《迷宮探險》學習工具制作綜述

林志浩

● 特色與亮點

1.內容全面，操作簡單

學習工具《迷宮探險》能夠較為全面地涵蓋多方面的資源，導航一目了然，操作簡單，利于智能機器人教學的開展，切實服務于課堂教學。

2.著眼于探索與創新

將各種知識以任務的方式呈現，并給學生提供任務分析提示和視頻流程，學生通過運用流程圖對任務進行分析，在理解掌握命令的使用方法和技巧的基礎上，進行程序設計和機器人的演練。而且鼓勵學生在活動中大膽嘗試、勇于創新、開放思維，去進行各種機器人活動項目的設計，并通過實踐加以檢驗、完善，最終完成各種任務。

3.開放性強、教學并重、教學相長

教師可根據教學的實際情況，安排各種相關的教學活動，可以指導學生自學，小組學習，也可以集體學習。師生共同使用學習工具資源來進行教與學。

4.科學評價，促進學生健康成長

通過科學有效的評價，學生能夠正確地看待自己和他人，相互促進，共同進步。

5.加強原創，有的放矢

本學習工具中的教學范例、機器人實際運行的效果視頻、動畫等，都是我根據教學的實際需求制作的，從而使得課堂教學更加順暢，更容易解決教學中的重難點。

● 課程內容簡介

《可愛的智能機器人》這門課程，是我校的校本課程，配有LOGO語言教學系統軟件和教學機器人，在課堂教學中主要以程序教學為主，學習LOGO語言中的基本命令。通過學習，學生可以運用LOGO語言的命令編程，直接指揮機器人畫畫、滅火、走迷宮、踢足球、做游戲，還可以指揮機器人演奏動聽的音樂，學生在學習過程中可以充分發揮自己的想象，來設計各種程序，既可以在模擬環境中進行仿真練習，又可以將自己的程序下載到教學機器人上進行實際演練，這門課程著眼于學生真正意義上的學習與思考。

● 教學內容分析

本課選自五年級智能機器人校本教材第14課《迷宮探險》，主要學習嘗試利用流程圖進行程序設計，學會了使用左手定則或右手定則讓機器人走迷宮的程序設計方法。這節課的教學主要關注能夠對知識進行分析、綜合、抽象、概括出最佳方案，以完成各種任務。并通過仿真軟件在虛擬環境中完成的基礎上，實際使用機器人完成任務，使學生感受到知識的實際用途，并在應用中體會成功的喜悅。

● 設計思路及內容結構

圍繞“迷宮探險”這個教學主題，從學生的學和教師的教雙方面入手，確立了教學并重的七個板塊（如圖1），分別從理論分析、課時備課、課堂教學、教學反思、課后練習、課堂評價、課堂延伸等方面為課堂教學提供了支持。

1.理論依據

該板塊展示的是本課的教學依據，以及在理論依據支撐下的課堂教學思路（如圖2）。

2.教學設計

本板塊展示的是本課教師所用的教學設計，為了便于教師備課，我把教學設計分為“內容概述、學情分析、教學目標、教學準備、教學過程”等五部分，將本節課的內容清晰地展示出來，教師在進行備課時可以根據需要對教學設計進行適當的調整和修改，滿足了教師個性化教學的需求（如圖3）。

3.教學資源

本板塊共由教學學習工具、知識解析、仿真實際等三部分組成，為教師的課堂教學提供全面的支持（如圖4）。

①教學學習工具板塊，包括教師教學學習工具、學生用的資源和學生活動報告單。教師教學學習工具是供教師課堂教學使用的，操作簡單，輕輕點擊鼠標操作即可（如圖5）。

學生用的資源是一個學件，功能是組建程序設計流程圖，輔助課堂教學使用，學生可以按照自己的思路來編寫各種流程圖，點擊鼠標拖拽組建即可（如圖6）。

學生活動報告單，記錄的是學生在學習過程、主要記錄任務完成的過程（包括遇到的問題及解決的方法），以及學生通過學習所獲得的收獲，以小組為單位開展，而且在網絡環境下，學生還可以給教師發送電子郵件，將本組的學習情況反饋給教師，教師則能夠切實掌握學生的學習狀況，以及學生在學習過程中產生的各種的想法，便于教師因材施教。

②知識解析板塊，包括本課所涉及的四個知識點，即灰度傳感器的使用、紅外傳感器的使用、流程圖的編寫和程序設計應用的左右手定則。對于每一個知識點的解析都是以任務的方式呈現，對于知識的解析包括實際效果視頻、參考程序和相關傳感器知識的簡介，而且為了能夠更貼近于學生實際，對于左右手定則的講解，我節選了實際課堂教學片段，實踐證明，課堂上學生非常樂于這種學習方式，收到了良好的教學效果（如圖7）。

③仿真實際板塊，是以任務的方式進行本課的綜合練習，提供了參考程序、仿真運行效果、學生課堂調試機器人的視頻片段、學生課堂上完成任務的實際視頻表演（如下頁圖8）。

4.教學啟示

在本板塊中，我將自己幾年來對于本課內容教學的一些體會和感受進行了簡要的總結，供教師備課參考使用（如圖9）。

5.快樂學堂

本板塊中，提供了六關，每關都對應一項任務，從虛擬機器人的搭建，到簡單任務的完成，再到綜合人物的挑戰，幾關之間密切相關，由淺入深，推進了學生全面系統地掌握任務，而且我在給學生提供的答案解析中，不是簡單地直接給出答案，而是在每一關的任務答案中還設置了相應的問題，激勵學生依照“任務分析、流程圖編寫、程序設計、仿真測試、實際演練”的方法去完成各種任務，在完成任務的過程中不斷地思考、探索，鼓勵學生創造性地完成任務，在實際教學中，樂學、好學。

第一關——搭建，本關的設計在于使學生能夠掌握虛擬機器人的基本搭建方法，了解傳感器的功能和作用，能夠根據需要搭建出所需要的機器人，并能夠正確調試虛擬機器人（如圖10）。

第二關——辨色，本關的設計在于幫助學生掌握光敏傳感器的使用方法，認識光敏傳感器可以識別不同的顏色，并按要求進行程序設計，完成指定的機器人走黑線任務（如圖11）。

第三關——避障，本關的設計在于幫助學生掌握紅外傳避障感器的使用方法，認識到紅外避障傳感器是機器人的眼睛，機器人可以通過紅外發射與接收器來判斷障礙物，并對障礙物的不同位置來做出不同反應，并完成機器人避障任務（如圖12）。

第四關——識路，本關的設計在于將光敏傳感器和紅外避障傳感器綜合使用，來讓機器人完成行走的任務（如圖13）。

第五關——迷宮，本關的設計在于綜合運用前面的知識，在完成任務的過程中，應使學生認識到機器人在完成任務時要想提高效率，就要將虛擬機器人的傳感器的設置與程序相匹配，這樣通過不斷的調整、改進才能更好地完成任務，達到最佳效果（如圖14）。

第六關——設想，本關的任務是要求學生設計一個機器人要完成的探險任務，機器人在完成任務的過程中必須用到光敏傳感器和紅外避障傳感器，在使用流程圖分析的基礎上，進行程序的編寫，使機器人能夠完成自行設定的機器人迷宮探險的任務（如圖15）。（參考答案中，提供了以機器人過橋回家為主題的活動項目。）

6.課堂評價

本板塊分為“學習體會”、“課堂評價”兩部分。教師在課堂上，根據自己的教學實際需要，來使用這兩種功能，“學習體會”是學生對本節課的綜合總結，而“課堂評價”可以即時評價，及時將評價結果呈現。我在實際教學中在使用這一板塊中的功能時，還將其與學校的學生評價系統相結合進行綜合運用，對學生進行科學有效的全面評價，充分發揮課堂評價的激勵作用，促進學生的健康成長。

“學習體會”以留言板的形式呈現，學生可以對自己的學習體會進行總結，在網絡環境下，可以以電子郵件的形式提交給教師，形成有效的師生互動（如圖16）。

“課堂評價”以表單的形式呈現，學生可以通過拖拽具有相應等級的不同顏色五角星填入到評價表單中，對自己或他人進行相應的評價（如圖17）。

7.學生風采

學生風采板塊包括調試機器人、測試機器人、機器人足球、機器人滅火四個視頻，視頻中操作的都是學生，貼近學生的實際，在展示學生的學習成果之時，也開擴了他們的視野，激發了他們的想象，引導他們去創設更多的機器人活動的領域（如圖18）。

● 評價與反思

本學習工具較為全面地為課堂教學提供了豐富的資源，在使用的過程中，教師可以根據學生的具體情況，來安排資源的使用。在課上學習時，可以指導學生使用資源自學等，較好地服務于課堂教學，我根據學生的實際情況，安排學生分組使用資源進行小組學習，或者是安排師生共同使用資源進行集體學習等，針對不同程度的學生安排不同的使用方法，以達到最佳的教學效果。

● 關鍵技術處理

本學習工具使用FrontPage 2003和Dreamweaver 8.0兩款網頁制作軟件相結合的方式開發制作完成。在制作的過程中，我認為雖然這兩款軟件的版本不是最新的，但便于使用，而且能夠滿足各種需要，這就足夠了。

學習工具使用了大量的視頻，而視頻的獲得有兩種方式：機器人的仿真運行視頻我是通過屏錄軟件，將機器人在計算機上虛擬環境中的運行視頻錄制下來;而另一種就是使用攝像機進行實際機器人的各種相關活動的錄制。為了能夠減少視頻所占的空間，以及降低視頻播放對計算機系統環境的要求，我將所有的視頻都轉換成了SWF的格式。

在制作流程圖搭建學件和課堂評價工具時，我使用的是Flash軟件。

本學習工具中所涉及的虛擬環境源于機器人多語言教學平臺，此軟件中具有虛擬環境的設置，包括虛擬機器人的搭建和虛擬場地的設置。

● 幕前幕后

轉眼間，我已連續追隨NOC活動四年之久，順利完成了從做課件到研發數字化學習工具的蛻變，完成了從新手到老兵的升華。

1.注重素材的積累，積少成多

十多年的智能機器人教學，使我深深地體會到積跬步才能至千里，因此我在工作中非常注重各種教學資源的積累，要想制作一個優質的學習工具，豐富的積累是必不可少的。在工作中，我利用網絡、各種相關領域的書籍，以及各種機器人的研討活動等，進行資料的收集，經過不懈的努力，幾年來積累了較為豐富的教學資料。同時，我還對各種資源進行整理，細心統籌、精心編輯，逐漸形成了一個學科素材庫，其中包含大量的視音頻、圖片、文字等。學習工具中的大量素材我都是從實際教學中汲取的，如視頻、學生作品、學生操作機器人表演、興趣小組的機器人訓練等。因此，學習工具能夠緊密聯系課堂教學實際，服務于教師備課，服務于課堂教學。

2.加強學習，集思廣益，不斷提高自身信息技術應用水平

伴隨著NOC活動的開展，我看到了大量的作品，通過不斷地學習，開闊了視野，拓寬了的理念，并切實感受到了學習工具對于課堂教學的強大的輔助功效。因此，學習工具制作也成為工作中不可或缺的重要組成部分。為此，我經常學習相關信息技術知識，通過不斷的學習運用技術制作學習工具逐步提高自己的水平。由于個人的能力是有限的，我還經常與其他教師合作，各展所長、相互學習、相互促進、共同提高，這樣才能更容易制作出符合課堂教學實際需要的高質量的學習工具。再有就是第三方軟件的使用，在制作學習工具的過程中，會需要對素材進行加工、修改，教師不可能掌握所有專業軟件的使用方法，這就需要到網上去查找，如幾何畫板的使用，視頻剪切小軟件等。相信只要不斷地努力、實踐和思考，就能不斷進步。

3.科學分析，精心設計，構思合理

我在學習工具制作過程中遵循 “科學分析——精心設計——構思合理”的思路，從整體上把握教學內容，對教學內容進行系統分析，依據教學設計，制訂出學習工具設計整體思路，結構清晰。在此基礎上，對于教學內容從多個角度來進行分析研究，既要考慮學生的學，又要考慮教師的教。在實施的過程中，將學習工具的內容進行板塊化設計管理，這樣在制作過程中便于操作，而且思路清晰，便于完成，在與其他教師的合作中，各司其職，分工明確，相互配合，能更好地完成學習工具的制作。從而使學習工具中包含了大量的資源和教學參考資料，使得學習工具既服務于教師的教，同時也便于學生的學，通過不懈的努力，逐漸形成了自己的特色。

幾年來，NOC活動給予了我很多，我兩次獲得了一等獎，拿獎不是目的，提高課堂教學質量、提高自身的能力才是關鍵，數字化學習工具的制作給我帶來了很多快樂，使我的課堂教學更加豐富充實，教學質量不斷提高，自身的業務水平更是不斷進步。