玩中練，玩中變

【摘要】 主要學習驅動模塊中“電機”、“延時”和“停止所有電機”模塊的使用。通過有趣的“蘿卜小子”完成直行和轉彎的任務貫穿其中，在玩中學，在玩中練，在玩中變。此外，通過剖析完成任務需實現的功能，讓學生初步熟悉編程方法，鍛煉學生的程序思維，為進一步的編程學習打好基礎。

【關鍵詞】 玩中學 玩中練 玩中變 “蘿卜圈”虛擬機器人 程序思維

【中圖分類號】 G632.4 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2018）01-194-02

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一、淺談“蘿卜圈”虛擬機器人引入課堂的目的和意義

本校在發展規劃中明確提出了發展機器人特色教育，培養學生的創新意識和實踐能力，在此有利環境下，信息技術學科組以培養學生的創造力的目的，開展將“蘿卜圈”虛擬機器人引入課堂。

1.智能機器人教育走進課堂已成為必然趨勢，但形式偏重于實體機器人，且實體機器人教學面臨諸多問題。

實體機器人教學的普及和推廣進程緩慢，究其原因，主要有以下幾個方面：一是經濟投入大，二是管理成本高，三是教學效率低。

2.本校已在小學高年段和初中低年段開設了“蘿卜圈”虛擬機器人校本課程，其對培養學生的創造力方面與實體機器人有諸多共性。

“蘿卜圈”虛擬機器人是指通過計算機和網絡在一個虛擬的物理環境下，搭建機器人結構和編寫控制程序，要求機器人在規定的時間內從虛擬場景的起點抵達終點。在虛擬場景的賽道中設置多種得分方式以及能量補充站等，完成得分動作越多、用時越少，得分越高。在虛擬場景任務中，除了要掌握機器人編程和對物理、力學平衡等知識的應用外，還要考慮如何面對一個多任務的項目，在有限時間內通過合理高效的策略取得最好的成績。

自本校嘗試將“蘿卜圈”虛擬機器人引入常規課堂和第二課堂，經過一學年的“蘿卜圈”虛擬機器人教學實踐，本學科組發現其對培養學生的創造力方面與實體機器人有共通之處，也促使機器人社團在各類機器人競賽中小有建樹。本校機器人創客社團參加國家、省、市各級機器人創客類賽中，共獲市級以上獎項45項，其中國家級賽事31項、級賽事獲獎3項、市級賽事獲獎9項。

二、以《奔跑吧，小車》為例，談“蘿卜圈”虛擬機器人的初教與初學

1.《奔跑吧，小車》教學內容簡釋

本校開發的《信息技術》校本教材——《虛擬機器人》初級篇，共分為4章《感受“蘿卜圈”的魅力》、《大發現之旅》、《我們出發啦》、《出色的“蘿卜小子”》，每章分為3個課時。

《奔跑吧，小車》是《虛擬機器人》第二章第6課的內容。主要學習驅動模塊中“電機”、“延時”和“停止所有電機”模塊的使用。通過有趣的“蘿卜小子”完成直行和轉彎的任務貫穿其中，在玩中學，在玩中練，在玩中變。此外，通過剖析完成任務需實現的功能，讓學生初步熟悉編程方法，鍛煉學生的程序思維，為進一步的編程學習打好基礎。

2.本課內容的三維教學目標

2.1知識與技能目標

了解“蘿卜圈”軟件的界面構成；掌握驅動模塊中“電機”、“延時”和“停止所有電機”模塊的用法；能綜合運用以上模塊編寫程序及設定模塊參數值。

2.2過程與方法目標

通過模仿法，在理解小車運動程序的基礎上，編寫小車完成前進任務的程序；通過對比法，找出小車完成轉彎動作的規律及模塊參數的修改；通過生生交流、師生交流、小組合作形式，建構自主、合作、競爭的學習過程。

2.3情感態度與價值觀目標

讓學生在自主解決問題的過程中感受成功的快樂；通過小組協作和主題研究活動，培養學生協作學習的意識和勇于探索創新的精神。

3.對學生學情的分析

本課教學對象初定為五年級至七年級的學生，該階段的孩子已經開始從具體形象思維逐步向抽象邏輯思維過渡，通過有趣的任務情境能激發學生主動學習的熱情，通過分析、綜合、比較、抽象、概括等思維活動，能促進學生邏輯思維的發展與完善。學生剛接觸過“蘿卜圈”軟件不久，書本中“蘿卜小子”前進和轉彎的例子生動有趣，能很大程度上激發學生的學習興趣。

4.教學重難點簡述

教學重點是掌握驅動模塊中“電機”、“延時”和“停止所有電機”模塊的用法；教學難點是程序模塊的分析及參數的變化。

5.教學策略的選擇

新課標指出教師是學習的組織者、引導者與合作者，而信息技術教學大綱明確指出：知識及技能的傳授應以完成典型“任務”為主。因此，本節課設計的主要教學方法有“創設情境法”、“任務驅動法”、“自主探究”等。

為了著重培養學生的思維能力，讓學生具備初步程序思維，主要采用“發現問題”——“分析問題”——“實踐想法”——“優化策略”——“知識遷移”——“解決問題”等六步法來啟發學生的思維。

6.教學過程的闡述

6.1視頻導入，激發學習熱情；展示第一個任務，分析問題。

播放蘿卜圈虛擬機器人的精彩短片。引出本節課的主角——機器人小車。分小組，準備進行機器人小車的比賽。

介紹蘿卜圈虛擬機器人的平臺：任務欄里選擇“奔跑吧，小車”場景。

問題1：小車動不了，要給他一個指令，也就是編程。

學生觀察蘿卜圈的場景和編輯程序的界面，發現編程界面是以模塊化來構成的。

問題2：在開動賽車之前，請同學們聯想一下，要讓這個賽車到達目的地走一段距離，在數學里面有一個關于“距離”的公式是什么？如何在蘿卜圈里面運用這個公式，讓小車前進呢？

生：距離=速度×時間。

師（補充）：速度用電機模塊的值來表示。

問題3：這輛小車有幾個電機？這幾個電機有什么不同？endprint

生：小車有4個電機，1、2號端口對應的是左邊的電機，3、4號端口對應的是右邊的電機。

師（補充）：分別對應了4個端口，1、2號端口對應的是？3、4號端口對應的是？

問題4：除了電機外，還要有什么？

學生能聯想起剛才的數學公式中的“時間”。

師（補充）：時間用“延時”模塊來表示。

問題5：“延時”模塊的數值單位是什么？

師：請注意，它的單位是毫秒（ms），1000毫秒才等于1秒。

【設計意圖】精彩的短片導入，能激發學生的學習興趣，促使學生積極探究。本環節引出第一個基礎任務，主要讓學生進行數學公式到程序的轉換，提出問題，分析解決方案。

6.2微課自主學習，完成基礎任務

引導學生學習編寫機器人前進程序的微課，也可以參考教材中的內容，或大屏幕上的要點提示。提醒學生提交成績。鼓勵小老師幫助組內成員，小組完成后可以幫助其他組的同學。

【設計意圖】運用微課，讓學生進行重點知識的學習，培養學生的自學能力；小組間比拼，鼓勵學生勇當小老師。

6.3難度挑戰：嘗試修改程序，完成難度任務；修改優化程序，沖向終點提高分數。

師：你們還想不想挑戰更高難度的任務呀？那我們就看看第二個任務——轉過那個拐角。（運行“轉過那個拐角”場景）發生了什么？是什么原因？

生：小車沒有轉彎。

師：（打開編寫程序界面）這個長長的程序有幾段啊，為什么？

生：先是直行的程序，然后是轉彎的程序，最后再直行到終點。

師：如果要讓機器人順利轉過那個拐角，該怎么修改他的參數？

生：將左邊電機的動力加大，右轉彎。

師：剛才同學們猜想出了完成任務的秘籍，要想讓小車轉彎，就要讓左邊電機和右邊電機的動力不同，試試看，能不能突破難點？

提醒成功的同學提交成績，并將電機的參數值記錄在學案上。鼓勵學生修改參數來提高分數，并幫助其他同學完成任務。

【設計意圖】小組合作探究得出答案，培養學生的合作意識。鼓勵學生不怕犯錯誤的探索精神。爭取提高分數，培養學生知識遷移及運用的能力。

6.4任務成績展示與課堂小結

展示第二個任務成績及排名。

師：誰來分享一下，你是怎么完成的？

生：直行速度加快，延時要減少。

師：老師還有一個問題，有些同學轉彎的時候，轉是轉了，但還沒有轉過去，那怎么辦呢？

生：左邊電機加大的同時，右邊電機也減小一點，這樣轉彎的幅度就會更大一點。

【設計意圖】讓學生體會成功的喜悅。教師通過問題引導學生對本課重點和難點進行小結。

6.5播放拓展視頻，鼓勵課后探究

開拓學生的視野，激發學生聯想拓展內容與本課任務的不同之處，鼓勵學生課后探究。

【設計意圖】激發學生對“蘿卜圈”虛擬機器人深入研究的興趣。

三、小結：玩中練，玩中變——“蘿卜圈”虛擬機器人培養學生創造力的體現

讓學生在玩樂中練習，在變式中創新。在“蘿卜圈”虛擬仿真系統中開展智能機器人學習，可以模擬實物機器人的一切功能和動作：在場景中構建機器人，編寫與實際機器人完全相同的驅動程序，控制機器人在特定環境中按指定規則完成特定的任務。借助于軟件和平臺，通過虛擬現實技術，將機器人教育的各個應用細節進行高度的三維仿真；同時，基于軟件平臺和網絡的應用模式降低了學習機器人的硬件門檻，有利于擺脫時間、場地、器材等的限制，方便學生開展自主學習。“蘿卜圈”虛擬機器人的搭建機器人的過程可以訓練學生的三維空間想象力，和模型的創意設計能力，可視化的程序模塊更方便培養學生的編程思維能力，這些不僅可以為各種機器人比賽打下基礎，而且對于培養大部分學生的創造力有良好的促進作用。

[ 參 考 文 獻 ]

[1]朱曉勝.機器人教學的探索與實踐[J].科學大眾，2013，（3）：6-6.

[2]曾景佳.例談信息技術課堂教學目標的實現[J].課外閱讀，2012，（9）：75-75.endprint