《循跡機(jī)器人中的灰度傳感器》信息化課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

范昭君

摘要：本文以《循跡機(jī)器人中的灰度傳感器》作為項(xiàng)目實(shí)施的載體，從教學(xué)模式、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)手段、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)整體設(shè)計(jì)過(guò)程等方面闡述了該項(xiàng)目的整體實(shí)施過(guò)程，其主要教學(xué)特色是采用課程教學(xué)網(wǎng)站、藍(lán)墨云班課教學(xué)平臺(tái)、微課視頻、動(dòng)畫(huà)模擬等多種信息化教學(xué)手段，在課堂設(shè)計(jì)中突出學(xué)生的主體作用，采用小老師講解重難點(diǎn)的方式，激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。教學(xué)評(píng)價(jià)方面，采用手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)教師點(diǎn)對(duì)點(diǎn)評(píng)價(jià)、學(xué)生投票互評(píng)等多種評(píng)價(jià)模式，更加有效地對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控和評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：信息化課堂教學(xué)設(shè)計(jì)；翻轉(zhuǎn)課堂；微課視頻

《機(jī)器人制作與編程》以創(chuàng)意之星機(jī)器人為項(xiàng)目實(shí)施載體，采用一體化教學(xué)模式，將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)融合。本次選取一節(jié)課《循跡機(jī)器人中的灰度傳感器》（45分鐘）作為信息化課堂教學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究。與傳統(tǒng)的教學(xué)相比較，本節(jié)課程的設(shè)計(jì)既有以下特點(diǎn)：（1）提高學(xué)生課堂參與度，調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力；在課堂教學(xué)過(guò)程中促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，小組同學(xué)協(xié)助學(xué)習(xí)能力以及以學(xué)生為主體的教學(xué)模式的完美融合；（2）學(xué)生獲取信息的方式更加多樣化，例如：課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站、藍(lán)墨云班課上發(fā)布的學(xué)習(xí)資料、微課、互聯(lián)網(wǎng)等等，促使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者；（3）在課堂上測(cè)試課堂的學(xué)習(xí)要點(diǎn)，及時(shí)解決學(xué)生的困惑；（4）信息流動(dòng)性、完整性好，能雙向交互。

1課程教學(xué)模式

《機(jī)器人制作與編程》課程遵循“工學(xué)結(jié)合、行動(dòng)導(dǎo)向”及“教、學(xué)、做”一體化模式，通過(guò)基于工作過(guò)程一體化的教學(xué)模式，“以項(xiàng)目為主線、以任務(wù)為引領(lǐng)，以情境為依托，以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)”，將“師傅帶徒弟”的教學(xué)方法與“老師教學(xué)生”的教學(xué)方法完美融合，形成以學(xué)生為主體、學(xué)生自主協(xié)作、發(fā)現(xiàn)解決問(wèn)題的新型教學(xué)模式，不僅極大地提高了課堂效率，也極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

課程在2個(gè)學(xué)習(xí)情境下又設(shè)置多個(gè)子情境，子情境中分若干任務(wù)。采用‘拋錨牽引”式布置學(xué)習(xí)任務(wù)，由教師提供解決問(wèn)題的線索，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)知識(shí)，克服困難，完成任務(wù)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中獲取樂(lè)趣。學(xué)生在完成任務(wù)時(shí)，團(tuán)隊(duì)一般由2～4人組成，協(xié)作學(xué)習(xí)。針對(duì)任務(wù)采用張貼法、頭腦風(fēng)暴法等多種形式各抒己見(jiàn)，共同討論研究解決問(wèn)題的辦法，提高學(xué)生任務(wù)完成的參與度，加深學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解，完成任務(wù)后，由企業(yè)專家在線點(diǎn)評(píng)，做到理論聯(lián)系實(shí)際，實(shí)驗(yàn)室與工廠實(shí)際的有機(jī)結(jié)合。整個(gè)教學(xué)以賽促學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)習(xí)好的學(xué)生參加中國(guó)機(jī)器人大賽，在真實(shí)比賽中，加深理解。在一體化教學(xué)過(guò)程中可以直接反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。通過(guò)“雙元教學(xué)監(jiān)控，多元考核評(píng)價(jià)”，可以全面綜合的對(duì)學(xué)生的“知、能、技”進(jìn)行綜合客觀的考評(píng)。

2教學(xué)設(shè)計(jì)思路

2.1教學(xué)內(nèi)容

《循跡機(jī)器人》是《機(jī)器人制作與編程》課程里智能機(jī)器人部分的第一個(gè)項(xiàng)目，項(xiàng)目實(shí)施主要包括2個(gè)階段：第一階段是機(jī)器人結(jié)構(gòu)搭建，旨在提升學(xué)生機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及軟件熟悉等方面；第二階段是循跡機(jī)器人項(xiàng)目，側(cè)重點(diǎn)為灰度傳感器的工作原理、基本特性、查詢、傳感器的安裝及循跡策略的設(shè)計(jì)。

2.2教學(xué)目標(biāo)

本節(jié)課程的知識(shí)目標(biāo)是：（1）掌握灰度傳感器的概念；（2）掌握灰度傳感器的組成；（3）掌握灰度傳感器的工作原理。制定的技能目標(biāo)是：（1）具有傳感器查詢能力；（2）具有傳感器安裝的能力；（3）具有循跡機(jī)器人總體策略設(shè)計(jì)的能力；（4）具有northstar軟件使用的能力；（5）具有軟硬件聯(lián)調(diào)的能力；職業(yè)素養(yǎng)目標(biāo)是：（1）使學(xué)生具有團(tuán)隊(duì)合作能力；（2）培養(yǎng)學(xué)生收集信息的能力；（3）培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作溝通的能力。

2.3教學(xué)方法

在教學(xué)內(nèi)容的實(shí)施方面主要采用以下6種教學(xué)方式：

（1）自主學(xué)習(xí)法

通過(guò)在課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站、QQ群文件里上傳的課程預(yù)習(xí)資料及測(cè)試題，讓學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)、藍(lán)墨云班課教學(xué)平臺(tái)等多種方式自主學(xué)習(xí)，尋找問(wèn)題的答案及解決辦法，然后小組討論得出結(jié)論。上課過(guò)程以學(xué)生為主體，通過(guò)學(xué)生講解及提出的問(wèn)題，逐個(gè)解答，引導(dǎo)學(xué)生，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。

（2）頭腦風(fēng)暴法

課程任務(wù)的引出、項(xiàng)目的計(jì)劃等都大量運(yùn)用頭腦風(fēng)暴法，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，引導(dǎo)學(xué)生參與到項(xiàng)目中，有效提高教學(xué)效率。

（3）任務(wù)驅(qū)動(dòng)法

課程設(shè)置以傳感器的概念、組成、工作原理及基本特性為主線，以任務(wù)為導(dǎo)向，以學(xué)生為主體，以機(jī)器人為項(xiàng)目實(shí)施載體，通過(guò)視頻引入激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，分析視頻，明確任務(wù)目標(biāo)；通過(guò)完成任務(wù)的具體實(shí)踐，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施，學(xué)生既學(xué)會(huì)了實(shí)踐技能，又掌握與此相關(guān)的理論知識(shí)。

（4）現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法

該項(xiàng)目的教學(xué)在工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行，以創(chuàng)意之星套件為研究對(duì)象，以學(xué)生活動(dòng)為主體的教學(xué)方法。培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

（5）對(duì)比分析法

指導(dǎo)每組學(xué)生將其設(shè)計(jì)結(jié)果現(xiàn)場(chǎng)演示，在場(chǎng)學(xué)生提出問(wèn)題，組員解答，相互學(xué)習(xí)，加深學(xué)生對(duì)該項(xiàng)目的理解，為進(jìn)一步優(yōu)化指引方向。

（6）分?jǐn)?shù)激勵(lì)法

考核成績(jī)是將教學(xué)質(zhì)量提高的重要手段，能夠很好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。因此，在課程教學(xué)過(guò)程中，對(duì)表現(xiàn)優(yōu)異的小組和同學(xué)適當(dāng)加分，對(duì)積極回答問(wèn)題并正確的同學(xué)加分，對(duì)有創(chuàng)新點(diǎn)的同學(xué)加分。

3教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

3.1課前準(zhǔn)備

在課前要求學(xué)生通過(guò)課程網(wǎng)站和藍(lán)墨云班課教學(xué)平臺(tái)，自學(xué)并了解：（1）復(fù)習(xí)回顧上節(jié)課搭建機(jī)器人的基本機(jī)構(gòu)；（2）學(xué)習(xí)灰度傳感器的基本原理；（3）完成課前預(yù)習(xí)測(cè)試；（4）本節(jié)課程的教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)；（5）采用預(yù)習(xí)視頻《循跡機(jī)器人》，使學(xué)生提前對(duì)教學(xué)項(xiàng)目有一個(gè)形象具體的認(rèn)知。

3.2課程實(shí)施

本節(jié)課集體教學(xué)過(guò)程中的實(shí)踐分布具體為：復(fù)習(xí)分享（6分鐘）→新課引入（8分鐘）→知識(shí)要點(diǎn)（8分鐘）→任務(wù)實(shí)施（14分鐘）→總結(jié)拓展（4分鐘）。endprint

3.2.1復(fù)習(xí)分享

在課前要求學(xué)生通過(guò)課程網(wǎng)站和藍(lán)墨云班課教學(xué)平臺(tái)給學(xué)生發(fā)布了預(yù)習(xí)資料和預(yù)習(xí)任務(wù)，通過(guò)網(wǎng)站查看預(yù)習(xí)用時(shí)及預(yù)習(xí)效果，在課堂上，每組學(xué)生提出預(yù)習(xí)中存在的問(wèn)題。

3.2.2新課引入

通過(guò)播放‘百度無(wú)人駕駛汽車”的新聞報(bào)道，引出本次項(xiàng)目的主要任務(wù)及循跡機(jī)器人現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。幫助學(xué)生清晰任務(wù)要點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。給出實(shí)驗(yàn)室中搭建的循跡場(chǎng)地，播放上屆學(xué)生優(yōu)秀作品視頻：循跡機(jī)器人，并分析循跡任務(wù)，讓學(xué)生明確任務(wù)目標(biāo)。

3.2.3知識(shí)要點(diǎn)

本次課程的重點(diǎn)內(nèi)容采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式，知識(shí)要點(diǎn)（灰度傳感器的概念、灰度傳感器工作原理）由學(xué)生扮演小老師講解，小老師講解完后，老師指出存在的問(wèn)題，并總結(jié)灰度傳感器的特性。最后通過(guò)翻牌游戲完成課堂小測(cè)。

3.2.4任務(wù)實(shí)施

本次課程的教學(xué)任務(wù)主要有三個(gè)，都是由藍(lán)墨云班課教學(xué)平臺(tái)發(fā)布的，任務(wù)一是傳感器的查詢，學(xué)生自主學(xué)習(xí)平臺(tái)的微課視頻，完成傳感器查詢?nèi)蝿?wù)。任務(wù)二是指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)PPt完成傳感器的安裝；任務(wù)三是設(shè)計(jì)循跡策略，編程，編譯下載運(yùn)行，調(diào)試循跡機(jī)器人。

3.2.5總結(jié)拓展

學(xué)生完成教學(xué)任務(wù)后，上傳至微信平臺(tái)，微信連線企業(yè)專家進(jìn)行作品點(diǎn)評(píng)，指出項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中存在的問(wèn)題，教師對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)。學(xué)生、老師通過(guò)微信公眾號(hào)投票窗口，選出今天的優(yōu)秀組員及優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)。

3.2.6教學(xué)總結(jié)

總結(jié)本節(jié)課內(nèi)容，通過(guò)移動(dòng)教學(xué)平臺(tái)布置本節(jié)課后作業(yè)，在課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站和移動(dòng)教學(xué)平臺(tái)發(fā)布下節(jié)課預(yù)習(xí)任務(wù)。

4總結(jié)

《循跡機(jī)器人》是《機(jī)器人制作與編程》課程里智能機(jī)器人部分的第一個(gè)項(xiàng)目，項(xiàng)目實(shí)施主要包括2個(gè)階段：第一階段是機(jī)器人結(jié)構(gòu)搭建，旨在提升學(xué)生機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及軟件熟悉等方面；第二階段是循跡機(jī)器人項(xiàng)目，側(cè)重點(diǎn)為灰度傳感器的工作原理、基本特性、查詢、傳感器的安裝及循跡策略的設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目知識(shí)點(diǎn)較多，內(nèi)容相對(duì)比較繁瑣，因此，需要小組同學(xué)的明確任務(wù)分工，也需要組員及時(shí)交流和溝通，這一切都是保證項(xiàng)目正常進(jìn)行的有力條件。

本次課程教學(xué)設(shè)計(jì)特色有以下幾點(diǎn)：

（1）課題典型，目標(biāo)明確：以學(xué)生實(shí)際情況出發(fā)，針對(duì)傳感器基本原路理論性較強(qiáng)的環(huán)節(jié)，通過(guò)項(xiàng)目化教學(xué)，從原理到選取再到應(yīng)用，通過(guò)多種手段，使其加深理解并掌握。

（2）教學(xué)設(shè)計(jì)新穎：通過(guò)視頻播放激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，通過(guò)多種教學(xué)方法結(jié)合使用，掌握循跡機(jī)器人傳感器的原理、安裝及應(yīng)用過(guò)程，教學(xué)過(guò)程完整。

（3）信息化資源使用：微信互動(dòng)、公眾號(hào)、QQ群、課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站、多媒體演示、視頻播放及做游戲相結(jié)合，學(xué)習(xí)氛圍輕松有趣，寓教于樂(lè)。endprint