《會(huì)聽(tīng)聲音的機(jī)器人》教學(xué)設(shè)計(jì)

黃若琳

● 教材分析

本課選自粵教版信息技術(shù)教材第三冊(cè)（下）第七課，是在學(xué)生已學(xué)習(xí)編寫(xiě)“自動(dòng)避障機(jī)器人”“尋光機(jī)器人”程序編寫(xiě)的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)應(yīng)用“聲音傳感器”編寫(xiě)“會(huì)聽(tīng)聲音的機(jī)器人”程序。承上聯(lián)系并復(fù)習(xí)了“條件判斷”“永久循環(huán)”等程序模塊，啟下初識(shí)“聲音傳感器”的構(gòu)造及其工作原理，并嘗試編寫(xiě)“會(huì)聽(tīng)聲音的機(jī)器人”程序。這節(jié)課重構(gòu)了教材聽(tīng)聲音往前走的設(shè)置，設(shè)定了動(dòng)畫(huà)情境，將實(shí)際生活問(wèn)題與編程應(yīng)用深度融合，既能學(xué)習(xí)到編程思維及操作方法又能解決實(shí)際問(wèn)題，體現(xiàn)了信息學(xué)科的實(shí)用性、可用性。

● 學(xué)情分析

五年級(jí)的學(xué)生對(duì)信息技術(shù)課總是充滿好奇與期待，他們期待著能夠動(dòng)手編寫(xiě)程序，這能給予他們無(wú)限的滿足感和榮譽(yù)感，但存在過(guò)度依賴書(shū)本內(nèi)容，將書(shū)本程序照搬到計(jì)算機(jī)上，缺乏思考的問(wèn)題。學(xué)生因問(wèn)題、興趣啟發(fā)而學(xué)，不是因知識(shí)點(diǎn)而學(xué)。設(shè)計(jì)有趣的學(xué)習(xí)活動(dòng)能夠讓學(xué)生積極進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，呈現(xiàn)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題或程序編寫(xiě)易錯(cuò)點(diǎn)更能激發(fā)其思考力、問(wèn)題解決能力。

● 教學(xué)目標(biāo)與要求

知識(shí)與技能目標(biāo)：了解聲音傳感器的基本組成及工作原理，理解聲音變量表達(dá)式的含義，熟練應(yīng)用“永久循環(huán)”“條件判斷”模塊，嘗試編寫(xiě)“聲控路燈”機(jī)器人程序。

過(guò)程與方法目標(biāo)：從機(jī)器人功能需求分析出發(fā)，了解聲音傳感器的工作原理，掌握會(huì)聽(tīng)聲音的機(jī)器人的程序設(shè)計(jì)方法。通過(guò)編寫(xiě)及仿真模擬機(jī)器人程序，熟練應(yīng)用傳感器、永久循環(huán)、條件判斷、輸出等模塊，在過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題原因并修正機(jī)器人程序參數(shù)。

情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：在完成不同的情境任務(wù)的過(guò)程中體會(huì)設(shè)計(jì)多功能機(jī)器人的樂(lè)趣，感受使用機(jī)器人給生活帶來(lái)的便利。

● 教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

重點(diǎn)：理解用“條件判斷”模塊編寫(xiě)程序及聲音變量表達(dá)式的含義，掌握編寫(xiě)機(jī)器人聽(tīng)聲音程序的方法，學(xué)會(huì)搭建與調(diào)試會(huì)聽(tīng)聲音的機(jī)器人的方法和技巧。

難點(diǎn)：能夠在編寫(xiě)、仿真模擬、測(cè)試機(jī)器人程序時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在問(wèn)題的原因，并且有針對(duì)性地修改程序參數(shù)。

● 教學(xué)過(guò)程

1.創(chuàng)設(shè)情境，激趣引題

師：（拿起手機(jī)說(shuō)“hey，siri，幫我訂一個(gè)下午三點(diǎn)的鬧鐘”）同學(xué)們，老師剛才通過(guò)語(yǔ)音指令就定了鬧鐘，設(shè)想一下：“如果家里的一切設(shè)備都可以用聲音控制，我們的生活會(huì)是什么樣？”（播放視頻）視頻中你們看到了哪些會(huì)聽(tīng)聲音的機(jī)器人？這些設(shè)備之所以能聽(tīng)到聲音是因?yàn)榫邆淠膫€(gè)組件？

生：會(huì)聽(tīng)聲音的門(mén)、收音機(jī)、燈、果汁機(jī)、顯示屏等。因?yàn)橛新曇魝鞲衅?，所以設(shè)備能聽(tīng)到聲音。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生切身感受到會(huì)聽(tīng)聲音的機(jī)器人其實(shí)就在身邊，吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，自然而然地引出學(xué)習(xí)主題——對(duì)聲音傳感器的探索。

2.學(xué)生主體，初探新知

活動(dòng)一：cosplay小小售賣員

師：今天我們來(lái)舉辦一場(chǎng)cosplay秀，在座的每一位都是班級(jí)里的“小小售貨員”，誰(shuí)愿意上臺(tái)給其他同學(xué)介紹一下你們家2021年最新款聲音傳感器？

生：聲音傳感器由“聲音探頭”“可調(diào)電阻”“探測(cè)指示燈”組成，其中“聲音探頭”是用來(lái)感應(yīng)外界聲音的，“探測(cè)指示燈”會(huì)在有聲音時(shí)亮起，通過(guò)調(diào)節(jié)“可調(diào)電阻”可以調(diào)節(jié)聲音傳感器的靈敏度。

活動(dòng)二：看圖講科學(xué)

師：請(qǐng)大家觀察如圖1給出的提示，結(jié)合之前學(xué)習(xí)的“紅外避障傳感器”的工作原理，誰(shuí)能夠用簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言，描述一下聲音傳感器是如何工作的呢？

生：聲音傳感器感應(yīng)到外界聲音時(shí)，會(huì)亮起紅燈，并傳輸相應(yīng)的電信號(hào)“1”給微電腦。

師：那外界沒(méi)有聲音時(shí)，聲音傳感器還工作嗎？

生：不工作了?。ㄋ妓骱?，回答說(shuō)沒(méi)有聲音也會(huì)工作，傳輸電信號(hào)“0”）

設(shè)計(jì)意圖：教師引導(dǎo)學(xué)生在自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，完成學(xué)習(xí)活動(dòng)、學(xué)習(xí)任務(wù)，初識(shí)新知。教師預(yù)知易錯(cuò)點(diǎn)、知識(shí)盲區(qū)，并幫助學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)知，掃除盲區(qū)。學(xué)生在鍛煉其語(yǔ)言表達(dá)能力的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加深對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的理解。

3.任務(wù)探究，重點(diǎn)突破

師：阿衰同學(xué)家門(mén)口新安裝了“聲控路燈”，他很好奇它是如何工作的。我們通過(guò)視頻看一下，阿衰家的聲控路燈具有什么功能？嘗試著幫助阿衰分析出“聲控路燈”的算法程序流程圖。

學(xué)生觀看樓道聲控?zé)粞菔疽曨l，填寫(xiě)“聲控路燈”程序算法流程圖（如圖2）。

師：有一半的同學(xué)在流程圖上進(jìn)行了修改，將“是”選項(xiàng)后的空格由“高速電機(jī)”改成“彩燈（開(kāi)）”，將“否”選項(xiàng)后的空格由“高速電機(jī)”改成“彩燈（關(guān)）”。為什么會(huì)有這一改變呢？

生：因?yàn)椤奥暱芈窡簟笔牵ǚ瘢┯陕曇糸_(kāi)啟（關(guān)閉）燈泡，而不是高速電機(jī)行走（停止）。

師：修正流程圖后，請(qǐng)大家嘗試編寫(xiě)“聲控路燈”程序，記錄下你遇到的問(wèn)題，再請(qǐng)其他同學(xué)幫忙解答。

學(xué)生記錄問(wèn)題：①程序存在無(wú)法識(shí)別語(yǔ)句、無(wú)法運(yùn)行的問(wèn)題。②在仿真模擬時(shí)，機(jī)器人不亮燈。解答：

①程序中條件判斷沒(méi)填寫(xiě)或者填錯(cuò)了，可以填“聲音變量==1”。②有多種可能性，可能是機(jī)器人沒(méi)有放在聲源范圍內(nèi)，也可能是彩燈的屬性沒(méi)有設(shè)置顏色。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)觀察視頻分析程序算法流程圖，將抽象問(wèn)題具體化，培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題分析能力，進(jìn)一步理清思路;引導(dǎo)學(xué)生由發(fā)現(xiàn)問(wèn)題到解決問(wèn)題，呈現(xiàn)問(wèn)題引發(fā)思考并在分析問(wèn)題過(guò)程中突破教學(xué)重難點(diǎn)。

4.理實(shí)結(jié)合，機(jī)器調(diào)試

師：請(qǐng)同學(xué)把程序?qū)氲綑C(jī)器人里，測(cè)試一下是不是可以實(shí)現(xiàn)“阿衰家聲控路燈的功能”。

兩位學(xué)生上臺(tái)操作（其他同學(xué)通過(guò)投屏直播觀看操作過(guò)程）：將聲音傳感器插入P1端口，彩燈插入P2端口，用數(shù)據(jù)線將微電腦與計(jì)算機(jī)相連。

師：下面到了見(jiàn)證奇跡的時(shí)刻！打開(kāi)開(kāi)關(guān)，燈亮了，成功了嗎？燈是亮了，可是阿衰拍掌一次，能從一樓走到二樓嗎？不能的話怎么辦？

生：加入“延時(shí)”模塊，讓燈亮的時(shí)間加長(zhǎng)一點(diǎn)。

設(shè)計(jì)意圖：在條件允許的情況下，避免紙上談兵，將程序編程與機(jī)器人相結(jié)合，呈現(xiàn)真實(shí)問(wèn)題，引發(fā)真實(shí)思考，用知識(shí)解決生活實(shí)際問(wèn)題，達(dá)到教育教學(xué)的目的。

5.拓展提升，思維訓(xùn)練

師：設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人沒(méi)什么了不起，但是如果能從一個(gè)機(jī)器人改造成無(wú)數(shù)個(gè)機(jī)器人就了不得了。如果只更換“聲控路燈”程序中一類模塊，你能不能把它變成其他功能的機(jī)器人？

生：將聲音傳感器換成紅外避障傳感器就可以實(shí)現(xiàn)遇到障礙物亮燈;將聲音傳感器換成光感傳感器就可以在感覺(jué)到?jīng)]光的時(shí)候亮燈;將聲音傳感器換成溫度傳感器就可以在溫度過(guò)高時(shí)亮燈。將燈泡換成高速電機(jī)就可以聽(tīng)到聲音行走;將燈泡換成音樂(lè)就可以聽(tīng)到聲音播放音樂(lè)等。

設(shè)計(jì)意圖：一題多解，一題多變，讓學(xué)生在編制一個(gè)機(jī)器人的過(guò)程中學(xué)會(huì)編制一類機(jī)器人。感受思維的力量，延伸學(xué)生好奇心、想象力、操作能力。

6.小結(jié)（略）

● 教學(xué)反思

本節(jié)課采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、問(wèn)題驅(qū)動(dòng)法，將研究與實(shí)踐相結(jié)合，既驗(yàn)證理論的有效性，也指導(dǎo)了實(shí)踐操作。首先，通過(guò)情境創(chuàng)設(shè)將高科技智能生活展示在學(xué)生眼前，引發(fā)學(xué)生的好奇心和探知欲望，過(guò)渡到學(xué)習(xí)主題。通過(guò)“cosplay小小售貨員”“看圖講科學(xué)”兩項(xiàng)活動(dòng)，讓學(xué)生成為課堂的主體，學(xué)生帶領(lǐng)學(xué)生去認(rèn)識(shí)“聲音傳感器”的基礎(chǔ)構(gòu)造及其工作原理，教師作為課堂的主導(dǎo)者，指引學(xué)生何時(shí)討論、何時(shí)上臺(tái)展示，提出存疑點(diǎn)讓學(xué)生再次思考討論及總結(jié)。然后，設(shè)置探究性任務(wù)“觀看趣味視頻，將生活實(shí)際問(wèn)題與機(jī)器人編程學(xué)習(xí)聯(lián)系在一起，由抽象到具體，嘗試應(yīng)用聲音傳感器編寫(xiě)聲控路燈程序”。應(yīng)用“一題多解、一題多變”的思想，讓學(xué)生通過(guò)改造程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的不同功能，更深刻地理解程序編寫(xiě)的意義和應(yīng)用。最后，觀看視頻升華主題，學(xué)生可以認(rèn)識(shí)到技術(shù)在給人類生活帶來(lái)便利的同時(shí)也帶來(lái)了危害，一方面要理解事物的兩面性，另一方面要有意識(shí)地鞭策自己去努力優(yōu)化技術(shù)，為社會(huì)做出貢獻(xiàn)。

點(diǎn)評(píng)

本節(jié)課，黃老師針對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)和計(jì)算思維的發(fā)展性目標(biāo)，對(duì)教材進(jìn)行了重構(gòu)，從具體到抽象，化難為易，以簡(jiǎn)駕繁，突破難點(diǎn)，符合學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)狀況。課堂各環(huán)節(jié)都設(shè)置了多樣化的練習(xí)，科學(xué)合理有效地培養(yǎng)學(xué)生自主探究和創(chuàng)新能力的發(fā)展。采用動(dòng)畫(huà)情境，激發(fā)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生自主探索求知，通過(guò)合作交流完成任務(wù)。這種將實(shí)際生活問(wèn)題與編程應(yīng)用深度融合的形式，既能培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，又能讓學(xué)生用所學(xué)知識(shí)來(lái)解決實(shí)際生活問(wèn)題。課堂高效有活力，達(dá)到了讓學(xué)生學(xué)以致用的目標(biāo)。

本節(jié)課重點(diǎn)突出，目標(biāo)全面、準(zhǔn)確、具體，布局合理，設(shè)計(jì)各種教學(xué)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，有條理地將舊知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用，從而引出新知。課堂設(shè)計(jì)突出了以學(xué)生為本、全面培養(yǎng)學(xué)生素養(yǎng)、自主合作探究學(xué)習(xí)的理念。新課程強(qiáng)調(diào)“應(yīng)尊重學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的獨(dú)特體驗(yàn)”以及“注重情境創(chuàng)設(shè)，聚焦應(yīng)用實(shí)踐”。黃老師在這節(jié)課中設(shè)計(jì)的“cosplay小小售貨員”“看圖講科學(xué)”等活動(dòng)，讓學(xué)生動(dòng)口、動(dòng)手、動(dòng)腦，主動(dòng)參與教學(xué)過(guò)程，學(xué)生在活潑輕松的氛圍中自動(dòng)進(jìn)入學(xué)科認(rèn)知情境，聯(lián)系生活實(shí)際，突破難點(diǎn)，體現(xiàn)了教師扎實(shí)過(guò)硬的專業(yè)能力，有利于激發(fā)學(xué)生動(dòng)腦思考，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

總之，這節(jié)課教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)完整有序，既體現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)、知識(shí)點(diǎn)，又注意突出學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)，體現(xiàn)出教學(xué)民主的特點(diǎn)，具有啟發(fā)性，有助于培養(yǎng)學(xué)生良好的品質(zhì)。