編程進(jìn)行時(shí)——虛擬機(jī)器人之循跡足球
2018-01-01 00:00:00
江蘇科技報(bào)·E教中國 2018年3期
課例特色
本課程是基于信息技術(shù)的校本課程，遵循深入淺出、循序漸進(jìn)的原則，利用蘿卜圈虛擬機(jī)器人的教學(xué)，改變以往以技術(shù)為目的的教學(xué)方式，而以思維教學(xué)為目標(biāo)，在發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。本課程以STEAM項(xiàng)目教學(xué)為原則，用實(shí)際任務(wù)將整個(gè)課程串聯(lián)起來。學(xué)生通過教師的適時(shí)引導(dǎo)，在游戲活動(dòng)、自主探究、小組合作、親身實(shí)踐的過程中高效愉快地學(xué)習(xí)。
學(xué)情分析
本課程開設(shè)在八年級(jí)，學(xué)生已學(xué)習(xí)一年的信息技術(shù)課程，具備了基本的信息素養(yǎng)，能獨(dú)立完成簡單的教學(xué)任務(wù)。更重要的是，學(xué)生七年級(jí)學(xué)習(xí)了Python語言，有一定的編程基礎(chǔ)，為本課程的學(xué)習(xí)提供了先決條件。且八年級(jí)的學(xué)生，獨(dú)立自主學(xué)習(xí)能力更強(qiáng)，在小組合作中，可以進(jìn)行自主分工安排，提高團(tuán)結(jié)協(xié)作性。因此，選擇八年級(jí)學(xué)生開展虛擬機(jī)器人教學(xué)，更具有操作性。
教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)與技能：了解各種傳感器的用途和安裝方法，重點(diǎn)掌握灰度傳感器的安裝與編程。
過程與方法：理解If判斷和While循環(huán)語句，熟悉虛擬機(jī)器人項(xiàng)目步驟完成的過程。
情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過設(shè)計(jì)流程圖、編寫程序，提高思維能力，增強(qiáng)對(duì)編程的信心和興趣。
教學(xué)過程
一、任務(wù)導(dǎo)入，自主嘗試
師：我們已學(xué)習(xí)了虛擬機(jī)器人的簡單編程，那么這節(jié)課我們繼續(xù)學(xué)習(xí)新手任務(wù)——循跡足球。
教師打開任務(wù)，進(jìn)入房間（如圖1），學(xué)生討論完成這個(gè)任務(wù)有什么更好的方法。
圖1
教師強(qiáng)調(diào)任務(wù)說明（機(jī)器小車沿著場地軌跡行走），學(xué)生根據(jù)任務(wù)規(guī)則，嘗試自主完成任務(wù)。任務(wù)場地如圖2。
教師觀察學(xué)生的任務(wù)完成情況，如單純直行，可以左右轉(zhuǎn)，或者無從下手等。師生共同總結(jié)任務(wù)完成過程中遇到的問題，引出本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容——如何讓機(jī)器人循線走。
二、師生討論，小組合作
活動(dòng)一：傳感器大比拼。
師：大家知道都有哪些傳感器？在哪個(gè)模塊中能找到傳感器？比一比，哪個(gè)小組完成得最全最準(zhǔn)確。請(qǐng)大家思考，哪種傳感器可以用來幫助機(jī)器人循線走？（學(xué)生討論交流完成任務(wù)，教師巡視，進(jìn)行指導(dǎo)）
學(xué)生小組完成調(diào)查表，如下：
師：在大家的共同努力下，我們將傳感器進(jìn)行了總結(jié)分析，到底哪個(gè)傳感器應(yīng)用在機(jī)器人循線走最優(yōu)呢？生：灰度傳感器。師：我們應(yīng)把灰度傳感器安裝在機(jī)器人的哪里呢？安裝幾個(gè)最合理？生：前面、后面；2個(gè)、3個(gè)……
師：下面大家嘗試自己動(dòng)手進(jìn)行搭建，看看如何安裝灰度傳感器最好。（學(xué)生開始動(dòng)手操作）
師：很多同學(xué)已經(jīng)完成了灰度傳感器的安裝，我們一起來分析一下哪個(gè)安裝位置更好、更合理。我們發(fā)現(xiàn)安裝在小車的前面，并且左右2個(gè)最合理，寬度應(yīng)該大于線的寬度就可以。那么下面將自己的機(jī)器人改進(jìn)一下，嘗試為傳感器編寫程序，讓我們的小車循線走。（學(xué)生改進(jìn)機(jī)器人，嘗試編程）
三、學(xué)生自主學(xué)習(xí)編程，完成機(jī)器人循線走
活動(dòng)二：比一比，誰的小車最快循線走。
1.應(yīng)用灰度傳感器，偵測黑線
師：大家遇到了什么問題呢？生：不知道如何用灰度傳感器，怎樣才能循線走？
師：好，那我們一個(gè)一個(gè)問題，慢慢解答。首先，在偵測模塊中，找到獲取灰度傳感器檢測到的顏色灰度值的指令
教師分析講解：小車有如下三種情況（如圖3～5），學(xué)生討論回答。
圖3 圖4 圖5
情況一：兩側(cè)都沒有偵測到黑線。（如圖3）
學(xué)生答：小車應(yīng)該直行。
情況二：左側(cè)偵測到黑線。（如圖4）
學(xué)生答：小車應(yīng)該左轉(zhuǎn)。
情況三：右側(cè)偵測到黑線。（如圖5）
學(xué)生答：小車應(yīng)該右轉(zhuǎn)。
師：綜合大家的回答，當(dāng)左側(cè)偵測到黑線，則左轉(zhuǎn)；當(dāng)右側(cè)偵測到黑線，則右轉(zhuǎn)；兩側(cè)都沒有則直行。那么大家根據(jù)分析，小組討論，設(shè)計(jì)流程圖，并嘗試使用If判斷來進(jìn)行程序編寫。
學(xué)生學(xué)習(xí)學(xué)案并小組繪制流程圖。
教師巡視，個(gè)別輔導(dǎo)。
2.利用If判斷，進(jìn)行機(jī)器人循線走
學(xué)生演示流程圖，并說明本組的設(shè)計(jì)思路。教師引導(dǎo)分析，強(qiáng)調(diào)幾個(gè)問題：（1）灰度傳感器的偵測數(shù)值設(shè)置為多少最合適？（2）如何設(shè)置電機(jī)，讓小車左右轉(zhuǎn)？
教師個(gè)別輔導(dǎo)，學(xué)生按照流程圖（如圖6），進(jìn)行程序編寫。
圖6
3.利用While永久循環(huán)，完成任務(wù)
師：我發(fā)現(xiàn)有的小組討論得很激烈，遇到什么問題了嗎？生：小車走一點(diǎn)就不動(dòng)了，原地轉(zhuǎn)圈。師：那你們都采取了什么方法？生：添加延時(shí)，但是不能完成任務(wù)。師：大家看一下，控制模塊中的哪個(gè)指令可以幫助你們？學(xué)生查找，并回答：永久循環(huán)。教師講解While循環(huán)的作用和操作過程。（如圖7）
圖7
學(xué)生操作，并完成任務(wù)。
4.查看代碼界面，分析代碼
教師打開代碼界面，為學(xué)生講解代碼中的If判斷結(jié)構(gòu)和While循環(huán)結(jié)構(gòu)（如圖8）。
學(xué)生討論，回答問題。
圖8
四、課程小結(jié)
學(xué)生演示最終任務(wù)完成情況。教師：本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了灰度傳感器的使用方法，同時(shí)對(duì)循環(huán)和判斷語句的概念進(jìn)行了了解。While循環(huán)和If判斷是編程中的重點(diǎn)內(nèi)容，那么這兩者之間如何更好地運(yùn)用，簡化我們的程序？我們下節(jié)課繼續(xù)學(xué)習(xí)。
教學(xué)反思
本節(jié)課以循跡足球?yàn)橹骶€，開展教學(xué)內(nèi)容，將傳感器和If、While語句等理論知識(shí)融入到學(xué)生討論、小組比賽的環(huán)節(jié)中，提高了學(xué)生的興趣和熱情，加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和應(yīng)用。教學(xué)過程比較流暢，學(xué)生討論激烈、參與度高。從傳感器的分析到機(jī)器人的搭建，學(xué)生自主完成，在編寫程序的過程中，遇到問題可以通過小組合作，討論優(yōu)化，使學(xué)生深刻體會(huì)到編程帶給機(jī)器人的變化，從而增強(qiáng)對(duì)編程的信心和興趣。
教學(xué)評(píng)價(jià)
本課程所選用的是蘿卜圈網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，功能強(qiáng)大，操作簡單，更是圖形化編程，這些特點(diǎn)非常適合初中生學(xué)習(xí)。本節(jié)課教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)合理，思路清晰，環(huán)節(jié)緊緊相扣，學(xué)生在體驗(yàn)機(jī)器人循跡踢球的過程中展開學(xué)習(xí)活動(dòng)，理論知識(shí)扎實(shí)，討論深入，團(tuán)隊(duì)協(xié)作更是讓學(xué)生體會(huì)到了合作的優(yōu)勢。在整個(gè)過程中，學(xué)生從需求分析到流程設(shè)計(jì)，從安裝傳感器到編程實(shí)現(xiàn)任務(wù)，體驗(yàn)了虛擬機(jī)器人項(xiàng)目的整個(gè)流程步驟，幫助建立良好的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)了計(jì)算思維，體驗(yàn)編程的無限樂趣。（點(diǎn)評(píng)人：程建娜，天津市濱海新區(qū)塘沽教育中心信息技術(shù)學(xué)科教研員）
