《用滑桿控制角色》教學(xué)設(shè)計(jì)

陳東文

創(chuàng)新整合點(diǎn)

Scratch是美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）專門為中小學(xué)生開發(fā)的、簡(jiǎn)易的圖形化編程軟件，它不涉及代碼編寫，而是通過(guò)像搭積木一樣的方法來(lái)做出動(dòng)畫或游戲。它不僅易于學(xué)生使用，而且能寓教于樂(lè)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。因此，我們嘗試在七年級(jí)上學(xué)期開設(shè)校本課程“Scratch趣味程序設(shè)計(jì)”，旨在通過(guò)圖形化的編程軟件，讓學(xué)生設(shè)計(jì)他們感興趣的動(dòng)畫或游戲。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生在教師的正確引導(dǎo)下，通過(guò)巧妙的思考來(lái)尋求解決問(wèn)題的方法，品味編程之美。

本節(jié)課，學(xué)生學(xué)習(xí)了Scratch傳感板、數(shù)學(xué)建模、編程等方面的知識(shí)，涉及了科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）等方面的內(nèi)容，它們的首字母S、T、E、M（STEM）所代表的，正是未來(lái)將會(huì)反映國(guó)家綜合實(shí)力的一種教育思潮，這種教育思潮倡導(dǎo)學(xué)生在綜合學(xué)科的環(huán)境下應(yīng)用多學(xué)科的知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題。

教材分析

學(xué)校在七年級(jí)上學(xué)期完成廣東省版信息技術(shù)課程的教學(xué)任務(wù)后，增加了校本課程“Scratch趣味程序設(shè)計(jì)”的內(nèi)容。在七年級(jí)下學(xué)期又引入了傳感板這一Scratch的硬件內(nèi)容（本節(jié)為硬件引入第一課時(shí)），學(xué)生的編程從完全虛擬的環(huán)境走向?qū)嶓w環(huán)境，并通過(guò)主動(dòng)的學(xué)習(xí)和探索，激發(fā)對(duì)虛實(shí)結(jié)合編程的求知欲。本節(jié)內(nèi)容涉及數(shù)學(xué)計(jì)算及坐標(biāo)等內(nèi)容，學(xué)生在信息技術(shù)的學(xué)習(xí)、實(shí)踐過(guò)程中能融會(huì)貫通地應(yīng)用多學(xué)科知識(shí)來(lái)分析、解決問(wèn)題。完成任務(wù)的過(guò)程是一個(gè)將問(wèn)題抽絲剝繭、層層推進(jìn)的思維過(guò)程，對(duì)訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維有非常重要的意義。

學(xué)情分析

本節(jié)課的授課對(duì)象是初中一年級(jí)的學(xué)生，他們具有主動(dòng)嘗試、追求獨(dú)立等特點(diǎn)，同時(shí)這個(gè)年齡段的學(xué)生遇到挫折，容易自我懷疑，產(chǎn)生焦慮、放棄的情緒，所以我盡量做到讓他們的探究和學(xué)習(xí)活動(dòng)從易到難、分層推進(jìn)，在愉悅的學(xué)習(xí)氛圍中達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。此前，學(xué)生已熟悉了Scratch的界面和編程操作，制作出“舞臺(tái)小貓”、“幸運(yùn)轉(zhuǎn)盤”、“神秘花園”、“大魚捉小魚”、“桌面彈球”等經(jīng)典案例，這個(gè)時(shí)候引入Scratch傳感板，一是讓學(xué)生的創(chuàng)造力更有發(fā)揮的空間和余地，二是可以通過(guò)傳感板、數(shù)學(xué)建模等內(nèi)容，讓學(xué)生體驗(yàn)解決問(wèn)題的新方法，從而拓寬他們的視野，使學(xué)習(xí)也進(jìn)入一種新的狀態(tài)。

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能目標(biāo)：掌握與滑桿傳感器相關(guān)的積木調(diào)用；了解滑桿傳感器的參數(shù)范圍；掌握通過(guò)數(shù)值變換，將滑桿傳感器適用于特定角色的精確控制的方法。

過(guò)程與方法目標(biāo)：通過(guò)難度不同的任務(wù)挑戰(zhàn)，體會(huì)從易到難解決問(wèn)題的方法；通過(guò)完成分層設(shè)計(jì)的任務(wù)，學(xué)有所獲；通過(guò)自主探究和合作學(xué)習(xí)的過(guò)程，懂得習(xí)得技能和學(xué)會(huì)知識(shí)的延展。

情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：體驗(yàn)在從易到難解決任務(wù)的過(guò)程中獲得成功的情感；逐漸養(yǎng)成與同學(xué)協(xié)作互助，尋求解決問(wèn)題方法的習(xí)慣。

教學(xué)環(huán)境與準(zhǔn)備

電子教室互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)、Scratch傳感板、學(xué)習(xí)資源包。

教學(xué)過(guò)程

1.激趣導(dǎo)入

請(qǐng)一位學(xué)生在教師指導(dǎo)下操控傳感板上相應(yīng)的傳感器，控制Scratch案例中角色和場(chǎng)景的動(dòng)作：光感傳感器將臥室光線調(diào)暗，主人準(zhǔn)備休息；老鼠出現(xiàn)；聲音傳感器控制小貓角色，使其身體變大嚇退老鼠；滑桿傳感器精確移動(dòng)小貓的身體，使它能夠接到主人獎(jiǎng)勵(lì)的更多小魚。

其他學(xué)生觀察故事情節(jié)的發(fā)展與傳感板上相應(yīng)傳感器的關(guān)系，大膽猜測(cè)所使用傳感器的功能。

設(shè)計(jì)意圖：由于學(xué)生之前未接觸過(guò)傳感板，對(duì)其非常好奇。因此，對(duì)傳感板的使用躍躍欲試。這時(shí)引入有趣的故事案例，能極大地吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和強(qiáng)烈的求知欲。

2.探究互動(dòng)

學(xué)生對(duì)照?qǐng)D片與實(shí)物，結(jié)合故事案例，與前面學(xué)習(xí)過(guò)的機(jī)器人的傳感器作對(duì)比，從而了解傳感板的基本組成部分，引出本課主題。

在編程界面中，學(xué)生要找出與滑桿傳感器有關(guān)的積木“藏”在哪個(gè)模塊中。

教師引導(dǎo)學(xué)生觀察幾個(gè)例子，了解滑桿傳感器積木使用在不同的角色或腳本中，產(chǎn)生的不同效果。

①滑桿傳感器改變飛機(jī)飛行軌跡的顏色；

②滑桿傳感器讓大叔隨意變胖或變瘦；

③滑桿傳感器推到一定的位置后小貓開始移動(dòng)，否則小貓保持靜止；

④滑桿傳感器控制漁網(wǎng)的動(dòng)作，使其能捕到更多的魚（此例中，教師引導(dǎo)學(xué)生觀察滑桿值進(jìn)行多重計(jì)算的過(guò)程，以及它經(jīng)過(guò)計(jì)算后精確控制漁網(wǎng)在舞臺(tái)的Y軸方向上下移動(dòng)的方法）。

學(xué)生參照學(xué)習(xí)資源包中的學(xué)案，打開傳感板在舞臺(tái)上的監(jiān)視面板，推動(dòng)滑桿傳感器，記錄滑桿傳感器的參數(shù)范圍（0～100）。

設(shè)計(jì)意圖：先引導(dǎo)學(xué)生觀察幾個(gè)例子，使其了解積木的幾種基本使用方法。然后觀察這幾個(gè)例子在編程過(guò)程中，滑桿積木是如何“嵌”入到角色腳本中的，既讓他們對(duì)原來(lái)陌生的積木使用有了一定的信心，也培養(yǎng)了他們的觀察能力和分析能力。接著在學(xué)案的幫助下，學(xué)生動(dòng)手檢驗(yàn)和記錄，找出滑桿傳感器的參數(shù)范圍。學(xué)生通過(guò)觀察、實(shí)踐和自主探索的過(guò)程，學(xué)習(xí)滑桿傳感器的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。

3.任務(wù)挑戰(zhàn)

挑戰(zhàn)一：寶劍出鞘

學(xué)生打開學(xué)習(xí)包中的半成品案例，做相應(yīng)的“填空”練習(xí)，用滑桿傳感器控制劍身的顏色特效。用滑桿傳感器控制寶劍的方向從0度旋轉(zhuǎn)到360度。

教師提出問(wèn)題：如果直接使用滑桿傳感器的值來(lái)填入方向值可以嗎？為什么？如果不行的話，要經(jīng)過(guò)怎樣運(yùn)算才可以呢？請(qǐng)學(xué)生以小組為單位共同動(dòng)手實(shí)踐和探索，得出答案。

挑戰(zhàn)二：用滑桿改造自己的游戲——桌面彈球

教師要求學(xué)生用滑桿改造自己的桌面彈球作品，即將作品中的“彈球板”角色改為用滑桿控制，要求滑桿在X坐標(biāo)方向上精確移動(dòng)（如圖1）。改造前師生共同探討以下問(wèn)題：舞臺(tái)坐標(biāo)與滑桿參數(shù)范圍之間有怎樣的關(guān)系？經(jīng)過(guò)怎樣運(yùn)算，才能將控制角色的范圍從（0～100）擴(kuò)大到X坐標(biāo)范圍（-200～200）？學(xué)生以小組為單位進(jìn)行討論、思考、計(jì)算、檢驗(yàn)。

請(qǐng)成功的學(xué)生代表分享他們的改造方法，看看誰(shuí)的方法更容易理解，并準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)。

設(shè)計(jì)意圖：挑戰(zhàn)的任務(wù)由易到難、層層推進(jìn)，由將滑桿值直接填空，到對(duì)滑桿值進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算，再到最后的任務(wù)涉及多重運(yùn)算，每個(gè)任務(wù)都在解決上個(gè)任務(wù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)。學(xué)生通過(guò)手中的傳感板能立刻檢驗(yàn)自己的挑戰(zhàn)成果，獲得極大的成功感，同時(shí)小組討論能開拓思路，擦出火花，找出解決問(wèn)題的有效方法。

4.任務(wù)拓展

已完成任務(wù)挑戰(zhàn)并學(xué)有余力的學(xué)生可以試著用滑桿改造接球游戲。游戲要求以滑桿中點(diǎn)（滑桿傳感器的值為50）為基準(zhǔn)，向左移動(dòng)滑桿，男孩向左走；向右移動(dòng)滑桿，男孩向右走，這樣靈活移動(dòng)能接到更多的球。

設(shè)計(jì)意圖：此任務(wù)為學(xué)有余力的學(xué)生而設(shè)，讓他們?cè)谕瓿商魬?zhàn)任務(wù)之余，能夠?qū)⒈菊n知識(shí)點(diǎn)與原來(lái)學(xué)習(xí)過(guò)的條件判斷等知識(shí)相融合來(lái)解決問(wèn)題，促使他們進(jìn)一步鞏固和內(nèi)化知識(shí)。

5.課堂小結(jié)

利用電子白板的“聚光燈”功能，一邊學(xué)生說(shuō)本節(jié)課學(xué)到的知識(shí)或完成的任務(wù)，一邊教師引出內(nèi)容回顧的概念圖（如圖2）。

課堂練習(xí)緊緊圍繞教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)重難點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)，能較為清晰地了解學(xué)生對(duì)本節(jié)內(nèi)容的掌握情況。這也是對(duì)本節(jié)內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)的再次回顧和梳理。

學(xué)生說(shuō)一說(shuō)，與自己平時(shí)使用的游戲手柄對(duì)比，滑桿在控制角色上還有什么不足之處？通過(guò)教師引導(dǎo)語(yǔ)言，為后續(xù)課程做好鋪墊。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)小結(jié)、歸納，本節(jié)課知識(shí)的線索和脈絡(luò)清晰地再現(xiàn)給學(xué)生，使其對(duì)本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容有全面、系統(tǒng)的梳理，從而留下清晰、完整的印象。

教學(xué)反思

1.實(shí)體參與，全新體驗(yàn)

本節(jié)課首次引入Scratch傳感板，通過(guò)探索—檢驗(yàn)的過(guò)程，學(xué)生不但學(xué)習(xí)到與滑桿傳感器相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，而且通過(guò)直接或間接使用傳感器的值，使滑桿能真正按要求適用于角色的精確控制。學(xué)生通過(guò)一邊改造，一邊檢驗(yàn)的學(xué)習(xí)過(guò)程，體會(huì)到解決問(wèn)題的成就感。

2.從易到難，層層推進(jìn)

挑戰(zhàn)任務(wù)遵循從易到難、層層推進(jìn)的原則，讓學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中逐個(gè)突破，打開思路。在完成任務(wù)的過(guò)程中，多學(xué)科綜合知識(shí)的使用也可以鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

3.小組協(xié)作，思維碰撞

本節(jié)內(nèi)容特意設(shè)計(jì)為兩位學(xué)生使用同一塊傳感板，四位學(xué)生為一個(gè)互助小組。這樣，學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中可以小組的形式來(lái)共同討論，找出解決問(wèn)題的方案。學(xué)生在討論、協(xié)作的過(guò)程中，能發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)同一目標(biāo)的多個(gè)方法，從而使其打破獨(dú)自完成任務(wù)的僵化思維。實(shí)踐證明，這是高效的學(xué)習(xí)方法。

4.學(xué)科整合，融會(huì)貫通

本節(jié)內(nèi)容涉及數(shù)學(xué)坐標(biāo)及計(jì)算、科學(xué)、工程等方面的內(nèi)容，需要學(xué)生不但能掌握信息技術(shù)學(xué)科的相關(guān)知識(shí)，而且能使用綜合學(xué)科的知識(shí)來(lái)分析、解決問(wèn)題，這無(wú)疑是多贏的學(xué)習(xí)局面。

點(diǎn)評(píng)

本課在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，為了引導(dǎo)學(xué)生首次進(jìn)入軟、硬件結(jié)合的編程環(huán)境，教師采用了許多有趣的案例，不僅有課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)，如光線減弱，主人準(zhǔn)備休息；小貓隨著聲音變大而身體變大，從而嚇跑了老鼠等，還有大叔隨意變胖變瘦、捕魚游戲、接球游戲等，這些案例極大地激發(fā)了學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)積極性。

由淺入深的多個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，都需要學(xué)生自己去思考傳感器的取值范圍和實(shí)際取值范圍間的映射關(guān)系，如第二個(gè)任務(wù)，即如何將0～100的取值范圍映射到0～360度的旋轉(zhuǎn)角度等，需要學(xué)生自己運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行深入的探索。課堂特意讓兩位學(xué)生共用一個(gè)傳感板進(jìn)行編程，既提高了課堂效率，又鍛煉了學(xué)生的合作能力。

這節(jié)課運(yùn)用傳感板上的滑桿傳感器，結(jié)合數(shù)學(xué)中的范圍縮放與建模知識(shí)，控制角色在舞臺(tái)上的移動(dòng)、轉(zhuǎn)向和色彩變換，編寫出富有個(gè)性的有趣互動(dòng)游戲，呈現(xiàn)了Scratch除編寫游戲、動(dòng)畫、數(shù)字音樂(lè)繪畫作品外的更豐富的教學(xué)應(yīng)用。每個(gè)任務(wù)都涉及Scratch編程、傳感板的傳感器應(yīng)用、數(shù)學(xué)映射等知識(shí)，真正體現(xiàn)了STEM教育的多學(xué)科融合精神。課堂中學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，積極探索，始終保持著活躍的思維。

本課在實(shí)施過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效的自主探究和合作學(xué)習(xí)，既是STEM教育的研究方法，也是其教育目標(biāo)。離開學(xué)生的自主探究、合作學(xué)習(xí)，STEM教育就是無(wú)源之水、無(wú)本之木。如何設(shè)計(jì)有效的自主探究合作學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，是每位嘗試STEM教育的教師要認(rèn)真思考的問(wèn)題。

當(dāng)然，本課也存在由于課時(shí)太短，導(dǎo)致學(xué)生自主探索不夠充分、評(píng)價(jià)不夠深入等問(wèn)題，但瑕不掩瑜，本課是STEM教育在信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)中的一次有益嘗試，值得參考和學(xué)習(xí)。