興趣·合作·高效
——探索智慧課堂新樣態——以《道閘機器人》一課為例

浙江杭州市采荷第一小學教育集團 郭巍丹

《道閘機器人》是浙江攝影出版社出版的小學信息技術六年級下冊第三單元《與機器人零距離》的拓展課，同時也是我區機器人工作室區本課程中機器人項目之一。本課結合現實生活中常見的道閘設施，設計了一個道閘機器人的學習項目，從中引入超聲波傳感器的相關知識，每兩個學生組成一個學習小組，一起探究道閘機器人的工作原理。在此基礎上利用IPAD版EV3編程軟件編寫程序、調試運行，讓道閘機器人實現一檢測到有車輛就自動抬起欄桿放行，當檢測到車輛離開后自動放下欄桿的功能。學生在實踐中體驗到了機器人項目的樂趣，從而展現出更多創意。

一、內容取材注重興趣

興趣是最好的老師。作為大部分學生的第一堂實體機器人課，課堂首先要讓學生對這樣的機器人項目產生濃厚的學習興趣，才能更好地去培養學生的計算思維，激發學生的無限創意。雖然學生在之前的課堂中已經學習過Scratch，但是一些學校由于受到實體機器人投入的限制，一般都局限于通過虛擬蘿卜圈等虛擬機器人來實現教學目標。所以，實體的樂高機器人對學生來說還是比較陌生且好奇，充滿濃濃的學習興趣的。

課堂教學開始前，教師與學生們一起觀看各種各樣的高大上的機器人，聊一聊他們認識的機器人。在這一過程中，讓學生體會到機器人不再是跟現實生活有些脫節的高大上的東西，而是離我們的生活不遠，讓學生明白學習機器人項目的必要性，同時也激發他們的學習熱情。

在課堂上展示實體機器人，這立即引起了學生們的關注。我們到底可以用它來干什么呢？當學生們學習了機器人項目的流程，能讓機器人動起來時，激發的興趣讓他們的學習停不下來。帶著強烈的興趣，學生們就會主動、深入地自主去摸索、探究，也才會更加主動地去思考。

在教學的最后環節，課堂上呈現了一組組學生自己改進設計的作品，學生的成就感油然而生，他們對今后的學習充滿了期待。至此，機器人項目真正走進了他們的內心。

二、過程開展突出合作

在備課過程中，筆者一直在思考，機器人的課堂要帶給學生什么感受？要讓他們怎樣在課堂上開心地“玩”機器人，并學得知識呢？筆者認為，應該是盡可能給學生們搭建一個合作解決問題的平臺。

課堂上由于使用了平板教學，實現了編程軟件與實體機器人的無線藍牙傳輸，機器人項目不受普通電腦教室有線傳輸的限制，為小組合作、組間合作提供了更強的可操作性。

首先，小組合作去實踐探索超聲波傳感器返回數值的含義。學生經過摸索探究后得出結論：在超聲波傳感器的檢測范圍內，物體離得越遠，超聲波傳感器的返回值越大；物體離得越近，超聲波傳感器的返回值越小。而這正是本課的難點和要解決問題的要點，合作探索使學生對此理解和記憶深刻。

其次，小組合作商量機器人工作流程并根據流程編寫程序。由于學生對道閘機器人工作流程的認知還是比較統一的，所以步驟上相差不大。但是不同的小組會采用不同的方式去實現，比如抬起和放下欄桿，有的小組用角度，有的用圈數。在程序下載運行測試后發現問題時，小組成員也會一起討論解決方案。

最后，在改進與創意發揮階段，合作的氛圍更是達到了高潮，不再局限于本組合作。為了完成更完善的作品，小組之間也自然而然地產生了合作關系。同學們主動開展合作，小組與小組之間合作共享設備資源，優化結構和程序，實現自己的創意。有的小組還根據相同的目標，重組在一起進行創作。

【教學片段一】

1.小組討論，拓展思維

對這個道閘機器人，你們組覺得有什么可以改進的地方？程序or結構。

2.交流想法，提供方向

組織各小組交流想法，整理出來提供方向：

A.欄桿緩慢抬起放下：功率。

B.持續工作：循環。

C.手動控制道閘：（組間合作）可以用什么傳感器實現？觸動傳感器。

3.推送成果，案例分享

在已經初步完成道閘機器人運作的基礎上，學生已經對實體機器人和編程環境不再陌生，通過團隊的合作實現創意，并在這個過程中收獲滿滿的成就感。各小組將改進后的程序截圖或新搭建的結構推送給老師。

思想的碰撞、零件的共享、能力的搭配，合作成為課堂學習的主旋律。在小結過程中，筆者也充分肯定了小組合作的意義，鼓勵用這樣的學習方式。因為它讓學生們在機器人項目的學習過程中懂得：完善的項目都非一人所為，而是要依靠集體的智慧與力量。

三、技術運用力求高效

本堂課區別于平時的信息技術課設計的用心之處在于技術的運用。在技術輔助教學方面，信息技術課堂相比較于其他課堂有著特殊之處，因為技術不僅是我們的教學工具，也是我們的教學內容。技術的雙重性使我們要突破原始的教學，本課選擇和融合除了PC以外的終端和APP，架構起強大的無線網絡，支撐教學。

（一）智慧教室，及時反饋

智慧教室環境下，主要利用HI Teach電子白板批注功能及時生成學生課堂資源，推送、拍照、飛遞、飛訊等機制，讓師生互動與小組合作更高效進行；助教中照片、視頻的拍攝與傳遞實現了教師實時抓取學生合作的畫面與成果。

【教學片段二】

1.分析機器人的組成部分

將機器人圖片推送給學生，學生用批注功能圈出機器人的三個組成部分并傳遞給教師。分析機器人三個部分的名稱與功能，引出大型電機和超聲波傳感器的知識學習。

2.深入學習超聲波傳感器

說一說對超聲波傳感器的認識，并操作體驗在道閘機器人項目中超聲波傳感器的用法（學生利用投票功能選擇自己的驗證結果，教師通過投票結果了解學生實踐情況）。微課介紹蝙蝠的超聲波如何發現物體的原理。

（二）無線傳輸，無限創享

使用“樂高EV3”編程APP，實現了與實體機器人的無線藍牙傳輸，在IPAD和無線的支持下，沒有了普通電腦教室主機、顯示器、連線的限制，建立了移動化的電腦教室，跨越時空，使小組合作、組間分享更加方便快捷。

（三）IBooks助手，助力自學

本課一改以往的紙質導學單、word任務單或微視頻等學習材料的分散存放，利用IBooks將各種學習材料整合在一起，開發了本課專屬的電子書，設計了目錄超鏈接，為學生自主選擇想學的內容提供了方便。

（四）同屏分享，便捷展示

利用IPAD自帶的AirPlay、AirDrop功能，學生可以方便分享IPAD中的程序，實時展現程序指令中的參數設置與道閘機器人的工作狀態，為學生提供了便捷的展示平臺。

【教學片段三】

各組根據流程繼續完成程序的調試，遇到問題求助學習助手IBooks，調試成功后用AirDrop分享程序給教師端。教師接收到程序后，利用AirPlay反饋：這個指令中你修改了哪些參數？為什么？

其中一臺平板同屏實物，另一臺同屏程序演示，這樣程序和實體機器人狀態就能一一對應，提高反饋的效率。

IPAD、LEGO——兩種學生們非常喜愛的事物同時出現在學校的課堂中，那是一件讓他們興奮的事情，這些元素的加入，本身就激勵著學生們碰撞出無限的創意火花。而機器人教學更應該立足于生活，著眼于時代，讓生活融入課程，讓知識不斷生長，精彩地詮釋“信息技術”“機器人教學”的課程價值，引導學生們發揮想象、動手實踐，從而讓智能走向生活，讓創意改變生活。