《單向進(jìn)攻機(jī)器人》教案——虛擬環(huán)境下的信息技術(shù)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

☆ 張艷輝

（東營市勝利實(shí)驗(yàn)小學(xué)，山東東營 257000）

《單向進(jìn)攻機(jī)器人》教案
——虛擬環(huán)境下的信息技術(shù)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

☆ 張艷輝

（東營市勝利實(shí)驗(yàn)小學(xué)，山東東營 257000）

機(jī)器人教學(xué)是信息技術(shù)教育的重要內(nèi)容。如何開展機(jī)器人教學(xué)，該文以教案的形式向我們闡釋了關(guān)于機(jī)器人教學(xué)的一般方法、步驟。

機(jī)器人；虛擬環(huán)境；教學(xué)設(shè)計(jì)

做為一名信息技術(shù)教師，筆者深知隨著多媒體計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，信息化設(shè)備的普及及應(yīng)用，給各個(gè)學(xué)科的課堂教學(xué)帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。信息技術(shù)做為一門工具學(xué)科，由于它強(qiáng)大的功能特點(diǎn)，與其他學(xué)科的整合越來越緊密。同時(shí)，信息技術(shù)教學(xué)也由原來的單一的技術(shù)性、工具性，向注重學(xué)生的思維和培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)的方向不斷發(fā)展。

AI－RCJ虛擬足球機(jī)器人做為一種好的游戲工具、好的教育載體、好的教育資源融入到信息技術(shù)教學(xué)中，通過我們不斷的實(shí)踐研究，發(fā)現(xiàn)它有著獨(dú)特的魅力，與信息技術(shù)課程相結(jié)合，學(xué)生可以從虛擬實(shí)踐中獲得創(chuàng)新思維，在思維創(chuàng)新中涵養(yǎng)綜合素質(zhì)。

一、教學(xué)內(nèi)容分析

AI－RCJ虛擬足球機(jī)器人（如圖1）是AI－CODE游戲教育系統(tǒng)的一個(gè)重要分支，是一個(gè)以虛擬足球機(jī)器人為控制對(duì)象進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和比賽競(jìng)技的教育系統(tǒng)，它綜合運(yùn)用了物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科知識(shí)。學(xué)生可以運(yùn)用機(jī)器人快車，通過流程圖式的圖形化編程方式編寫程序，賦予足球機(jī)器人進(jìn)攻和防守的能力后，再在虛擬平臺(tái)AIRobot上進(jìn)行對(duì)弈賽。

整個(gè)智能足球機(jī)器人教學(xué)體系包括五部分，其中，《初識(shí)機(jī)器人》和《足球機(jī)器人動(dòng)起來》是基礎(chǔ)類，《進(jìn)攻機(jī)器人》、《守門員》、《我的球隊(duì)》三個(gè)模塊是整個(gè)教育體系的核心部分。在這三個(gè)模塊中滲透給學(xué)生計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的基本思想、順序結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)；讓學(xué)生了解數(shù)學(xué)平面坐標(biāo)、體會(huì)不同質(zhì)量的物體碰撞帶來的不同效果和狀態(tài)。

圖1

圖2

《單向進(jìn)攻機(jī)器人》是《進(jìn)攻機(jī)器人》模塊中的一課。在《進(jìn)攻機(jī)器人》的模塊教學(xué)中，我們根據(jù)學(xué)生認(rèn)知的規(guī)律設(shè)計(jì)成《單向進(jìn)攻》和《雙向進(jìn)攻》（如圖2），入門由淺入深，將課堂教學(xué)成梯度呈現(xiàn)給學(xué)生。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)，可以將教學(xué)難點(diǎn)分散，學(xué)生能夠理解也容易實(shí)現(xiàn)，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生在快樂輕松的學(xué)習(xí)氣氛中進(jìn)入更深層的思考。

二、教學(xué)對(duì)象分析

五年級(jí)學(xué)生初步掌握了計(jì)算機(jī)操作的基本技能。在此之前學(xué)習(xí)了《初識(shí)機(jī)器人》和《足球機(jī)器人動(dòng)起來》兩個(gè)教學(xué)模塊，對(duì)AI－RCJ智能足球軟件的基本操作和圖形化編程環(huán)境有所了解，對(duì)足球機(jī)器人充滿好奇，有著濃厚的興趣。

三、教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)重難點(diǎn)

（一）教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)與技能

(1)認(rèn)識(shí)“條件循環(huán)”和“將球踢入某點(diǎn)”圖標(biāo)。

(2)理解球場(chǎng)坐標(biāo)，能簡(jiǎn)單計(jì)算球門點(diǎn)坐標(biāo)。

(3)會(huì)編寫單方進(jìn)攻足球機(jī)器人程序。

2.過程與方法

能夠分析機(jī)器人的動(dòng)作，大膽運(yùn)用圖標(biāo)指令，通過科學(xué)的方法思考問題，并大膽嘗試，通過反復(fù)試驗(yàn)獲得成功的體驗(yàn)。

3.情感態(tài)度

愿意和小組同學(xué)交流思想，培養(yǎng)學(xué)生合作意識(shí)和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，提高學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的興趣。通過比賽競(jìng)技，引發(fā)學(xué)生深層的思考，提高動(dòng)手能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。

（二）教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：理解球場(chǎng)坐標(biāo)，會(huì)編寫單方進(jìn)攻足球機(jī)器人程序。

教學(xué)難點(diǎn)：學(xué)會(huì)分析機(jī)器人的動(dòng)作，大膽運(yùn)用圖標(biāo)指令，通過科學(xué)的方法思考問題并大膽嘗試，通過反復(fù)試驗(yàn)獲得成功的體驗(yàn)。

四、教學(xué)方法、過程及整合點(diǎn)

（一）教學(xué)方法

本課采用直觀演示法、嘗試教學(xué)法、討論法等教學(xué)方法，整合教師的啟發(fā)教學(xué)和學(xué)生探究法的優(yōu)勢(shì)，并加入多媒體直觀教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生自主探究、合作交流，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

（二）教學(xué)過程

步驟目標(biāo)與內(nèi)容導(dǎo)入新課教學(xué)方法 整合點(diǎn)與軟件1.歡迎同學(xué)來到虛擬機(jī)器人課堂?！灸繕?biāo)：拉近師生距離，讓學(xué)生在課堂中有著快樂的體驗(yàn)?！?.師生看紅色瓢蟲隊(duì)和黃色笑臉隊(duì)的機(jī)器人比賽?！灸繕?biāo)：激發(fā)興趣,調(diào)動(dòng)學(xué)生探究意識(shí)】3.詢問足球機(jī)器人采用了怎樣的策略？引出進(jìn)攻機(jī)器人。直觀演示法談話法討論法在計(jì)算機(jī)中調(diào)入虛擬機(jī)器人程序到平臺(tái)中進(jìn)行對(duì)弈。

步驟 目標(biāo)與內(nèi)容 教學(xué)方法 整合點(diǎn)與軟件(一)分析思考引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)1.師質(zhì)疑，怎么做進(jìn)攻機(jī)器人？2.學(xué)生思考，尋找圖形化的指令?！灸繕?biāo)：能夠分析機(jī)器人的動(dòng)作，大膽運(yùn)用圖標(biāo)指令】3.學(xué)生發(fā)現(xiàn)“將球踢入某點(diǎn)”圖標(biāo)并匯報(bào)，教師征求意見。師總結(jié)板書：選圖標(biāo)【目標(biāo)：認(rèn)識(shí)“將球踢入某點(diǎn)”圖標(biāo)，理解指令意義?！啃率冢ǘ┬〗M合作自主探究發(fā)現(xiàn)法總結(jié)法在機(jī)器人快車軟件中選指令圖標(biāo)。1.師質(zhì)疑，選好圖標(biāo)就可以了嗎？2.學(xué)生提出想法，教師明確“某點(diǎn)”需要設(shè)置。3.師總結(jié)：設(shè)參數(shù)。4.師質(zhì)疑某點(diǎn)怎么設(shè)，并給出球場(chǎng)的長、寬和球門寬的數(shù)值。5.教師引領(lǐng)，學(xué)生分紅隊(duì)、黃隊(duì)思考探究足球射入點(diǎn)的坐標(biāo)?！灸繕?biāo)：愿意和小組同學(xué)交流思想，培養(yǎng)學(xué)生合作意識(shí)和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度】6.學(xué)生匯報(bào)設(shè)置的參數(shù)，并講解。7.師問各組意見，講解坐標(biāo)范圍。【目標(biāo)：理解球場(chǎng)坐標(biāo)，能簡(jiǎn)單計(jì)算球門點(diǎn)坐標(biāo)。】（三）發(fā)現(xiàn)問題探究原因嘗試教學(xué)法探究法運(yùn)用多媒體教學(xué)軟件指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)球場(chǎng)坐標(biāo)。講授法1.學(xué)生將編寫的程序調(diào)入平臺(tái)，發(fā)現(xiàn)機(jī)器人原地打轉(zhuǎn)，提出問題。師生一起探究原因，尋求解決辦法——設(shè)置循環(huán)?！灸繕?biāo)：認(rèn)識(shí)“條件循環(huán)”】2.學(xué)生嘗試設(shè)置循環(huán)。使用while循環(huán)和for循環(huán)，發(fā)現(xiàn)不同?！灸繕?biāo)：通過科學(xué)的方法思考問題，并大膽嘗試，通過反復(fù)試驗(yàn)獲得成功的體驗(yàn)?！繃L試教學(xué)法探究法 將程序調(diào)入運(yùn)行平臺(tái)，驗(yàn)證程序的準(zhǔn)確性。討論法步驟 目標(biāo)與內(nèi)容 教學(xué)方法 整合點(diǎn)與軟件新授（四）完善程序友誼比賽1.學(xué)生分紅隊(duì)和黃隊(duì)分別完善自己的程序并檢測(cè)。2.通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)生上傳編寫的機(jī)器人程序，開展紅隊(duì)和黃隊(duì)的足球比賽?！灸繕?biāo)：通過比賽競(jìng)技，引發(fā)學(xué)生深層的思考，提高動(dòng)手能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力?！靠偨Y(jié)發(fā)現(xiàn)問題埋下伏筆探究實(shí)踐法學(xué)生使用計(jì)算機(jī)完成編寫進(jìn)攻機(jī)器人的程序。1.師演示：機(jī)器人交換場(chǎng)地。2.生發(fā)現(xiàn)：機(jī)器人將無法改變進(jìn)攻方向。3.深入思考：怎樣讓機(jī)器人再聰明一點(diǎn)，學(xué)會(huì)判斷進(jìn)攻方向呢？4.歡迎同學(xué)們下節(jié)課來到我們的虛擬機(jī)器人課堂，和老師一起解開這個(gè)謎底！【目標(biāo)：通過比賽競(jìng)技，引發(fā)學(xué)生深層的思考】直觀演示法運(yùn)用虛擬機(jī)器人平臺(tái)演示機(jī)器人交換場(chǎng)地的表現(xiàn)。

五、教學(xué)環(huán)境

根據(jù)本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，需要計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教室的教學(xué)環(huán)境。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)為Win2000/XP，計(jì)算機(jī)需要安裝AI－ARJ虛擬足球機(jī)器人軟件。

六、教學(xué)反思

《單向進(jìn)攻機(jī)器人》點(diǎn)燃了學(xué)生研究足球機(jī)器人的熱情，許多學(xué)生在課后都將AI－RCJ軟件拷回家中使用，還利用課余時(shí)間研究,興趣濃厚?，F(xiàn)在許多學(xué)生都喜歡網(wǎng)絡(luò)游戲，作為教師怎么抓住這一契機(jī)轉(zhuǎn)移學(xué)生的興趣點(diǎn)，引領(lǐng)學(xué)生，促進(jìn)學(xué)生信息技術(shù)應(yīng)用水平和信息素養(yǎng)的發(fā)展，筆者認(rèn)為這種競(jìng)技類游戲軟件無疑是一種好的途徑。

隨著學(xué)習(xí)的深入及難度的增大，如何保持學(xué)生的興趣，使學(xué)生從游戲的表象真正走進(jìn)理性的思考，也是我們?cè)诮虒W(xué)中需要思考的問題。在教學(xué)中筆者發(fā)現(xiàn)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)。

（一）將專業(yè)術(shù)語轉(zhuǎn)換成生活化語言

筆者從學(xué)生的年齡特點(diǎn)和認(rèn)知水平出發(fā)，將一些抽象的專業(yè)術(shù)語轉(zhuǎn)換成生活化的語言。如：將程序設(shè)計(jì)中的變量，比喻成“小匣子”，循環(huán)，介紹說為“反復(fù)做”。這些生活化的語言讓學(xué)生能夠接受，并且容易理解它們的作用。課堂上將生活化的語言和專業(yè)術(shù)語有機(jī)結(jié)合，學(xué)生好理解，并較快地接受了專業(yè)化名稱。

（二）課堂教學(xué)設(shè)計(jì)要有梯度，入門要由淺入深

在整個(gè)智能足球機(jī)器人教學(xué)體系中，教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生認(rèn)知的規(guī)律，注重觀察學(xué)生的表現(xiàn)，每節(jié)課設(shè)計(jì)的內(nèi)容應(yīng)呈現(xiàn)梯度，入門課由淺入深。

如：本節(jié)課的《單向進(jìn)攻機(jī)器人》就是《進(jìn)攻機(jī)器人》模塊的第一個(gè)梯度，將機(jī)器人簡(jiǎn)化為單方進(jìn)攻，將球踢入球門的位置簡(jiǎn)化成具體的坐標(biāo)點(diǎn)。這樣學(xué)生只需要使用三個(gè)指令、設(shè)計(jì)一個(gè)參數(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)進(jìn)攻機(jī)器人的設(shè)計(jì)。等學(xué)生能夠理解這樣的設(shè)計(jì)思路后，再進(jìn)入第二個(gè)梯度，將單項(xiàng)進(jìn)攻改成雙向進(jìn)攻。這樣的課堂設(shè)計(jì)，循序漸進(jìn)，學(xué)生能夠理解也容易實(shí)現(xiàn)，看到自己設(shè)計(jì)的機(jī)器人能夠進(jìn)球，他們有一種成就感，在欣喜的同時(shí)有了持續(xù)學(xué)習(xí)研究的動(dòng)力。在快樂輕松的學(xué)習(xí)氣氛中進(jìn)入更深層的思考。

（三）小組合作，重在學(xué)生去探究發(fā)現(xiàn)，重發(fā)展性評(píng)價(jià)

針對(duì)學(xué)生之間的差距我們采用小組相互合作的方式教學(xué)，通過相互帶動(dòng)彌補(bǔ)了學(xué)生之間的差距。教學(xué)中，應(yīng)注重學(xué)生探究發(fā)現(xiàn)、解決問題的過程和學(xué)生在這一活動(dòng)中分析、比較、推理、判斷等邏輯思維的發(fā)展。課堂上提倡發(fā)展性評(píng)價(jià)的理念，關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中思維的發(fā)展和提升，關(guān)注孩子的積極情感和態(tài)度，以過程評(píng)價(jià)為主。

總之，通過本節(jié)課學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了計(jì)算機(jī)程序的幾個(gè)概念和編程思想，還學(xué)會(huì)了一種分析－推理－實(shí)踐的科學(xué)的方法，獲得合作探究的體驗(yàn)過程。信息技術(shù)課程不僅僅是技術(shù)性和工具性學(xué)科，只要抓住青少年的心理特點(diǎn)，找到好的教育資源和教育途徑，信息技術(shù)教學(xué)就會(huì)向更高層次，向培養(yǎng)學(xué)生思維和綜合素質(zhì)的方向不斷發(fā)展。

G434

A

1671－7503（2013）05－0063－04

[編輯：昌曙平]