微課助力高效信息技術(shù)課堂

王相瑞

本課節(jié)選自廣東高等教育出版社《信息技術(shù)》七年級(jí)下冊(cè)B版第二章“智能機(jī)器人程序設(shè)計(jì)初步”第七節(jié)“制作循跡機(jī)器人”。主要知識(shí)點(diǎn)是利用軌跡識(shí)別傳感器、多重判斷的選擇結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)“機(jī)器人自動(dòng)按軌跡線(xiàn)行走”的程序。這節(jié)課旨在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)、探索機(jī)器人技術(shù)的興趣，在積極探索問(wèn)題的過(guò)程中，養(yǎng)成善于思考分析、歸納總結(jié)、動(dòng)手創(chuàng)新的習(xí)慣和能力。

通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生學(xué)會(huì)了畫(huà)流程圖、認(rèn)識(shí)循環(huán)結(jié)構(gòu)和選擇結(jié)構(gòu)、仿真界面調(diào)試等知識(shí)，具備了基本的編寫(xiě)程序的能力。但是根據(jù)不同的情境靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行編程和調(diào)試的技巧還不熟練。通過(guò)本課的程序流程分析，鞏固算法設(shè)計(jì)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、多重判斷、仿真調(diào)試等知識(shí)并進(jìn)行綜合運(yùn)用。通過(guò)一個(gè)新的傳感器——軌跡識(shí)別傳感器的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步理解傳感器在機(jī)器人技術(shù)中的作用和應(yīng)用。

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能：初步了解軌跡識(shí)別傳感器的構(gòu)成和工作原理，能夠編寫(xiě)出“自動(dòng)按軌跡行走的循跡機(jī)器人”程序并在仿真界面調(diào)試成功。

過(guò)程與方法：通過(guò)自主學(xué)習(xí)，小組合作探究，了解軌跡識(shí)別傳感器的構(gòu)成和工作原理;通過(guò)圖片、順口溜策略，理解軌跡變量4個(gè)返回值的含義并能正確應(yīng)用到程序編寫(xiě)中;通過(guò)任務(wù)驅(qū)動(dòng)、問(wèn)題引導(dǎo)、小組討論、思維導(dǎo)圖策略，理清循跡機(jī)器人程序設(shè)計(jì)的思路，學(xué)會(huì)綜合使用循環(huán)結(jié)構(gòu)和選擇結(jié)構(gòu)編寫(xiě)程序，體驗(yàn)和感悟探究的一般過(guò)程。

情感、態(tài)度與價(jià)值觀：學(xué)會(huì)把大任務(wù)分解成多個(gè)子任務(wù)解決問(wèn)題，培養(yǎng)編程思維;在探索過(guò)程中，善于思考和分析，并能歸納總結(jié)，體驗(yàn)成功與失敗;在與他人交流中，感受創(chuàng)新的樂(lè)趣。

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

重點(diǎn)：理解軌跡識(shí)別傳感器4個(gè)返回值分別代表的含義;實(shí)現(xiàn)循跡機(jī)器人的程序設(shè)計(jì)。

難點(diǎn)：使用多重條件判斷讓機(jī)器人檢測(cè)軌跡識(shí)別傳感器的狀態(tài)，明確左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和直行。

教學(xué)過(guò)程

1. ?激趣導(dǎo)入

播放視頻（學(xué)校正在進(jìn)行長(zhǎng)跑比賽，操場(chǎng)上你追我趕，加油聲此起彼伏，好熱鬧呀！突然出現(xiàn)了一個(gè)奇怪的運(yùn)動(dòng)員——機(jī)器人，它也來(lái)參加長(zhǎng)跑了。）教師請(qǐng)學(xué)生觀察這個(gè)機(jī)器人有什么特點(diǎn)。（板書(shū)：探秘循跡機(jī)器人）

生：機(jī)器人沿著軌跡線(xiàn)走。

教師提示學(xué)生注意軌跡線(xiàn)的顏色與周?chē)伾牟顒e。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)運(yùn)動(dòng)會(huì)情境創(chuàng)設(shè)，喚醒學(xué)生情緒體驗(yàn)，激活學(xué)生思維，把學(xué)生帶入到問(wèn)題思考中來(lái)，引出所要學(xué)習(xí)的主要知識(shí)點(diǎn)。

2. ?任務(wù)分析

師：想一想，機(jī)器人如何能識(shí)別軌跡，從而沿著軌跡線(xiàn)行走呢？（板書(shū)：軌跡識(shí)別傳感器）

師：機(jī)器人如何能做到沿著軌跡線(xiàn)行走而不會(huì)偏離軌跡線(xiàn)呢？要想弄明白這個(gè)問(wèn)題，我們還得從了解軌跡識(shí)別傳感器開(kāi)始。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，把機(jī)器人循跡任務(wù)分解為兩個(gè)子任務(wù)，引出新知的學(xué)習(xí)，為學(xué)生探究機(jī)器人循跡技術(shù)提供方向指引。

3. ?自主學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)軌跡識(shí)別傳感器

教師出示自學(xué)任務(wù)：可以利用微課“認(rèn)識(shí)軌跡識(shí)別傳感器”、學(xué)案或課本P64-P66自主學(xué)習(xí)軌跡識(shí)別傳感器。

自學(xué)任務(wù)及要求：（1）軌跡識(shí)別傳感器有哪些構(gòu)成？（2）請(qǐng)說(shuō)出軌跡識(shí)別傳感器的功能，并在RC軟件界面對(duì)模塊進(jìn)行正確設(shè)置。（3）軌跡變量4個(gè)返回值分別代表與軌跡線(xiàn)有怎樣的位置關(guān)系？你是用何種方法記住它們的？（提示圖片策略和順口溜策略）

教師提問(wèn)自學(xué)情況。

師：盲道與我們走的道路有什么不同？盲人走盲道時(shí)，手中的棍子起到探測(cè)障礙物的作用，那么盲人的雙腳起到什么作用？它與軌跡識(shí)別傳感器的功能有什么相似之處？

盲人走盲道與軌跡識(shí)別傳感器工作原理類(lèi)比

圖片策略：

師：下列表達(dá)式寫(xiě)法正確的是？

A.軌跡變量1==0 ? B.軌跡變量=1

C.軌跡變量==1 ? ? ?D.1軌跡變量==1

設(shè)計(jì)意圖：考慮到學(xué)生學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)習(xí)慣、認(rèn)知風(fēng)格的差異，提供不同類(lèi)型的學(xué)習(xí)支架服務(wù)于學(xué)生的學(xué)。與學(xué)案、教材相比，微課通過(guò)視頻動(dòng)畫(huà)更生動(dòng)、形象、立體、逼真地展現(xiàn)了軌跡識(shí)別傳感器的工作原理，體現(xiàn)了其作為學(xué)生自主學(xué)習(xí)資源的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)實(shí)際生活中盲人走盲道的實(shí)例類(lèi)比軌跡識(shí)別傳感器的工作原理，加強(qiáng)理解。建議學(xué)生用順口溜和圖片策略學(xué)習(xí)知識(shí)，滲透學(xué)習(xí)方法。通過(guò)一道選擇題，提醒學(xué)生表達(dá)式的正確寫(xiě)法，與已經(jīng)學(xué)過(guò)的紅外避障變量表達(dá)式對(duì)比理解記憶，厘清易混淆知識(shí)點(diǎn)，突破難點(diǎn)。

4. ?頭腦風(fēng)暴

怎樣編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人沿著軌跡“走”呢？教師請(qǐng)各小組頭腦風(fēng)暴，討論編程思路，鼓勵(lì)學(xué)生利用思維導(dǎo)圖策略，最后由小組代表匯報(bào)結(jié)果。

教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)各組方案共同點(diǎn)：偏左，則右拐;偏右，則左拐;不偏的話(huà)就直行。

思維導(dǎo)圖策略示例

師：用什么模塊、怎樣實(shí)現(xiàn)機(jī)器人左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、直行功能？（引出高速電機(jī)與轉(zhuǎn)彎模塊的區(qū)別）

教師雙手模擬車(chē)輪游戲，啟發(fā)學(xué)生如何設(shè)置高速電機(jī)模塊。

（1）下列哪種設(shè)置可以讓機(jī)器人執(zhí)行右轉(zhuǎn)動(dòng)作？

A.左速2，右速8 ? ?B.左速0，右速10

C.左速10，右速0 ? D.左速10，右速10

討論總結(jié)出軌跡變量返回值與機(jī)器人執(zhí)行動(dòng)作的關(guān)系。（板書(shū)）

（2）當(dāng)軌跡變量==2時(shí)，機(jī)器人在什么位置，將如何行動(dòng)？

A.機(jī)器人在軌跡線(xiàn)上，需直行;B.機(jī)器人在軌跡線(xiàn)右側(cè)，需左轉(zhuǎn);C.機(jī)器人在軌跡線(xiàn)的左側(cè)，需右轉(zhuǎn);D.沒(méi)有檢測(cè)到軌跡線(xiàn)，需轉(zhuǎn)圈去找。

師生整理總結(jié)編程思路。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)頭腦風(fēng)暴，打開(kāi)學(xué)生思維的大門(mén)，碰撞智慧火花，滲透“先思后行”解決問(wèn)題的思想。運(yùn)用思維導(dǎo)圖策略滲透學(xué)習(xí)方法。通過(guò)雙手模擬車(chē)輪游戲，幫助學(xué)生理解如何設(shè)置高速電機(jī)以實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和直行功能，突破難點(diǎn)。通過(guò)一道選擇題深化鞏固理解高速電機(jī)設(shè)置。最后總結(jié)完善思維過(guò)程，理清思路，為實(shí)施編程做充分鋪墊。

5. ?程序設(shè)計(jì)

探究任務(wù)：根據(jù)任務(wù)分析方案或思路，完成機(jī)器人走軌跡程序設(shè)計(jì)。

鼓勵(lì)學(xué)生先獨(dú)立設(shè)計(jì)程序。最先完成程序的學(xué)生，當(dāng)“小老師”幫助本組有困難的同學(xué)。有困難的同學(xué)也可以自行觀看微課來(lái)學(xué)習(xí)。教師巡回指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)程序，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，適時(shí)個(gè)別評(píng)價(jià)，并就發(fā)現(xiàn)的共性問(wèn)題進(jìn)一步講解。鼓勵(lì)學(xué)生自愿上臺(tái)演示，適時(shí)評(píng)價(jià)。

設(shè)計(jì)意圖：小組內(nèi)互幫互助，組長(zhǎng)起到協(xié)調(diào)示范作用，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)?！靶±蠋煛薄拔⒄n”策略體現(xiàn)了教學(xué)差異分層。微課滿(mǎn)足了個(gè)體差異化學(xué)習(xí)需求。

6. ?深化拓展

拓展任務(wù)：機(jī)器人在循跡時(shí)，如果前方軌跡出現(xiàn)了障礙物，機(jī)器人如何能避開(kāi)障礙物再次回到軌跡呢？

請(qǐng)同學(xué)們嘗試修改程序，進(jìn)入仿真環(huán)境調(diào)試。

設(shè)計(jì)意圖：任務(wù)難度遞增，為能力強(qiáng)的學(xué)生提供深化探究的空間;體現(xiàn)了差異分層、關(guān)注每位學(xué)生發(fā)展的理念。

7. ?評(píng)價(jià)展示

小組代表展示程序及仿真效果，師生評(píng)價(jià)、組間評(píng)價(jià)、代表點(diǎn)評(píng)貫穿始終。根據(jù)小組得分，師生評(píng)選出優(yōu)勝小組;根據(jù)個(gè)人評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行自我評(píng)價(jià)。

設(shè)計(jì)意圖：評(píng)價(jià)主體的多元化有助于團(tuán)隊(duì)意識(shí)的培養(yǎng)，有助于學(xué)生自我反思和發(fā)展。

8. ?課堂小結(jié)

師：循跡技術(shù)能幫助我們解決很多讓機(jī)器自動(dòng)按照指定路線(xiàn)行走的問(wèn)題，在生產(chǎn)和運(yùn)輸中有著廣泛的應(yīng)用。在揭秘了機(jī)器人的循跡技術(shù)后，大家是不是還有很多想法呢？歡迎大家登錄班級(jí)微博群、微信群或者QQ群，在網(wǎng)上發(fā)布你的觀點(diǎn)和想法，和其他同學(xué)進(jìn)一步分享、探討和交流！

教學(xué)反思

機(jī)器人程序設(shè)計(jì)教學(xué)應(yīng)該教給學(xué)生什么？絕不僅僅是把程序圖完成，在仿真界面運(yùn)行成功就行了。更為重要的是對(duì)學(xué)生思維的訓(xùn)練，特別是教給學(xué)生在面對(duì)陌生領(lǐng)域問(wèn)題時(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。具體如何在課堂教學(xué)中實(shí)施呢？本節(jié)課不是由教師講出編程思路，學(xué)生按照教師的思路或者課本思路將程序補(bǔ)充完整，在仿真環(huán)境運(yùn)行成功即可;而是從任務(wù)分析展開(kāi)，引導(dǎo)學(xué)生利用學(xué)習(xí)資源自主學(xué)習(xí)新知，利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行小組頭腦風(fēng)暴，將大任務(wù)分解為子任務(wù)，在此基礎(chǔ)上剝洋蔥式地分解、分析、解決問(wèn)題，到最后形成編程思路。之后才是具體的編程實(shí)施，注重學(xué)生思維訓(xùn)練，注重問(wèn)題解決能力目標(biāo)的達(dá)成。

新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的過(guò)程與方法，本節(jié)課很好地向?qū)W生滲透了學(xué)習(xí)策略意識(shí)，如在講解軌跡變量4個(gè)返回值與軌跡線(xiàn)位置關(guān)系時(shí)所探討的圖片策略和順口溜策略等。

如何檢驗(yàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)情況？除了提問(wèn)學(xué)生，還可以通過(guò)題目設(shè)計(jì)來(lái)厘清易混易錯(cuò)知識(shí)點(diǎn)，鞏固理解，加深記憶，突破重難點(diǎn)。實(shí)踐證明：與檢測(cè)題目通常放在新課結(jié)尾相比，本節(jié)課新知學(xué)習(xí)過(guò)程中幾道題目的設(shè)計(jì)和運(yùn)用恰到好處地對(duì)易錯(cuò)易混知識(shí)點(diǎn)起到了警示、強(qiáng)化作用。在本節(jié)課中，微課一方面作為學(xué)生自主學(xué)習(xí)的資源，通過(guò)視頻動(dòng)畫(huà)更生動(dòng)、形象、立體、逼真地展現(xiàn)了新知軌跡識(shí)別傳感器的工作原理，與學(xué)案、課本這些學(xué)習(xí)資源相比，學(xué)生學(xué)習(xí)效率更高，效果更好，其優(yōu)勢(shì)明顯;另一方面作為分層教學(xué)資源，微課可以高效再現(xiàn)知識(shí)重難點(diǎn)以及操作細(xì)節(jié)，對(duì)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)起到了很好的支持作用。學(xué)生個(gè)性化差異是客觀存在的，特別是在一個(gè)班級(jí)幾十名學(xué)生一位教師的狀況下，教師無(wú)暇顧及每位有困難的學(xué)生時(shí)，微課可以幫助學(xué)生越過(guò)障礙，繼續(xù)前行。當(dāng)然，關(guān)于微課其他方面的運(yùn)用還是有待進(jìn)一步實(shí)踐挖掘的。

（作者單位：廣東深圳市龍崗區(qū)平湖街道外國(guó)語(yǔ)學(xué)校）