中小学教育资源及组卷应用平台 第7.2课《自动避障护安全》教学设计 课题 自动避障护安全 单元 第七单元 学科 信息科技 年级 六年级 核心素养目标 信息意识：理解传感器在避障中的作用，知道激光测距、超声波测距获取障碍物距离的原理，感知环境数据对智能决策的价值。计算思维：能将避障分解为“感知-判断-执行”步骤，用差速转向逻辑编程控制小车转弯，通过调试参数优化绕行路径。数字化学习与创新：动手搭建带传感器的小车模型，编写避障程序并调试参数，尝试扩展车灯警示、蜂鸣报警等创新功能。信息社会责任：讨论自动驾驶伦理（如保护行人优先），知道人类是技术责任主体，客观看待智能设备的局限性，坚守安全底线。 教学重点 掌握通过超声波传感器感知障碍物距离，并运用差速转向编程实现小车自动避障的完整逻辑链条。 教学难点 精准调试左右轮速差与转弯角度的匹配关系，以及理解机器决策中伦理规则的实际应用困境。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 第7.2课 自动避障护安全驾驶员在驾驶汽车行进的过程中，如果遇到前方有障碍物或慢行的车辆，能在保证安全的情况下避让和绕行。自动驾驶汽车也应具备这样的基本功能。那么，自动驾驶汽车是如何发现障碍物并进行避让和绕行的呢？想一想：机器更适合处理哪种类型的避障场景？规则明确的突发障碍，例如固定物体的突然出现，机器能毫秒级响应预设方案。思考：为什么说完全自动驾驶仍需要人类制定伦理规则？机器无法自主判断“保护行人还是乘客”等道德困境，必须由人类预设优先策略。汽车通过超声波传感器实时检测前方障碍物距离，当小于20cm安全阈值时，主控板触发左轮减速30%、右轮加速40%的差速转向程序，持续1秒后恢复双轮同速直行，完成闭环避障动作。汽车自动避障需经历“传感器测距→判断转向方向→差速转弯绕过障碍→恢复直行”的完整闭环控制过程。播放视频《小车演示》。 课程新知导入完成思考题。观看教学视频。 帮助学生理解自动驾驶的基本原理。引导学生理解传感器在避障中的作用，感知环境数据对智能决策的价值。通过视频吸引学生的注意力。 讲授新课 新知讲解：一、分析避障的基本过程避障的基本过程汽车避障的基本过程可以分解为以下几个步骤：1.判断与障碍物的距离；2.转向绕过；3.继续直行。在转向绕行的过程中，汽车首先左转，然后右转，再恢复到原来的行驶状况。开动脑筋小组讨论：汽车怎样实现自动绕行？如何判断与障碍物的距离？小车就像聪明的遥控车———它用前端的“眼睛”（传感器）发出声波，碰到障碍物会弹回来，根据回声时间算出距离（比如0.1秒≈17厘米）。当距离太近时，小车会左转绕开（左轮慢转，右轮快转，像画个半圆），绕过后再直行继续前进，就像我们骑自行车绕过水坑一样简单！二、实现小车模型的转弯小车模型的转弯汽车转弯时，外侧车轮走过的路径比内侧更长，所以外侧车轮的转速比内侧车轮快才能实现转弯。转弯的角度与小车的初始速度和两个车轮的速度差相关。在绕行的过程中，转弯的角度既不能太大也不能太小。探究实践探究绕行转弯速度控制实验目的：探究绕行转弯速度控制。实验设计：通过调整小车的速度以及设置左右两个轮子的不同转速，设置合适的绕行参数。实验准备：主控板、扩展板、直流减速电机、小车底座、编程计算机、USB连接线。4.实验过程：（1）搭建并连接好小车模型，编写程序。4.实验过程：（2）运行程序，调整初速度和速度差，观察并记录转向情况。三、实现小车模型的自动避障小车模型的自动避障要实现“自动避障”功能，需要检测小车与障碍物的距离。系统根据感知结果，控制执行“绕行”等驾驶操作，主动避开障碍，保证车辆安全行驶。信息链接激光测距传感器的工作原理激光测距传感器利用激 ... ...
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