《循跡機器人中的灰度傳感器》信息化課堂教學設計

范昭君

摘要：本文以《循跡機器人中的灰度傳感器》作為項目實施的載體，從教學模式、教學目標、教學手段、教學內容、教學方法和教學整體設計過程等方面闡述了該項目的整體實施過程，其主要教學特色是采用課程教學網站、藍墨云班課教學平臺、微課視頻、動畫模擬等多種信息化教學手段，在課堂設計中突出學生的主體作用，采用小老師講解重難點的方式，激勵學生學習的興趣。教學評價方面，采用手機和網絡平臺，實現教師點對點評價、學生投票互評等多種評價模式，更加有效地對教學過程進行監控和評價。

關鍵詞：信息化課堂教學設計；翻轉課堂；微課視頻

《機器人制作與編程》以創意之星機器人為項目實施載體，采用一體化教學模式，將理論教學與實踐教學融合。本次選取一節課《循跡機器人中的灰度傳感器》（45分鐘）作為信息化課堂教學進行設計與研究。與傳統的教學相比較，本節課程的設計既有以下特點：（1）提高學生課堂參與度，調動學生自主學習能力；在課堂教學過程中促進學生的自主學習能力，小組同學協助學習能力以及以學生為主體的教學模式的完美融合；（2）學生獲取信息的方式更加多樣化，例如：課程學習網站、藍墨云班課上發布的學習資料、微課、互聯網等等，促使學生成為學習的主導者；（3）在課堂上測試課堂的學習要點，及時解決學生的困惑；（4）信息流動性、完整性好，能雙向交互。

1課程教學模式

《機器人制作與編程》課程遵循“工學結合、行動導向”及“教、學、做”一體化模式，通過基于工作過程一體化的教學模式，“以項目為主線、以任務為引領，以情境為依托，以學生為主體、以教師為主導”，將“師傅帶徒弟”的教學方法與“老師教學生”的教學方法完美融合，形成以學生為主體、學生自主協作、發現解決問題的新型教學模式，不僅極大地提高了課堂效率，也極大地調動了學生學習的積極性。

課程在2個學習情境下又設置多個子情境，子情境中分若干任務。采用‘拋錨牽引”式布置學習任務，由教師提供解決問題的線索，引導學生自主學習知識，克服困難，完成任務，在學習過程中獲取樂趣。學生在完成任務時，團隊一般由2～4人組成，協作學習。針對任務采用張貼法、頭腦風暴法等多種形式各抒己見，共同討論研究解決問題的辦法，提高學生任務完成的參與度，加深學生對問題的理解，完成任務后，由企業專家在線點評，做到理論聯系實際，實驗室與工廠實際的有機結合。整個教學以賽促學，鼓勵學習好的學生參加中國機器人大賽，在真實比賽中，加深理解。在一體化教學過程中可以直接反映出學生的學習效果。通過“雙元教學監控，多元考核評價”，可以全面綜合的對學生的“知、能、技”進行綜合客觀的考評。

2教學設計思路

2.1教學內容

《循跡機器人》是《機器人制作與編程》課程里智能機器人部分的第一個項目，項目實施主要包括2個階段：第一階段是機器人結構搭建，旨在提升學生機器人總體結構設計及軟件熟悉等方面；第二階段是循跡機器人項目，側重點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計。

2.2教學目標

本節課程的知識目標是：（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）具有循跡機器人總體策略設計的能力；（4）具有northstar軟件使用的能力；（5）具有軟硬件聯調的能力；職業素養目標是：（1）使學生具有團隊合作能力；（2）培養學生收集信息的能力；（3）培養學生協作溝通的能力。

2.3教學方法

在教學內容的實施方面主要采用以下6種教學方式：

（1）自主學習法

通過在課程學習網站、QQ群文件里上傳的課程預習資料及測試題，讓學生利用互聯網、藍墨云班課教學平臺等多種方式自主學習，尋找問題的答案及解決辦法，然后小組討論得出結論。上課過程以學生為主體，通過學生講解及提出的問題，逐個解答，引導學生，完成設計任務。

（2）頭腦風暴法

課程任務的引出、項目的計劃等都大量運用頭腦風暴法，調動學生的積極性，引導學生參與到項目中，有效提高教學效率。

（3）任務驅動法

課程設置以傳感器的概念、組成、工作原理及基本特性為主線，以任務為導向，以學生為主體，以機器人為項目實施載體，通過視頻引入激發學生學習興趣，分析視頻，明確任務目標；通過完成任務的具體實踐，調動學生的學習積極性；通過項目的實施，學生既學會了實踐技能，又掌握與此相關的理論知識。

（4）現場教學法

該項目的教學在工業機器人實訓室進行，以創意之星套件為研究對象，以學生活動為主體的教學方法。培養學生的主動性，激發學生學習的積極性。

（5）對比分析法

指導每組學生將其設計結果現場演示，在場學生提出問題，組員解答，相互學習，加深學生對該項目的理解，為進一步優化指引方向。

（6）分數激勵法

考核成績是將教學質量提高的重要手段，能夠很好的激發學生的學習積極性。因此，在課程教學過程中，對表現優異的小組和同學適當加分，對積極回答問題并正確的同學加分，對有創新點的同學加分。

3教學過程設計

3.1課前準備

在課前要求學生通過課程網站和藍墨云班課教學平臺，自學并了解：（1）復習回顧上節課搭建機器人的基本機構；（2）學習灰度傳感器的基本原理；（3）完成課前預習測試；（4）本節課程的教學重點及難點；（5）采用預習視頻《循跡機器人》，使學生提前對教學項目有一個形象具體的認知。

3.2課程實施

本節課集體教學過程中的實踐分布具體為：復習分享（6分鐘）→新課引入（8分鐘）→知識要點（8分鐘）→任務實施（14分鐘）→總結拓展（4分鐘）。endprint

3.2.1復習分享

在課前要求學生通過課程網站和藍墨云班課教學平臺給學生發布了預習資料和預習任務，通過網站查看預習用時及預習效果，在課堂上，每組學生提出預習中存在的問題。

3.2.2新課引入

通過播放‘百度無人駕駛汽車”的新聞報道，引出本次項目的主要任務及循跡機器人現實生活中的應用。幫助學生清晰任務要點，激發學生學習的興趣。給出實驗室中搭建的循跡場地，播放上屆學生優秀作品視頻：循跡機器人，并分析循跡任務，讓學生明確任務目標。

3.2.3知識要點

本次課程的重點內容采用翻轉課堂的教學方式，知識要點（灰度傳感器的概念、灰度傳感器工作原理）由學生扮演小老師講解，小老師講解完后，老師指出存在的問題，并總結灰度傳感器的特性。最后通過翻牌游戲完成課堂小測。

3.2.4任務實施

本次課程的教學任務主要有三個，都是由藍墨云班課教學平臺發布的，任務一是傳感器的查詢，學生自主學習平臺的微課視頻，完成傳感器查詢任務。任務二是指導學生根據PPt完成傳感器的安裝；任務三是設計循跡策略，編程，編譯下載運行，調試循跡機器人。

3.2.5總結拓展

學生完成教學任務后，上傳至微信平臺，微信連線企業專家進行作品點評，指出項目實施過程中存在的問題，教師對項目進行總結。學生、老師通過微信公眾號投票窗口，選出今天的優秀組員及優秀團隊。

3.2.6教學總結

總結本節課內容，通過移動教學平臺布置本節課后作業，在課程學習網站和移動教學平臺發布下節課預習任務。

4總結

《循跡機器人》是《機器人制作與編程》課程里智能機器人部分的第一個項目，項目實施主要包括2個階段：第一階段是機器人結構搭建，旨在提升學生機器人總體結構設計及軟件熟悉等方面；第二階段是循跡機器人項目，側重點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計。該項目知識點較多，內容相對比較繁瑣，因此，需要小組同學的明確任務分工，也需要組員及時交流和溝通，這一切都是保證項目正常進行的有力條件。

本次課程教學設計特色有以下幾點：

（1）課題典型，目標明確：以學生實際情況出發，針對傳感器基本原路理論性較強的環節，通過項目化教學，從原理到選取再到應用，通過多種手段，使其加深理解并掌握。

（2）教學設計新穎：通過視頻播放激發學生學習興趣，通過多種教學方法結合使用，掌握循跡機器人傳感器的原理、安裝及應用過程，教學過程完整。

（3）信息化資源使用：微信互動、公眾號、QQ群、課程學習網站、多媒體演示、視頻播放及做游戲相結合，學習氛圍輕松有趣，寓教于樂。endprint