。

（四）图样表达

技术图样绘制：能够绘制准确、规范的技术图样，表达设计思想和意图。

技术语言应用