《認(rèn)路的小車》教學(xué)設(shè)計(jì)

戴智霞

● 創(chuàng)新整合點(diǎn)

①本節(jié)課使用了醍摩豆教育科技公司提供的教學(xué)軟件Hiteach和HITA手機(jī)助教（如圖1），在教學(xué)過(guò)程中使用了搶答器、統(tǒng)計(jì)圖、推送、上傳、作品觀摩分享等功能組織教學(xué)活動(dòng)，依據(jù)學(xué)情使用了計(jì)時(shí)器、計(jì)分板等功能提升學(xué)生學(xué)習(xí)效率，激發(fā)學(xué)生參與活動(dòng)的積極性。

②學(xué)生在本節(jié)課的活動(dòng)中使用了Abilix Apps中的氪Chart編程APP（如下頁(yè)圖2），學(xué)生通過(guò)簡(jiǎn)單的拖拽、點(diǎn)選來(lái)對(duì)機(jī)器人實(shí)施可視化、模塊化編程，學(xué)生容易理解，編程活動(dòng)趣味性高，學(xué)生樂(lè)于參與。

● 教材分析

《認(rèn)路的小車》是將筆者所在學(xué)校機(jī)器人社團(tuán)課程與信息技術(shù)國(guó)家課程相結(jié)合而開(kāi)發(fā)出來(lái)的，旨在讓小學(xué)生了解簡(jiǎn)單的機(jī)器人控制，具備進(jìn)行簡(jiǎn)單編程控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的能力，提升學(xué)生對(duì)科技類課程的喜愛(ài)度。本課教學(xué)軟件Hiteach及時(shí)反饋、評(píng)價(jià)的功能，組織學(xué)生以獨(dú)學(xué)、群學(xué)等方式，提高計(jì)算思維和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。同時(shí)，也響應(yīng)國(guó)家普及機(jī)器人課程的號(hào)召，讓更多的孩子近距離接觸機(jī)器人，讓機(jī)器人課程真正走進(jìn)普班化教學(xué)。

本課的核心是幫助學(xué)生了解小車巡線方法，嘗試小組合作探究出控制小車巡線到指定位置的編程方法，最終通過(guò)問(wèn)題導(dǎo)入、群學(xué)互研、合作探究等方法逐步解決編程控制小車巡線的問(wèn)題。教學(xué)價(jià)值在于，讓學(xué)生在真實(shí)的合作活動(dòng)中感受機(jī)器人課程的趣味性，鍛煉學(xué)生合作意識(shí)和計(jì)算思維能力。

● 學(xué)情分析

筆者所在學(xué)校六年級(jí)學(xué)生在五年級(jí)已學(xué)習(xí)過(guò)Logo語(yǔ)言編程，對(duì)編程有了初步的了解，在完成國(guó)家課程任務(wù)的空檔，筆者也會(huì)經(jīng)常組織他們進(jìn)行Scratch編程教學(xué)活動(dòng)，因此，像氪Chart編程這種“可視化”的程序語(yǔ)言，對(duì)他們來(lái)說(shuō)還是比較容易掌握的。另外，六年級(jí)學(xué)生已具有較好的邏輯思維能力和小組合作能力，隨著年齡的增長(zhǎng)，他們的各項(xiàng)能力也逐漸出現(xiàn)較大差異，對(duì)于這種涉及編程，設(shè)備又較多的教學(xué)活動(dòng)，剛好適合以小組協(xié)作的方式去完成。另因?qū)W校辦學(xué)條件有限，大多數(shù)學(xué)生平時(shí)沒(méi)有什么機(jī)會(huì)接觸實(shí)體的機(jī)器人編程控制活動(dòng)，也沒(méi)有在課堂上使用平板電腦進(jìn)行學(xué)習(xí)的經(jīng)歷，為了彌補(bǔ)這一缺憾，筆者將武漢版信息技術(shù)六年級(jí)《第12課 會(huì)尋跡的機(jī)器人》與本人自主開(kāi)發(fā)的能力風(fēng)暴機(jī)器人個(gè)性課程進(jìn)行整合，實(shí)施了這一次機(jī)器人編程控制課。課上學(xué)生參與活動(dòng)的熱情極高，可因?yàn)槟挲g特點(diǎn)，在要求舉手回答時(shí)，學(xué)生積極性有限，但在使用答題器時(shí)，他們積極、干脆，而且能保證全面參與。

● 教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能目標(biāo)：了解小車巡線方法，嘗試小組合作編程控制小車巡線到指定位置。

過(guò)程與方法目標(biāo)：通過(guò)問(wèn)題導(dǎo)入、群學(xué)互研、合作探究等方法能夠逐步解決編程控制小車巡線的問(wèn)題。

情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：感受機(jī)器人課程的趣味性，鍛煉合作意識(shí)和計(jì)算思維。

● 教學(xué)環(huán)境與準(zhǔn)備

技術(shù)環(huán)境：TBL智慧教室、安卓學(xué)生平板。

教學(xué)資源：教師授課PPT、微視頻、學(xué)習(xí)單、任務(wù)單。

● 教學(xué)過(guò)程

1.課前導(dǎo)學(xué)，初始巡線

因本課內(nèi)容總體來(lái)說(shuō)偏難，為了讓能力暫時(shí)稍弱的學(xué)生在活動(dòng)中能進(jìn)入深度思考，也為了讓能力稍強(qiáng)的學(xué)生課上有更大的發(fā)揮余地，筆者選擇使用課前翻轉(zhuǎn)的教學(xué)方法。課前翻轉(zhuǎn)能使學(xué)生對(duì)編程機(jī)器人和機(jī)器人巡線有初步的了解，認(rèn)識(shí)到機(jī)器人來(lái)源于生活并能更好地運(yùn)用于生活，為此，筆者設(shè)計(jì)了一份前置學(xué)習(xí)單。

前置任務(wù)單的內(nèi)容主要包括：①做認(rèn)路的小車要解決哪些問(wèn)題？②小車是如何運(yùn)動(dòng)的？③小車是如何認(rèn)識(shí)路線的？

2.激趣引入，明確任務(wù)

①導(dǎo)入：播放《機(jī)器人總動(dòng)員》花絮回顧課前活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣引入新課。

②手機(jī)HITA展示前置學(xué)習(xí)成果，明確課程學(xué)習(xí)任務(wù)——通過(guò)編寫程序，控制小車沿線行走即“認(rèn)路”。

③通過(guò)學(xué)生分享，弄清學(xué)習(xí)步驟：解決小車運(yùn)動(dòng)→探索小車認(rèn)路方法→編程控制小車認(rèn)路。

設(shè)計(jì)意圖：使用視頻等媒體素材和前置翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)，促使學(xué)生快速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考的好習(xí)慣和程序思維。使用手機(jī)HITA助教即時(shí)、直觀地反饋學(xué)生的思考成果，不僅有利于引導(dǎo)學(xué)生的思考方向，更能很好地體現(xiàn)生本理念——課堂解決的就是學(xué)生思考到并想要解決的問(wèn)題（如圖3）。

3.學(xué)習(xí)闖關(guān)，逐個(gè)擊破

關(guān)卡一：合理運(yùn)動(dòng)我能行。

①出示兩組機(jī)器人馬達(dá)設(shè)置數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)判斷如何穩(wěn)定、合理地控制馬達(dá)。

②收集并展示學(xué)生作答情況，依據(jù)作答情況請(qǐng)學(xué)生分享穩(wěn)定的原因，強(qiáng)化設(shè)置一個(gè)適中的速度能讓機(jī)器人小車更穩(wěn)定，更有利于后續(xù)控制。

③馬達(dá)速度設(shè)置方法小結(jié)：對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)，給馬達(dá)設(shè)置一個(gè)適中的速度更有利于穩(wěn)定地控制小車，不至于沖得太快或走不動(dòng)，便于我們觀察小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，對(duì)程序設(shè)置的合理性做出準(zhǔn)確的判斷。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)即時(shí)作答數(shù)據(jù)對(duì)比，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)思考→選擇→分享→對(duì)比→反思等一系列活動(dòng)，讓學(xué)生明確設(shè)置適中馬達(dá)速度的重要性，為后續(xù)的編程學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。學(xué)生即時(shí)作答并立即反饋學(xué)生的作答數(shù)據(jù)，不僅有利于教師及時(shí)了解大多數(shù)學(xué)生是怎么想的，而且其直觀的作答情況統(tǒng)計(jì)圖，能有效地吸引學(xué)生的注意力，引導(dǎo)學(xué)生去主動(dòng)思考問(wèn)題的解決方法。

關(guān)卡二：機(jī)器人視覺(jué)考驗(yàn)。

①引導(dǎo)學(xué)生回顧前置學(xué)習(xí)單的閱讀小知識(shí)，初步感知機(jī)器人小車的巡線原理。當(dāng)機(jī)器人小車的傳感器監(jiān)測(cè)到灰度值大于等于2000時(shí)，即判定小車經(jīng)過(guò)的是黑線;當(dāng)灰度傳感器監(jiān)測(cè)到灰度值小于2000時(shí)，即判定小車經(jīng)過(guò)的是地圖的白底。

②教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)獨(dú)學(xué)、群學(xué)、小組合作等方式，嘗試?yán)斫鈾C(jī)器人小車的巡線原理。

③教師出示兩道題目，并使用IRS的即問(wèn)即答來(lái)檢測(cè)學(xué)生對(duì)小車視覺(jué)知識(shí)的掌握情況。

題一主要考查學(xué)生是否能準(zhǔn)確地判定路口類型是左側(cè)還是右側(cè)。以機(jī)器人小車沿路線前進(jìn)的方向作為判斷依據(jù)，當(dāng)岔路口的黑色路線出現(xiàn)在小車前進(jìn)的右側(cè)時(shí)，則判定為右側(cè)路口，當(dāng)岔路口的黑線出現(xiàn)在小車的左側(cè)時(shí)，則判定路口類型為左側(cè)路口。

題二是為了區(qū)分“路口巡線”“按時(shí)巡線”“啟動(dòng)馬達(dá)”這三種常見(jiàn)的走線命令中，哪一種能更準(zhǔn)確地尋找到路口。

④教師小結(jié)：能否認(rèn)清機(jī)器人小車需要行進(jìn)的路線和方向，決定了小車是否能正確沿路線行走即巡線。

設(shè)計(jì)意圖：機(jī)器人的巡線原理是本課重難點(diǎn)，用知識(shí)閱讀、測(cè)試、結(jié)合圖形化教學(xué)等方式，能更好地突破難點(diǎn)，有效鍛煉所有學(xué)生的思維。

關(guān)卡三：編程控制我們行。

①出示任務(wù)（如圖4）：學(xué)生以小組為單位，嘗試在8分鐘內(nèi)完成任務(wù)。

②學(xué)生完成任務(wù)單并提交，分享編程方法及解決問(wèn)題心得。

③教師小結(jié)：在編程控制機(jī)器人小車的過(guò)程中，往往需要根據(jù)自己小車運(yùn)行的情況不斷地修改、嘗試才能最終獲得成功。

設(shè)計(jì)意圖：有了一定的知識(shí)基礎(chǔ)后，讓學(xué)生以組為單位嘗試編程，用實(shí)踐去檢驗(yàn)理論知識(shí)，可加強(qiáng)知識(shí)理解，培養(yǎng)合作能力。

3.小結(jié)拓展，分享提升

（1）小結(jié)拓展

①教師小結(jié)闖三關(guān)活動(dòng)情況，引導(dǎo)學(xué)生注重方法的積累，思考更復(fù)雜的巡線問(wèn)題。

②列舉無(wú)人駕駛技術(shù)拓寬學(xué)生視野，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活實(shí)際開(kāi)展學(xué)習(xí)。

（2）分享提升

①引導(dǎo)學(xué)生分享收獲及感受，強(qiáng)調(diào)注重方法積累的重要性。

②總分評(píng)量予以總結(jié)評(píng)價(jià)，并針對(duì)各組的表現(xiàn)提出希望。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)生活實(shí)際舉例和問(wèn)題拓展，讓學(xué)生明確，學(xué)習(xí)是源于生活、用于生活的有意義的行為。

● 教學(xué)反思

本節(jié)課總體來(lái)看教學(xué)效果較好。接下來(lái)，從課堂革新方面來(lái)反思本節(jié)課的教學(xué)。

1.前置學(xué)習(xí)，主動(dòng)發(fā)展

課前學(xué)生登錄班級(jí)QQ群，參與“機(jī)器人巡線”知識(shí)的學(xué)習(xí)。學(xué)生可根據(jù)個(gè)人具體情況，有針對(duì)性地選擇文本、圖片或視頻文件進(jìn)行學(xué)習(xí)，然后完成相關(guān)檢測(cè)，教師在線反饋學(xué)生自主學(xué)習(xí)情況，突破傳統(tǒng)教材的局限。

2.課堂互動(dòng)，合作探究

首先，利用微視頻創(chuàng)設(shè)情境，借助HITA助教實(shí)時(shí)反饋學(xué)生課前學(xué)習(xí)情況，明確學(xué)習(xí)任務(wù);用IRS搶答的方式激發(fā)學(xué)生的表達(dá)欲，幫助全體學(xué)生明晰知識(shí)圖譜，進(jìn)入深度思考狀態(tài);用IRS答題器實(shí)時(shí)反饋功能，檢測(cè)新知掌握程度。師生均可通過(guò)即時(shí)生成的數(shù)據(jù)圖表，明確班級(jí)每個(gè)個(gè)體和團(tuán)體的學(xué)習(xí)情況，從而幫助學(xué)生采用合理的方法學(xué)習(xí)，幫助教師有針對(duì)性地組織教學(xué)，實(shí)現(xiàn)差異化教學(xué)。

在小組編程實(shí)操活動(dòng)環(huán)節(jié)，采用平板電腦編程及無(wú)線控制機(jī)器人的方式進(jìn)行活動(dòng)。活動(dòng)前，教師依據(jù)各組課堂學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，差異化推送學(xué)習(xí)任務(wù)到小組?；顒?dòng)后，針對(duì)小組提交的學(xué)習(xí)成果，教師迅速將其分類回推到相應(yīng)的組別，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)他組和對(duì)比本組成果中自主反思成長(zhǎng);同時(shí)，發(fā)動(dòng)一鍵即時(shí)投票功能，由學(xué)生自主選出展示小組，并自主打分評(píng)價(jià)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

課上教師隨時(shí)使用計(jì)分板進(jìn)行及時(shí)評(píng)價(jià)?？吹靡?jiàn)的評(píng)價(jià)貫穿課堂始終，它不僅可作為課上教師及時(shí)轉(zhuǎn)換教學(xué)策略的依據(jù)，還和學(xué)校正在進(jìn)行的“綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)”系統(tǒng)相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力，形成組內(nèi)協(xié)作組間良性競(jìng)爭(zhēng)的積極學(xué)習(xí)環(huán)境，也能通過(guò)綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)家長(zhǎng)端促進(jìn)家校合力。

3.課程拓展，自我創(chuàng)新

本節(jié)課對(duì)大部分學(xué)生來(lái)說(shuō)是極具挑戰(zhàn)性的。但在拓展環(huán)節(jié)學(xué)生通過(guò)及時(shí)數(shù)據(jù)決策和小組協(xié)作，完全能自主探索出機(jī)器人巡復(fù)雜路線的方法，能歸納好的學(xué)習(xí)方法，還能發(fā)散思維，控制小車更具未來(lái)普及趨勢(shì)，真正做到了會(huì)用技術(shù)、善用方法解決問(wèn)題。

點(diǎn)? 評(píng)

伴隨課程改革的持續(xù)深入和教育信息化2.0堅(jiān)實(shí)有力的推進(jìn)，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的創(chuàng)新模式在課程改革的行動(dòng)中，自上而下和自下而上地踐行著和探索著……《認(rèn)路的小車》是小學(xué)六年級(jí)的信息技術(shù)優(yōu)秀課例。該課例在“互聯(lián)網(wǎng)+”的大背景下，從課程建設(shè)、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)施、教學(xué)評(píng)價(jià)等方面有諸多看點(diǎn)。

1.網(wǎng)絡(luò)資源支撐課前差異化自主學(xué)習(xí)

（1）考慮到學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)力的不同，教師設(shè)計(jì)了五個(gè)圖文并茂的文本或生動(dòng)有趣的視頻以及學(xué)習(xí)任務(wù)單作為前學(xué)的資源;學(xué)生可以隨時(shí)隨地在QQ群中通過(guò)掃描二維碼的方式選學(xué)適合自己的學(xué)習(xí)資源并完成任務(wù)單和測(cè)試，然后在QQ群中提交。

（2）為滿足不同學(xué)生的需求，學(xué)習(xí)任務(wù)單中不僅設(shè)計(jì)了“思考題”“創(chuàng)意拓展”，還設(shè)計(jì)了“我們的收獲”，其中包括你預(yù)習(xí)時(shí)發(fā)現(xiàn)了什么問(wèn)題、經(jīng)過(guò)自己思考解決了什么問(wèn)題、同學(xué)討論后解決了什么問(wèn)題、自己無(wú)法解決希望老師回答的問(wèn)題等內(nèi)容及前學(xué)測(cè)試。

如此的前學(xué)設(shè)計(jì)，為不同需求的學(xué)生在課中深度學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)，同時(shí)教師可以依據(jù)學(xué)生前學(xué)和完成任務(wù)單的實(shí)際情況，調(diào)整課中的教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)以學(xué)定教。

2.數(shù)據(jù)反饋支撐課中合作式深度學(xué)習(xí)

（1）教師設(shè)計(jì)了三個(gè)關(guān)卡和一系列鏈?zhǔn)絾?wèn)題，開(kāi)啟以小組為單位的師生互動(dòng)教學(xué)。對(duì)于教師提出的每一個(gè)問(wèn)題，學(xué)生通過(guò)個(gè)人搶答器搶答并即時(shí)在屏幕上顯示答題結(jié)果，教師根據(jù)答題結(jié)果為小組計(jì)分。這樣的計(jì)分設(shè)計(jì)，不僅聚斂了學(xué)生個(gè)人的成就感，而且激發(fā)了個(gè)人在小組中的責(zé)任感。

（2）教師根據(jù)各小組的得分情況分層推送不同的學(xué)習(xí)任務(wù)，開(kāi)啟小組探究活動(dòng)——利用平板編程支持小車巡線。小組成員分工合作：編程、下載、運(yùn)行程序、操作小車、記錄小車的運(yùn)行狀態(tài)并記錄修改的數(shù)據(jù)……以組為單位在線提交任務(wù)單。小組討論式的深度學(xué)習(xí)，促進(jìn)了學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中體驗(yàn)組內(nèi)協(xié)同合作的力量。

（3）教師請(qǐng)學(xué)生用搶答器推舉兩個(gè)小組分享交流，計(jì)分板也隨時(shí)顯示計(jì)分結(jié)果。通過(guò)師生互動(dòng)、小組主答人和小組其他人補(bǔ)充的方式完成小組分享交流。這樣的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)反饋使“看得見(jiàn)的評(píng)價(jià)”貫穿課堂始終，以此營(yíng)造組內(nèi)協(xié)作、組間競(jìng)爭(zhēng)、積極向上的學(xué)習(xí)氛圍。

“互聯(lián)網(wǎng)+教育”激勵(lì)我們探索基于信息技術(shù)的新型教學(xué)模式，探索因材施教、個(gè)性化學(xué)習(xí)的新型教學(xué)組織方式。該課打破了傳統(tǒng)課堂的固有模式，嘗試在“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下，利用信息技術(shù)營(yíng)造“分類資源支持自主學(xué)、個(gè)性學(xué)、隨時(shí)學(xué)”“數(shù)據(jù)反饋提供差異推送”“數(shù)據(jù)決策啟發(fā)多元思考”的成長(zhǎng)型的課堂。

另外值得一提的是，該課的課程建設(shè)惠及到了每一位學(xué)生。《認(rèn)路的小車》原本是課外興趣小組的學(xué)習(xí)內(nèi)容，但學(xué)生廣有興趣卻供不應(yīng)求。教師有效的資源整合和聰慧的教學(xué)設(shè)計(jì)，將曾經(jīng)教師指導(dǎo)的個(gè)人學(xué)習(xí)模式變?yōu)椤盎ヂ?lián)網(wǎng)+”環(huán)境下小組合作的探究學(xué)習(xí)模式，并將其納入校本課程，使每一位學(xué)生都獲得自主學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)和團(tuán)隊(duì)合作的體驗(yàn)，這是實(shí)現(xiàn)教育均衡發(fā)展的鮮活案例。

點(diǎn)評(píng)人：2019年度全國(guó)教師信息素養(yǎng)提升交流活動(dòng)評(píng)委/北京教育學(xué)院 初娜娜

2019年度全國(guó)教師信息素養(yǎng)提升交流活動(dòng)

教學(xué)實(shí)踐評(píng)優(yōu)——基于交互設(shè)備的互動(dòng)教學(xué)課例組 一等獎(jiǎng)·小學(xué)信息技術(shù)