《有趣的體感游戲——攝像頭》教學(xué)設(shè)計(jì)

學(xué)情分析

本課的教學(xué)對(duì)象是小學(xué)六年級(jí)學(xué)生，他們已經(jīng)具備了較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)操作技能及較好的信息技術(shù)基礎(chǔ)及素養(yǎng)，并具備了一定的邏輯分析、判斷能力和抽象思維能力，獨(dú)立意識(shí)和成人感逐步增強(qiáng)。通過(guò)五年級(jí)對(duì)Logo語(yǔ)言基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，他們對(duì)“程序設(shè)計(jì)”這一概念已經(jīng)具有感性而模糊的認(rèn)識(shí)，同時(shí)通過(guò)對(duì)“畫(huà)圖”軟件的學(xué)習(xí)，他們也掌握了較好的電腦繪畫(huà)基本功，使得知識(shí)的遷移與轉(zhuǎn)換成為可能。通過(guò)前一階段對(duì)Scratch1.4的學(xué)習(xí)，學(xué)生們已經(jīng)掌握了Scratch編程的基本方法，并能根據(jù)自己的想法創(chuàng)作多樣的Scratch益智游戲。這一年齡段的孩子思維活躍，觀察和分析能力都有了質(zhì)的提升，在日常的創(chuàng)編中體驗(yàn)到Scratch賦予的無(wú)窮的想象力和空間，他們也從中體會(huì)到了無(wú)限的創(chuàng)作樂(lè)趣。

教材分析

《有趣的體感游戲——攝像頭》是基于Scratch2.0新增的視覺(jué)感知技術(shù)而開(kāi)發(fā)的一課教學(xué)內(nèi)容，屬于Scratch2.0新增的體感模塊。它所需的設(shè)備只是普通的攝像頭，因而在實(shí)現(xiàn)視頻判斷的精確度上就有所欠缺，但還是比較容易掌握的，特別適用于小學(xué)生或初學(xué)者的學(xué)習(xí)和體驗(yàn)。基于這些情況，本課將教學(xué)內(nèi)容分為兩個(gè)部分：一是利用物體在攝像頭前對(duì)角色或舞臺(tái)的移動(dòng)速度變化值來(lái)觸發(fā)相應(yīng)交互；二是利用色塊在攝像頭前的成像色來(lái)觸發(fā)相應(yīng)交互。其中在腳本中選用合適的攝像頭體感方式來(lái)觸發(fā)相應(yīng)的交互是本課教學(xué)的難點(diǎn)。

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能目標(biāo)：理解攝像頭的作用，掌握和運(yùn)用物體在攝像頭前對(duì)角色或舞臺(tái)的移動(dòng)速度變化值，而觸發(fā)相應(yīng)交互。

過(guò)程與方法目標(biāo)：通過(guò)兩腳本的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)Scratch2.0中新的視頻感知功能模塊，體驗(yàn)視頻感知帶來(lái)不同尋常的體感樂(lè)趣。能運(yùn)用視頻感知的特殊光感作用，選擇更適宜的腳本方式，實(shí)現(xiàn)豐富多彩的體感游戲?qū)嵗⑵溥\(yùn)用至實(shí)際生活中，如紅外線光控樓道燈、紅外線光控自動(dòng)門(mén)等。

情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：通過(guò)學(xué)習(xí)Scratch2.0中攝像頭的視頻感知功能模塊，喜歡上Scratch編程；培養(yǎng)探究能力和堅(jiān)忍不拔的意志。

教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)：掌握和運(yùn)用物體在攝像頭前對(duì)角色或舞臺(tái)的移動(dòng)速度變化值，來(lái)觸發(fā)相應(yīng)交互。

難點(diǎn)：如何在腳本中選用合適的攝像頭體感方式來(lái)觸發(fā)相應(yīng)的交互。

教學(xué)過(guò)程

1.創(chuàng)設(shè)情境，感受攝像頭的魅力

師：印度的飛餅久負(fù)盛名，同學(xué)們都喜歡吃吧！今天老師就和大家一起玩一個(gè)用Scratch做的翻餅游戲。同學(xué)們?cè)谕孢@個(gè)游戲的同時(shí)，請(qǐng)思考：①這個(gè)游戲與我們以往玩的Scratch游戲有什么不同？②仔細(xì)觀察，碰到了什么餅會(huì)上下翻轉(zhuǎn)？③你能幫老師找到它嗎？是什么？（如上頁(yè)圖1）

通過(guò)試玩，學(xué)生發(fā)現(xiàn)這個(gè)飛餅游戲是通過(guò)人身體的影子在鏡頭中的來(lái)回走動(dòng)而觸發(fā)飛餅上下翻轉(zhuǎn)的，從而引出本課教學(xué)主題——視頻感知，并請(qǐng)學(xué)生上來(lái)找到了真正觸發(fā)飛餅翻轉(zhuǎn)的視頻感知主角——攝像頭。

教師出示課題——神奇的攝像頭。

師：接下就讓我們一起來(lái)探究Scratch中“神奇而有趣”的攝像頭。

設(shè)計(jì)意圖：有趣而生動(dòng)的游戲?qū)耄寣W(xué)生親身體會(huì)Scratch2.0基于視頻感知的神秘感和趣味感，不僅能激起學(xué)生學(xué)習(xí)的沖動(dòng)，更重要是能引發(fā)他們探究新知識(shí)、新技能的積極性和主動(dòng)性，為后面的學(xué)習(xí)做鋪墊，而且還可以讓孩子們感知到Scratch2.0技術(shù)背后所蘊(yùn)含的文化內(nèi)涵——印度美食之一“飛餅”的制作工藝。

2.對(duì)比探究，認(rèn)識(shí)新模塊命令

教師打開(kāi)“印度飛餅”游戲的Scratch2.0腳本，讓學(xué)生觀察并思考，學(xué)生們可結(jié)合自主探究和合作探究進(jìn)行（如圖2）。

活動(dòng)1：觀察后，是否發(fā)現(xiàn)此腳本中與先前游戲的腳本中有哪些模塊命令是以前沒(méi)有的？（將攝像頭“開(kāi)啟或關(guān)閉”、將攝像頭的透明度設(shè)定為一定值、視頻偵測(cè)動(dòng)作在“角色”或“舞臺(tái)”上并大于或小于某一值，這三個(gè)模塊命令如圖2）

師：它們有什么用處呢？

活動(dòng)2：學(xué)生分組，在原腳本上嘗試這三個(gè)模塊命令，感知一下這些模塊命令的用處，并交流討論，歸納用法（結(jié)合自主和合作探究完成）。

師小結(jié)：模塊命令是控制攝像頭的開(kāi)啟和關(guān)閉；模塊命令是控制攝像頭呈現(xiàn)在舞臺(tái)上的透明度；模塊命令是當(dāng)攝像頭偵測(cè)到的物體與角色和舞臺(tái)相“重疊”，所引起的“舞臺(tái)”和“角色”的速度或幅度（光流）發(fā)生變化，當(dāng)大于或小于某一值時(shí)，隨即實(shí)現(xiàn)相應(yīng)交互。

一般作為條件判斷要與運(yùn)算相結(jié)合。

設(shè)計(jì)意圖：對(duì)比學(xué)習(xí)能讓學(xué)生找到新舊知識(shí)的銜接點(diǎn)，使其學(xué)習(xí)更具聯(lián)系性和延續(xù)性，更易于接受新知識(shí)、新技能，并掌握得更加牢固。同時(shí)，在探究中將學(xué)生分組，兼顧各組間的均衡和組員間的特長(zhǎng)，明確組內(nèi)成員的分工，關(guān)注弱勢(shì)學(xué)生。

3.嘗試修改，鞏固新知

當(dāng)學(xué)生認(rèn)識(shí)了Scratch2.0中的視頻感知功能模塊后，就要讓他們嘗試將托氣球的游戲修改成利用攝像頭來(lái)“托氣球”的體感游戲。

學(xué)生們自主嘗試修改，并交流互助。在學(xué)生修改的腳本中，大致會(huì)出現(xiàn)兩種運(yùn)用攝像頭觸發(fā)“氣球”上托的條件判斷，一種是視頻偵測(cè)動(dòng)作在“角色”上，另外一種是視頻偵測(cè)動(dòng)作在“舞臺(tái)”上。

活動(dòng)：讓學(xué)生實(shí)際對(duì)比視頻偵測(cè)動(dòng)作在“角色”和“舞臺(tái)”上的不同。

學(xué)生嘗試操作后，交流討論、歸納：視頻偵測(cè)動(dòng)作在“角色”上，即視頻偵測(cè)到的動(dòng)作只有發(fā)生在角色上，才能觸發(fā)交互，相對(duì)比較精準(zhǔn)。視頻偵測(cè)動(dòng)作在“舞臺(tái)”上是指視頻偵測(cè)到的動(dòng)作只需發(fā)生在舞臺(tái)上，即可觸發(fā)交互，相對(duì)比較寬泛。在具體操作中還是要根據(jù)實(shí)際情況選用最適合的方式。

設(shè)計(jì)意圖：修改原來(lái)的Scratch能讓學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握有一個(gè)延續(xù)性，更容易掌握兩者的相同點(diǎn)，區(qū)分兩者間的不同，達(dá)到融會(huì)貫通，有助于對(duì)新知的掌握。對(duì)視頻偵測(cè)動(dòng)作在“角色”和“舞臺(tái)”的進(jìn)一步分析，學(xué)生能更細(xì)致地掌握視頻偵測(cè)動(dòng)作在不同對(duì)象上所觸發(fā)不同交互，并根據(jù)實(shí)際情況選用最為適合的方式，發(fā)揮其最佳潛能。

4.拓展延伸，實(shí)際運(yùn)用

師：那我們能否運(yùn)用Scratch2.0新增的視頻感光模塊功能，來(lái)解決我們實(shí)際生活中的一些問(wèn)題？

教師引導(dǎo)學(xué)生自主思考后再進(jìn)行小組討論，而后小組選出代表，匯報(bào)自己小組的討論成果。學(xué)生設(shè)想可以運(yùn)用此功能模塊設(shè)計(jì)一套基于Scratch2.0下的樓道光感燈、電子感光自動(dòng)門(mén)、視頻識(shí)別防盜系統(tǒng)等。

活動(dòng)：如果是在沒(méi)光線的時(shí)候或地方，那怎么辦呢？

教師引導(dǎo)學(xué)生明白在這種情況下要配上紅外線或其他設(shè)施設(shè)備來(lái)解決。

設(shè)計(jì)意圖：此環(huán)節(jié)將課堂教學(xué)延伸到學(xué)生的生活實(shí)際，“想象是一切創(chuàng)造活動(dòng)的源泉”，學(xué)生們通過(guò)大膽的想象，可以將Scratch2.0的視頻感知所學(xué)技術(shù)與生活實(shí)際相結(jié)合，如設(shè)計(jì)一套樓道感應(yīng)燈、電子感光自動(dòng)門(mén)和視頻識(shí)別防盜系統(tǒng)等。

5.拓展新知、破解疑惑

請(qǐng)學(xué)生說(shuō)說(shuō)在實(shí)際操控這些體感游戲時(shí)的感受。學(xué)生感覺(jué)運(yùn)用攝像頭對(duì)動(dòng)作幅度的偵測(cè)容易受到周?chē)h(huán)境諸多因素的干擾。

活動(dòng)1：除此之外，還能運(yùn)用什么方法借助攝像頭偵測(cè)會(huì)更為精確些？

以白話文“待他倦怠無(wú)備，我卻舉起紅旗，將軍便下山擊之：以逸待勞，必當(dāng)取勝……”引出“信號(hào)旗”，以“信號(hào)旗”再引導(dǎo)到“顏色”。

學(xué)生嘗試發(fā)現(xiàn)通過(guò)顏色也可以進(jìn)行偵測(cè)，判斷會(huì)相對(duì)精確些。

活動(dòng)2：顏色可以運(yùn)用軟件原先所提供的顏色嗎？嘗試修改托氣球的腳本，使之變?yōu)閿z像頭偵測(cè)到相關(guān)顏色而觸發(fā)相應(yīng)交互的體感游戲。

學(xué)生修改腳本發(fā)現(xiàn)，此模塊命令中的“碰到顏色”是指攝像頭在當(dāng)時(shí)環(huán)境中所獲取的視頻感知顏色；通過(guò)測(cè)到的顏色來(lái)觸發(fā)托氣球的交互操作。

但在實(shí)際操控中，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)獲取的顏色在再次被讀取時(shí)有些困難，這是怎么回事呢？又怎么解決呢？教師引導(dǎo)學(xué)生探究和嘗試。

學(xué)生發(fā)現(xiàn)原來(lái)由于Scratch2.0的視頻感知是通過(guò)普通攝像頭來(lái)實(shí)現(xiàn)的，攝像頭偵測(cè)或獲取到的顏色只是圖像中不同點(diǎn)上的顏色光感序列所組成的，因此為了使腳本能順利執(zhí)行，在取色時(shí)，可以在顏色紙的不同區(qū)域依次取色，最好把顏色紙卷成“色卷”，在不同點(diǎn)上獲取光感顏色，這樣所獲取的光感顏色更具代表性。

師：獲取了這么多顏色后，如何能放在一起執(zhí)行呢？想想以前我們遇到過(guò)嗎？對(duì)，可以運(yùn)行邏輯運(yùn)算模塊中的“或”運(yùn)算，來(lái)實(shí)現(xiàn)多顏色的偵測(cè)、判斷。

活動(dòng)3：運(yùn)用“色卷”來(lái)控制“賽車(chē)”游戲，將手控賽車(chē)游戲，轉(zhuǎn)變?yōu)椤吧怼斌w感賽車(chē)游戲。要求：①嘗試用不同顏色的“色卷”來(lái)控制賽車(chē)行駛速度及方向；②賽車(chē)能通過(guò)不同的“色卷”自如地在賽道上行駛，并順利到達(dá)終點(diǎn)；③學(xué)生展示自己編寫(xiě)的腳本成果，并闡述編寫(xiě)腳本的想法。取長(zhǎng)補(bǔ)短，達(dá)到共同進(jìn)步。

設(shè)計(jì)意圖：設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)，主要是讓學(xué)生進(jìn)一步理解編程思維方式，在編程中不能只求一種方式，而是要在多種方式中選用能使腳本最優(yōu)化的、最能有效實(shí)現(xiàn)編程目標(biāo)的那種方式，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是程序最優(yōu)化。同時(shí)讓學(xué)生在創(chuàng)作體驗(yàn)中享受編程的樂(lè)趣，最大限度地表達(dá)自己的想法，并付諸實(shí)施。

6.構(gòu)筑認(rèn)知，展望未來(lái)

這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了Scratch2.0中攝像頭的視頻感知功能模塊：一是利用物體在攝像頭前對(duì)角色或舞臺(tái)的移動(dòng)速度變化值來(lái)觸發(fā)相應(yīng)交互；二是利用色塊在攝像頭前的成像色來(lái)觸發(fā)相應(yīng)交互。明白了可以運(yùn)用攝像頭感知對(duì)象的動(dòng)作幅度和光感顏色作為條件判斷，觸發(fā)相應(yīng)交互。雖然目前該項(xiàng)技術(shù)還剛剛起步，還有很多不完善的地方，但相信通過(guò)我們的努力，該項(xiàng)技術(shù)一定能在今后的日常生活中得到廣泛應(yīng)用，希望同學(xué)們樹(shù)立良好的編程理念，培養(yǎng)靈敏的編程嗅覺(jué)，敢于將所學(xué)的新技術(shù)應(yīng)用到日常生活中解決實(shí)際難題。

教學(xué)反思

本課是圍繞Scratch2.0新增的視覺(jué)感知模塊而開(kāi)發(fā)的一堂編程實(shí)踐課，我以學(xué)生喜聞樂(lè)見(jiàn)的印度飛餅體感游戲?qū)耄寣W(xué)生觀察此游戲與之前玩的其他游戲有何不同。通過(guò)觀察，學(xué)生發(fā)現(xiàn)神奇而又有趣的攝像頭同樣能實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)、鍵盤(pán)或游戲桿等設(shè)備的功能，充分激發(fā)學(xué)生興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)技能的同時(shí)，享受人文信息的熏陶。隨后運(yùn)用新舊Scratch腳本的對(duì)比和知識(shí)遷移，找出新增模塊命令并嘗試其功能，但此時(shí)他們所獲得的知識(shí)技能都是零散的，需經(jīng)過(guò)交流、討論的“洗禮”才能理順和鞏固自己的探究“成果”。其后我又安排了組內(nèi)、組與組之間的合作探究和交流環(huán)節(jié)，通過(guò)學(xué)生間合作探究和交流，進(jìn)一步提升學(xué)生Scratch的編程理念。最后運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)除了物體在攝像頭前對(duì)角色或舞臺(tái)的移動(dòng)速度變化值來(lái)觸發(fā)交互，還可利用色塊在攝像頭前的成像色來(lái)觸發(fā)交互，使所編寫(xiě)的Scratch腳本達(dá)到最優(yōu)化，逐步培養(yǎng)學(xué)生良好的編程素養(yǎng)。

本課除了讓學(xué)生認(rèn)識(shí)和體驗(yàn)視頻感知模塊給Scratch2.0帶來(lái)的全新感受外，所涉及的腳本編寫(xiě)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，學(xué)生們都能完整地體驗(yàn)“揮手托氣球”和“色塊賽車(chē)”體感游戲的修改和開(kāi)發(fā)過(guò)程，他們展示的作品、燦爛的笑容和交流言談的字里行間都洋溢著很強(qiáng)的成就感。Scratch最大的優(yōu)勢(shì)——平易近人、生動(dòng)活潑、實(shí)現(xiàn)想象、成就創(chuàng)新在本課中得到充分體現(xiàn)。

點(diǎn)評(píng)

本課屬于信息技術(shù)教學(xué)中Scratch編程實(shí)踐課，Scratch2.0中新增添的視頻感知模塊，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)非常新鮮，他們非常感興趣。本課就是基于Scratch2.0中的視頻模塊而開(kāi)發(fā)的教學(xué)內(nèi)容：有趣的體感游戲——攝像頭。與以往程序教學(xué)不同，本課不是簡(jiǎn)單教授學(xué)生如何編程，而是先通過(guò)印度“飛餅”的體感游戲，引出Scratch還可以通過(guò)攝像頭來(lái)偵測(cè)對(duì)象，運(yùn)用程序?qū)Ρ取⒅R(shí)遷移找出Scratch2.0中新添的視頻感知模塊，通過(guò)學(xué)生間自主探究和合作探究逐一認(rèn)識(shí)和掌握每一個(gè)模塊命令的作用和用途，而后進(jìn)一步鞏固Scratch新穎的編程理念，通過(guò)模仿、實(shí)踐和創(chuàng)新達(dá)到真正掌握和運(yùn)用新知識(shí)和新技能。為了更有效提高信息技術(shù)學(xué)科的課堂教學(xué)效率，幫助學(xué)生能在充分理解的基礎(chǔ)上掌握技能，并進(jìn)一步運(yùn)用到生活實(shí)際中，朱益老師在以下三方面做了一些嘗試：

一是在創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境中融入人文信息，實(shí)現(xiàn)傳授技術(shù)與人文熏陶相整合。朱老師通過(guò)有趣而生動(dòng)的體感游戲——“印度翻餅”導(dǎo)入，讓學(xué)生親身體會(huì)Scratch2.0基于視頻感知的神秘感，不僅激起學(xué)生學(xué)習(xí)的沖動(dòng)，更重要的是引發(fā)他們探究新知識(shí)、新技能的主動(dòng)性，為隨后的學(xué)習(xí)做好鋪墊，同時(shí)游戲題材的選用也讓學(xué)生們感知到Scratch2.0技術(shù)背后所蘊(yùn)含的那份文化內(nèi)涵——印度美食之一“飛餅”，以及它的制作工藝。將枯燥的信息技術(shù)知識(shí)技能與學(xué)生的生活實(shí)際整合，將知識(shí)和問(wèn)題還原到生活本原，讓學(xué)生快樂(lè)地融入信息技術(shù)的編程學(xué)習(xí)中。

二是對(duì)比教學(xué)，知識(shí)遷移，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。在本堂課的教學(xué)中，朱老師適時(shí)運(yùn)用兩個(gè)程序腳本進(jìn)行對(duì)比，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)第二腳本中新增的視頻感知模塊，找到新舊知識(shí)的銜接點(diǎn)，通過(guò)自主合作探究認(rèn)識(shí)和掌握新模塊命令的功能并熟練運(yùn)用，從而達(dá)到知識(shí)遷移，使學(xué)生對(duì)新學(xué)知識(shí)的掌握更加牢固，從而培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，讓學(xué)生逐步構(gòu)建起良好的編程理念。

三是啟發(fā)式教學(xué)是信息技術(shù)課堂教學(xué)最為重要的一種教學(xué)方式。大教育家孔子曾提出“不憤不啟，不悱不發(fā)”的經(jīng)典論斷，他認(rèn)為在教學(xué)中應(yīng)充分利用學(xué)生“憤悱”之時(shí)，對(duì)學(xué)生思維進(jìn)行啟發(fā)誘導(dǎo)，使其能舉一反三、觸類(lèi)旁通，這樣對(duì)新知識(shí)的掌握和運(yùn)用將更為便捷和牢固。朱老師在本課很多環(huán)節(jié)都適時(shí)運(yùn)用了這種教學(xué)方法，特別是在學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)攝像頭在偵測(cè)對(duì)象易受干擾時(shí)，啟發(fā)學(xué)生思考能否運(yùn)用其他方法來(lái)解決，并通過(guò)引用《三國(guó)演義》中的“待他倦怠無(wú)備，我卻舉起紅旗，將軍便下山擊之：以逸待勞，必當(dāng)取勝……”的白話文句，加以啟發(fā)：從“信號(hào)旗”引入到“顏色”；讓學(xué)生通過(guò)啟發(fā)—嘗試—思考—再嘗試—再思考的過(guò)程，探究出可以借用“色卷”來(lái)幫助解決攝像頭易受干擾的問(wèn)題。這一過(guò)程讓學(xué)生逐步構(gòu)建良好的編程理念，體會(huì)編程的最優(yōu)化，享受編程的樂(lè)趣，最大限度地表達(dá)自己的想法，并付諸實(shí)施。