微課助力高效信息技術課堂

王相瑞

本課節選自廣東高等教育出版社《信息技術》七年級下冊B版第二章“智能機器人程序設計初步”第七節“制作循跡機器人”。主要知識點是利用軌跡識別傳感器、多重判斷的選擇結構實現“機器人自動按軌跡線行走”的程序。這節課旨在激發學生學習、探索機器人技術的興趣，在積極探索問題的過程中，養成善于思考分析、歸納總結、動手創新的習慣和能力。

通過前面的學習，學生學會了畫流程圖、認識循環結構和選擇結構、仿真界面調試等知識，具備了基本的編寫程序的能力。但是根據不同的情境靈活運用所學知識進行編程和調試的技巧還不熟練。通過本課的程序流程分析，鞏固算法設計、循環結構、選擇結構、多重判斷、仿真調試等知識并進行綜合運用。通過一個新的傳感器——軌跡識別傳感器的學習，進一步理解傳感器在機器人技術中的作用和應用。

教學目標

知識與技能：初步了解軌跡識別傳感器的構成和工作原理，能夠編寫出“自動按軌跡行走的循跡機器人”程序并在仿真界面調試成功。

過程與方法：通過自主學習，小組合作探究，了解軌跡識別傳感器的構成和工作原理;通過圖片、順口溜策略，理解軌跡變量4個返回值的含義并能正確應用到程序編寫中;通過任務驅動、問題引導、小組討論、思維導圖策略，理清循跡機器人程序設計的思路，學會綜合使用循環結構和選擇結構編寫程序，體驗和感悟探究的一般過程。

情感、態度與價值觀：學會把大任務分解成多個子任務解決問題，培養編程思維;在探索過程中，善于思考和分析，并能歸納總結，體驗成功與失敗;在與他人交流中，感受創新的樂趣。

教學重點、難點

重點：理解軌跡識別傳感器4個返回值分別代表的含義;實現循跡機器人的程序設計。

難點：使用多重條件判斷讓機器人檢測軌跡識別傳感器的狀態，明確左轉、右轉和直行。

教學過程

1. ?激趣導入

播放視頻（學校正在進行長跑比賽，操場上你追我趕，加油聲此起彼伏，好熱鬧呀！突然出現了一個奇怪的運動員——機器人，它也來參加長跑了。）教師請學生觀察這個機器人有什么特點。（板書：探秘循跡機器人）

生：機器人沿著軌跡線走。

教師提示學生注意軌跡線的顏色與周圍顏色的差別。

設計意圖：通過運動會情境創設，喚醒學生情緒體驗，激活學生思維，把學生帶入到問題思考中來，引出所要學習的主要知識點。

2. ?任務分析

師：想一想，機器人如何能識別軌跡，從而沿著軌跡線行走呢？（板書：軌跡識別傳感器）

師：機器人如何能做到沿著軌跡線行走而不會偏離軌跡線呢？要想弄明白這個問題，我們還得從了解軌跡識別傳感器開始。

設計意圖：通過兩個關鍵問題，把機器人循跡任務分解為兩個子任務，引出新知的學習，為學生探究機器人循跡技術提供方向指引。

3. ?自主學習，認識軌跡識別傳感器

教師出示自學任務：可以利用微課“認識軌跡識別傳感器”、學案或課本P64-P66自主學習軌跡識別傳感器。

自學任務及要求：（1）軌跡識別傳感器有哪些構成？（2）請說出軌跡識別傳感器的功能，并在RC軟件界面對模塊進行正確設置。（3）軌跡變量4個返回值分別代表與軌跡線有怎樣的位置關系？你是用何種方法記住它們的？（提示圖片策略和順口溜策略）

教師提問自學情況。

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

盲人走盲道與軌跡識別傳感器工作原理類比

圖片策略：

師：下列表達式寫法正確的是？

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

設計意圖：考慮到學生學習方式、學習習慣、認知風格的差異，提供不同類型的學習支架服務于學生的學。與學案、教材相比，微課通過視頻動畫更生動、形象、立體、逼真地展現了軌跡識別傳感器的工作原理，體現了其作為學生自主學習資源的優勢。通過實際生活中盲人走盲道的實例類比軌跡識別傳感器的工作原理，加強理解。建議學生用順口溜和圖片策略學習知識，滲透學習方法。通過一道選擇題，提醒學生表達式的正確寫法，與已經學過的紅外避障變量表達式對比理解記憶，厘清易混淆知識點，突破難點。

4. ?頭腦風暴

怎樣編寫程序實現機器人沿著軌跡“走”呢？教師請各小組頭腦風暴，討論編程思路，鼓勵學生利用思維導圖策略，最后由小組代表匯報結果。

教師引導學生認識各組方案共同點：偏左，則右拐;偏右，則左拐;不偏的話就直行。

思維導圖策略示例

師：用什么模塊、怎樣實現機器人左轉、右轉、直行功能？（引出高速電機與轉彎模塊的區別）

教師雙手模擬車輪游戲，啟發學生如何設置高速電機模塊。

（1）下列哪種設置可以讓機器人執行右轉動作？

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

討論總結出軌跡變量返回值與機器人執行動作的關系。（板書）

（2）當軌跡變量==2時，機器人在什么位置，將如何行動？

A.機器人在軌跡線上，需直行;B.機器人在軌跡線右側，需左轉;C.機器人在軌跡線的左側，需右轉;D.沒有檢測到軌跡線，需轉圈去找。

師生整理總結編程思路。

設計意圖：通過頭腦風暴，打開學生思維的大門，碰撞智慧火花，滲透“先思后行”解決問題的思想。運用思維導圖策略滲透學習方法。通過雙手模擬車輪游戲，幫助學生理解如何設置高速電機以實現左轉、右轉和直行功能，突破難點。通過一道選擇題深化鞏固理解高速電機設置。最后總結完善思維過程，理清思路，為實施編程做充分鋪墊。

5. ?程序設計

探究任務：根據任務分析方案或思路，完成機器人走軌跡程序設計。

鼓勵學生先獨立設計程序。最先完成程序的學生，當“小老師”幫助本組有困難的同學。有困難的同學也可以自行觀看微課來學習。教師巡回指導學生設計程序，發現問題，適時個別評價，并就發現的共性問題進一步講解。鼓勵學生自愿上臺演示，適時評價。

設計意圖：小組內互幫互助，組長起到協調示范作用，培養團隊協作意識。“小老師”“微課”策略體現了教學差異分層。微課滿足了個體差異化學習需求。

6. ?深化拓展

拓展任務：機器人在循跡時，如果前方軌跡出現了障礙物，機器人如何能避開障礙物再次回到軌跡呢？

請同學們嘗試修改程序，進入仿真環境調試。

設計意圖：任務難度遞增，為能力強的學生提供深化探究的空間;體現了差異分層、關注每位學生發展的理念。

7. ?評價展示

小組代表展示程序及仿真效果，師生評價、組間評價、代表點評貫穿始終。根據小組得分，師生評選出優勝小組;根據個人評價標準進行自我評價。

設計意圖：評價主體的多元化有助于團隊意識的培養，有助于學生自我反思和發展。

8. ?課堂小結

師：循跡技術能幫助我們解決很多讓機器自動按照指定路線行走的問題，在生產和運輸中有著廣泛的應用。在揭秘了機器人的循跡技術后，大家是不是還有很多想法呢？歡迎大家登錄班級微博群、微信群或者QQ群，在網上發布你的觀點和想法，和其他同學進一步分享、探討和交流！

教學反思

機器人程序設計教學應該教給學生什么？絕不僅僅是把程序圖完成，在仿真界面運行成功就行了。更為重要的是對學生思維的訓練，特別是教給學生在面對陌生領域問題時分析問題、解決問題的能力。具體如何在課堂教學中實施呢？本節課不是由教師講出編程思路，學生按照教師的思路或者課本思路將程序補充完整，在仿真環境運行成功即可;而是從任務分析展開，引導學生利用學習資源自主學習新知，利用思維導圖進行小組頭腦風暴，將大任務分解為子任務，在此基礎上剝洋蔥式地分解、分析、解決問題，到最后形成編程思路。之后才是具體的編程實施，注重學生思維訓練，注重問題解決能力目標的達成。

新課標強調學習的過程與方法，本節課很好地向學生滲透了學習策略意識，如在講解軌跡變量4個返回值與軌跡線位置關系時所探討的圖片策略和順口溜策略等。

如何檢驗學生自主學習情況？除了提問學生，還可以通過題目設計來厘清易混易錯知識點，鞏固理解，加深記憶，突破重難點。實踐證明：與檢測題目通常放在新課結尾相比，本節課新知學習過程中幾道題目的設計和運用恰到好處地對易錯易混知識點起到了警示、強化作用。在本節課中，微課一方面作為學生自主學習的資源，通過視頻動畫更生動、形象、立體、逼真地展現了新知軌跡識別傳感器的工作原理，與學案、課本這些學習資源相比，學生學習效率更高，效果更好，其優勢明顯;另一方面作為分層教學資源，微課可以高效再現知識重難點以及操作細節，對學生個性化學習起到了很好的支持作用。學生個性化差異是客觀存在的，特別是在一個班級幾十名學生一位教師的狀況下，教師無暇顧及每位有困難的學生時，微課可以幫助學生越過障礙，繼續前行。當然，關于微課其他方面的運用還是有待進一步實踐挖掘的。

（作者單位：廣東深圳市龍崗區平湖街道外國語學校）