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本课选自清华版教材《小学信息技术——智能机器人》的第二单元。该单元主要让学生了解机器人获取信息的各种传感器。本课是该单元的第一课。经过第一单元的学习,学生已能够在能力风暴VJC1.5仿真系统中编写程序,学会了直行、转向、循环等模块的使用方法。由于本课要学习的红外传感器是学生接触的第一个传感器,且知识点较多,有一定难度,教师将本课分解为两个课时:第一课时分析红外传感器的原理,并安排了检测前方障碍物走单层迷宫等活动,用红外传感器检测前方的障碍物,使学生初步了解红外传感器的工作原理;第二课时检测其他方向的障碍物。本课是第一课时。
一、教学目标
1.学生能正确使用“红外测障”模块编写程序,让机器人躲避障碍物。
2.结合实际情况,学生能在仿真环境中添加障碍物,加载迷宫图,并灵活运用“红外测障”模块编写、调试程序,让机器人走迷宫。
3.了解红外传感器的简单工作原理。
4.了解程序的选择结构。
二、教学重点与难点
重点:让学生了解红外传感器的简单工作原理;学会用“红外测障”模块编写程序,控制机器人躲避障碍。
难点:让学生在编程时,会根据任务的需要设置模块中的参数,指挥机器人躲避障碍物,从而学会编写、调试程序的基本方法。
三、教学过程
1.创设情境激情导入
师:上节课,我们的机器人已经学会了哪些本领?
学生列举。教师在电子白板上将学过的模块一个个地拖动到程序编辑区中(如图1)。
师:今天,我们再教给机器人一个新本领。当机器人遇到障碍物怎么办?
学生回答。教师在电子白板上板书本课教学主题。
设计意图:利用电子白板拖动执行器模块库中的模块到程序编辑区,非常形象、直观,再现了旧知识的学习过程。
2.集体分析学习感悟
使用“红外测障”模块编写程序,控制机器人躲避前方的障碍物。
(1)引入“红外测障”模块
师:机器人通过什么来发现障碍物呢?
教师介绍红外传感器的工作原理,并展示真实的机器人,告诉学生红外传感器的位置。
教师利用电子白板分析传感器库中的“红外测障”模块(如图2)。
师:“红外测障”模块是什么形状的?为什么?
学生边看边积极思考。
教师在电子白板上进行分析,要求学生认真观察。
师:你有什么发现?
一位学生说自己的发现,另一位学生补充。
设计意图:发挥教师的主导作用,引导学生注意观察和思考红外传感器的外形。
(2)分析“红外测障”模块
师:机器人检测后会出现两种情况,我们用“是”来表示前方有障碍物,用“否”来表示前方没有障碍物。当前方没有障碍时,你会怎么办?当前方有障碍时,你又会怎么办?机器人会怎样做呢?
教师在电子白板上演示分析过程(如图3),学生积极参与分析。
设计意图:发挥学生的主体作用,鼓励学生自主探究方法,提高学生思维的独立性和敏捷性。通过分析,学生对“红外测障”模块有了初步的认识,从而理解了选择结构的原理。电子白板的互动功能提高了这一环节的教学效率。
(3)学习“红外测障”模块
师:请大家观察“红外测障”模块。我们怎样对它进行设置呢?
学生思考,有学生建议试试“前”。
师:好,“前”表示判断正前方是否有障碍物。单击“红外变量一”,出现变量百宝箱,看到“红外变量一”后面有一把小钥匙,表示这个变量被选中。这时按“确定”。
师:那么,现在你能把这个程序编写完吗?请尝试编写程序,看看机器人是否按照你的要求执行。
学生上机尝试。
教师用电子白板出示“红外测障”模块发生变化的几种情况,告诉学生如何利用红外传感器检测、如何设置参数以及如何进行参数的调整。
师:我发现有的同学遇到问题了。请大家说说遇到了什么问题?
生1:为什么机器人会撞到障碍物?
生2:为什么机器人只检测一次就不走了?
生3:为什么机器人在不停地前进和后退。
师:谁和老师一起做个小游戏?
一位男生走到教师机前,与教师一起做游戏。
教师讲清楚游戏要领,让学生按照教师的要求进行尝试。学生执行教师发出的命令。其他学生积极思考。接着教师利用电子白板出示“机器人在不停地前进后退”的范例程序,帮助学生深入分析(如图4)。
师:同学们,现在你们找到自己出问题的原因了吗?请大家再动手上机试一试。
生:这是因为机器人的参数设置出问题了。
师:请同学们把机器人的参数调整一下。
学生继续上机动手实践。
设计意图:通过学生和教师一起做游戏,攻克本节课的教学重点之一。在新方法的指导下,学生开展互动学习活动,培养分析问题、解决问题的能力及合作意识。
3.探究体验解决问题
师:你能运用我们学过的红外测障模块让机器人走出这个单层迷宫吗?(如图5)
学生思考,并动手上机实践。
师:怎样在仿真环境中添加障碍物?
教师借助电子白板演示如何添加障碍物,再展示学生成功的程序范例,让学生注意观察。
师:这几个程序有什么规律?为什么?
学生思考。
生4:这几个程序都是沿着直线的方向进行检测,转弯90度。
师:有道理。请继续观察,再想一想。
生5:它们都是沿着右边进行检测。
教师在电子白板的演示帮助下,告诉学生机器人是利用“右手法则”走单层迷宫的。
教师布置新的学习活动。
设计意图:尊重学生,鼓励学生自主上机动手实践,再次巩固红外传感器的使用方法。教师帮助、启发学生思考问题,营造积极思考问题的教学环境,训练学生的大脑。在教师的引导下,学生的学习逐层深入。利用电子白板的书写和回放功能,突破了教学难点。
4.分析程序课后延伸
师:我们已经可以让机器人走单层迷宫了。现在,谁能指挥自己的机器人走出这个复杂迷宫?
教师在电子白板上出示复杂的迷宫图。学生上机尝试。
师:这节课你有哪些收获?
全班总结交流。教师同步在电子白板上板书本课学习的知识点。
师:想一想,只有正前方可能遇到障碍物吗?其他方向会不会也遇到障碍物?下节课我们继续研究如何应对来自其他方向的障碍物。
设计意图:通过复杂的迷宫范例,检查学生已经掌握的知识,拓展学生的学习活动,起到承上启下的作用。发挥电子白板的交互特点,将本课的知识点依次呈现,使学生经历知识构建的过程。
四、课例评析
与以往使用黑板枯燥的讲解方式相比,用电子白板的交互功能将程序流程图趣味化、生动化、直观化,提高了教学效率,也提高了学生学习程序设计的兴趣和积极性,使学生很轻松地学会本课教学内容,动手实践能力和创新实践能力也有了提高。从本课生成的效果来看,有以下特点。
1.教学目标具体、合理、恰当
本课在设计时充分考虑学生的年龄特点,安排了观察实物机器人、看教材自学、走迷宫等活动,并借助交互式电子白板,让学生初步理解了红外传感器的简单工作原理,并能用“红外测障”模块编写、调试程序,能够说出编写程序的思路。在程序遇到问题时,学生通过观察和叙述思路,能明白错在哪里,并能沿着教师的引导进一步思考。
2.注重让学生发现问题、解决问题
在整个教学过程中,教师特别注意启发、引导学生积极开动脑筋,注意培养学生发现问题、解决问题的能力,利用电子白板帮助学生循序渐进地解决了学习中的重点、难点。对学生的进步以及同伴的互助精神,教师也给予了充分的肯定和表扬,使学生有成就感。
3.充分展示交流了学生的成果
在学生完成“走迷宫”的任务后,教师展示了两名学生的成果。其中一位在“红外测障”模块的一边添加了多次循环,循环的内容还增加了教师在课上没有涉及的发音模块。这说明他们真正理解、掌握了所学内容,并且能够灵活运用以前学过的知识完善自己的程序。
(作者单位:北京西城区教育信息技术中心 北京西城区复兴门外第一小学)
一、教学目标
1.学生能正确使用“红外测障”模块编写程序,让机器人躲避障碍物。
2.结合实际情况,学生能在仿真环境中添加障碍物,加载迷宫图,并灵活运用“红外测障”模块编写、调试程序,让机器人走迷宫。
3.了解红外传感器的简单工作原理。
4.了解程序的选择结构。
二、教学重点与难点
重点:让学生了解红外传感器的简单工作原理;学会用“红外测障”模块编写程序,控制机器人躲避障碍。
难点:让学生在编程时,会根据任务的需要设置模块中的参数,指挥机器人躲避障碍物,从而学会编写、调试程序的基本方法。
三、教学过程
1.创设情境激情导入
师:上节课,我们的机器人已经学会了哪些本领?
学生列举。教师在电子白板上将学过的模块一个个地拖动到程序编辑区中(如图1)。
师:今天,我们再教给机器人一个新本领。当机器人遇到障碍物怎么办?
学生回答。教师在电子白板上板书本课教学主题。
设计意图:利用电子白板拖动执行器模块库中的模块到程序编辑区,非常形象、直观,再现了旧知识的学习过程。
2.集体分析学习感悟
使用“红外测障”模块编写程序,控制机器人躲避前方的障碍物。
(1)引入“红外测障”模块
师:机器人通过什么来发现障碍物呢?
教师介绍红外传感器的工作原理,并展示真实的机器人,告诉学生红外传感器的位置。
教师利用电子白板分析传感器库中的“红外测障”模块(如图2)。
师:“红外测障”模块是什么形状的?为什么?
学生边看边积极思考。
教师在电子白板上进行分析,要求学生认真观察。
师:你有什么发现?
一位学生说自己的发现,另一位学生补充。
设计意图:发挥教师的主导作用,引导学生注意观察和思考红外传感器的外形。
(2)分析“红外测障”模块
师:机器人检测后会出现两种情况,我们用“是”来表示前方有障碍物,用“否”来表示前方没有障碍物。当前方没有障碍时,你会怎么办?当前方有障碍时,你又会怎么办?机器人会怎样做呢?
教师在电子白板上演示分析过程(如图3),学生积极参与分析。
设计意图:发挥学生的主体作用,鼓励学生自主探究方法,提高学生思维的独立性和敏捷性。通过分析,学生对“红外测障”模块有了初步的认识,从而理解了选择结构的原理。电子白板的互动功能提高了这一环节的教学效率。
(3)学习“红外测障”模块
师:请大家观察“红外测障”模块。我们怎样对它进行设置呢?
学生思考,有学生建议试试“前”。
师:好,“前”表示判断正前方是否有障碍物。单击“红外变量一”,出现变量百宝箱,看到“红外变量一”后面有一把小钥匙,表示这个变量被选中。这时按“确定”。
师:那么,现在你能把这个程序编写完吗?请尝试编写程序,看看机器人是否按照你的要求执行。
学生上机尝试。
教师用电子白板出示“红外测障”模块发生变化的几种情况,告诉学生如何利用红外传感器检测、如何设置参数以及如何进行参数的调整。
师:我发现有的同学遇到问题了。请大家说说遇到了什么问题?
生1:为什么机器人会撞到障碍物?
生2:为什么机器人只检测一次就不走了?
生3:为什么机器人在不停地前进和后退。
师:谁和老师一起做个小游戏?
一位男生走到教师机前,与教师一起做游戏。
教师讲清楚游戏要领,让学生按照教师的要求进行尝试。学生执行教师发出的命令。其他学生积极思考。接着教师利用电子白板出示“机器人在不停地前进后退”的范例程序,帮助学生深入分析(如图4)。
师:同学们,现在你们找到自己出问题的原因了吗?请大家再动手上机试一试。
生:这是因为机器人的参数设置出问题了。
师:请同学们把机器人的参数调整一下。
学生继续上机动手实践。
设计意图:通过学生和教师一起做游戏,攻克本节课的教学重点之一。在新方法的指导下,学生开展互动学习活动,培养分析问题、解决问题的能力及合作意识。
3.探究体验解决问题
师:你能运用我们学过的红外测障模块让机器人走出这个单层迷宫吗?(如图5)
学生思考,并动手上机实践。
师:怎样在仿真环境中添加障碍物?
教师借助电子白板演示如何添加障碍物,再展示学生成功的程序范例,让学生注意观察。
师:这几个程序有什么规律?为什么?
学生思考。
生4:这几个程序都是沿着直线的方向进行检测,转弯90度。
师:有道理。请继续观察,再想一想。
生5:它们都是沿着右边进行检测。
教师在电子白板的演示帮助下,告诉学生机器人是利用“右手法则”走单层迷宫的。
教师布置新的学习活动。
设计意图:尊重学生,鼓励学生自主上机动手实践,再次巩固红外传感器的使用方法。教师帮助、启发学生思考问题,营造积极思考问题的教学环境,训练学生的大脑。在教师的引导下,学生的学习逐层深入。利用电子白板的书写和回放功能,突破了教学难点。
4.分析程序课后延伸
师:我们已经可以让机器人走单层迷宫了。现在,谁能指挥自己的机器人走出这个复杂迷宫?
教师在电子白板上出示复杂的迷宫图。学生上机尝试。
师:这节课你有哪些收获?
全班总结交流。教师同步在电子白板上板书本课学习的知识点。
师:想一想,只有正前方可能遇到障碍物吗?其他方向会不会也遇到障碍物?下节课我们继续研究如何应对来自其他方向的障碍物。
设计意图:通过复杂的迷宫范例,检查学生已经掌握的知识,拓展学生的学习活动,起到承上启下的作用。发挥电子白板的交互特点,将本课的知识点依次呈现,使学生经历知识构建的过程。
四、课例评析
与以往使用黑板枯燥的讲解方式相比,用电子白板的交互功能将程序流程图趣味化、生动化、直观化,提高了教学效率,也提高了学生学习程序设计的兴趣和积极性,使学生很轻松地学会本课教学内容,动手实践能力和创新实践能力也有了提高。从本课生成的效果来看,有以下特点。
1.教学目标具体、合理、恰当
本课在设计时充分考虑学生的年龄特点,安排了观察实物机器人、看教材自学、走迷宫等活动,并借助交互式电子白板,让学生初步理解了红外传感器的简单工作原理,并能用“红外测障”模块编写、调试程序,能够说出编写程序的思路。在程序遇到问题时,学生通过观察和叙述思路,能明白错在哪里,并能沿着教师的引导进一步思考。
2.注重让学生发现问题、解决问题
在整个教学过程中,教师特别注意启发、引导学生积极开动脑筋,注意培养学生发现问题、解决问题的能力,利用电子白板帮助学生循序渐进地解决了学习中的重点、难点。对学生的进步以及同伴的互助精神,教师也给予了充分的肯定和表扬,使学生有成就感。
3.充分展示交流了学生的成果
在学生完成“走迷宫”的任务后,教师展示了两名学生的成果。其中一位在“红外测障”模块的一边添加了多次循环,循环的内容还增加了教师在课上没有涉及的发音模块。这说明他们真正理解、掌握了所学内容,并且能够灵活运用以前学过的知识完善自己的程序。
(作者单位:北京西城区教育信息技术中心 北京西城区复兴门外第一小学)