龍舟競渡

設(shè)計(jì)依據(jù)

人工智能技術(shù)快速滲透在人們的日常生活與學(xué)習(xí)中，成為生活便捷的有力助手。本課對機(jī)器人模塊進(jìn)行探究，了解機(jī)器人技術(shù)的基本原理，初步認(rèn)識(shí)電機(jī)、傳感器，培養(yǎng)運(yùn)用算法與程序解決問題的能力。在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生展現(xiàn)創(chuàng)意、實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、組合制作、測試運(yùn)行，體驗(yàn)前沿科技給我們帶來的成功感。

課例特色

六年級學(xué)生已經(jīng)具備了Scratch積木化編程基礎(chǔ)，初步掌握了常用傳感器的名稱及作用，對人工智能充滿了好奇和探索的欲望。

本節(jié)課以端午節(jié)龍舟競渡為背景，結(jié)合傳統(tǒng)節(jié)日端午節(jié)中經(jīng)典民俗賽龍舟活動(dòng)，用Scratch編程控制傳感器和機(jī)器人小車模仿龍舟智能應(yīng)用，解決現(xiàn)實(shí)的生活問題。體驗(yàn)創(chuàng)客的樂趣，感悟傳統(tǒng)文化的美以及共同協(xié)作賽龍舟的力量。

教學(xué)過程

一、傳統(tǒng)民俗引入課題

傳統(tǒng)節(jié)日似乎和我們的技術(shù)離得很遠(yuǎn)，教師通過“看圖猜詩”，將學(xué)生帶入傳統(tǒng)節(jié)日的氛圍中。通過欣賞江蘇泰州地區(qū)期盼一年好收成的傳統(tǒng)民俗——溱潼會(huì)船節(jié)龍舟賽的視頻，體驗(yàn)“十里溱湖蕩碧波，千舟競發(fā)逐春潮”的景象。

教師將傳統(tǒng)民俗和新興科技作對比，引出本節(jié)課的主題——龍舟競渡。但是如何在課堂上完成龍舟競渡？船在哪里？我們該怎么做？通過種種設(shè)疑，啟發(fā)學(xué)生思考利用身邊的設(shè)備搭建創(chuàng)意龍舟。

二、項(xiàng)目規(guī)劃小組分工

通過對問題的分析，我們根據(jù)每個(gè)學(xué)生的特點(diǎn)進(jìn)行分工合作，每個(gè)小組對自己的龍舟進(jìn)行規(guī)劃，通過對拿到的材料進(jìn)行分析研究，討論出本項(xiàng)目的任務(wù)：裝飾船板、搭建龍舟、畫龍點(diǎn)睛、啟航龍舟。

搭建龍舟需要用到木質(zhì)板塊、奧斯坦丁小車。根據(jù)學(xué)生喜好裝飾機(jī)器人小車，固定船面。裝飾龍舟需要用到熱熔槍、裝飾材料。畫龍點(diǎn)睛要用到LED燈。

教師根據(jù)任務(wù)將小組成員分成手工組和編程組。手工組的學(xué)生負(fù)責(zé)將小車裝飾成龍舟的樣子，并給自己的龍舟起一個(gè)響亮的名字，編程組的學(xué)生根據(jù)龍舟行進(jìn)特點(diǎn)編寫機(jī)器人程序。其中，在編程過程中需要探究聲音傳感器控制龍舟行走的原理，這就需要整個(gè)小組的成員共同完成。這樣既有分工又有合作，確保每個(gè)人都能發(fā)揮自己的所能。

三、合作探究，搭建龍舟

1.船板裝飾，搭建龍舟

船面板塊是現(xiàn)成的，首先由美術(shù)教師帶領(lǐng)學(xué)生們在課堂上將單一船面進(jìn)行美化。接著由小組成員根據(jù)手工材料裝飾龍舟，可以利用的材料種類繁多，因此可以創(chuàng)造出神態(tài)各異、色彩繽紛的龍舟外形。

在創(chuàng)作過程中，教師指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)船面美觀度的同時(shí)必須考慮船的牢固度。考慮到后面的畫龍點(diǎn)睛，我們需要對板塊進(jìn)行改造，科學(xué)教師指導(dǎo)學(xué)生用電鉆給龍舟開辟安裝眼睛的通道。最后在科學(xué)教師的指導(dǎo)下，學(xué)生觀察小車的受力面，將美化的船身和小車固定起來。

信息技術(shù)教師指導(dǎo)學(xué)生給龍舟安裝眼睛，由于涉及各種傳感器，在搭建過程中需要考慮板塊的穩(wěn)定性、傳感器的穩(wěn)定性。

學(xué)生在動(dòng)手搭建的過程中，不但培養(yǎng)了審美能力，更學(xué)會(huì)合理整合現(xiàn)有資源，將這些資源進(jìn)行綜合運(yùn)用，發(fā)揮自己的創(chuàng)意。

最后讓學(xué)生給自己的龍舟命名，培養(yǎng)學(xué)生的榮譽(yù)感。這條龍舟是小組智慧的結(jié)晶，無論是在學(xué)習(xí)中還是生活中，享受合作的快樂，體驗(yàn)動(dòng)手的樂趣，積累搭建智慧，都會(huì)讓學(xué)生受益匪淺。

2.探究聲音傳感器及相關(guān)數(shù)值

想要探究龍舟如何行走，我們首先需要探究一下聲音傳感器，學(xué)生小組探究，完成下列探究報(bào)告。探究報(bào)告

第一步：打開桌面上的聲音檢測程序。

第二步：小組成員相互合作完成表格。（環(huán)境因素值指的是小組成員都沒有發(fā)出聲音的狀態(tài)下，根據(jù)周圍環(huán)境聲音所測出的值；最大值指的是小組成員一起吶喊時(shí)聲音的最大數(shù)值。板書：數(shù)值）

要求：測試數(shù)據(jù)的時(shí)候大家盡量保持安靜，讀取一個(gè)環(huán)境因素值，然后一起呼喊口號檢測一個(gè)最大值，填入表格。

通過聲音檢測程序完成了數(shù)值的檢測，我們分析腳本得知“腳本”的意思為：我們讀取數(shù)值等待1秒，然后再讀取數(shù)值等待1秒，然后再讀取數(shù)值等待1秒……如此不斷重復(fù)。這就是計(jì)算機(jī)反復(fù)執(zhí)行腳本的流程和方法，也就是我們常說的一個(gè)詞：算法。

第三步：解讀程序，構(gòu)建算法。

通過簡單的聲音檢測，初步了解聲音傳感器的的作用，體會(huì)聲音傳感器的功能，理解腳本算法思想，為聲音控制龍舟的理論和實(shí)現(xiàn)方法打好基礎(chǔ)。教師給出一段半成品的腳本和學(xué)生一起分析解讀腳本含義，請學(xué)生補(bǔ)充這段腳本，并運(yùn)行腳本。（如下圖）

通過解讀我們知道，這段程序中當(dāng)聲音數(shù)值<70的時(shí)候小車不動(dòng)，否則小車就會(huì)動(dòng)起來，我們應(yīng)該把程序補(bǔ)全。在小組合作中學(xué)生思維相互碰撞，形成算法，補(bǔ)全程序并完成《探究電機(jī)轉(zhuǎn)速的取值》。

探究電機(jī)轉(zhuǎn)速的取值

探究語句中的“設(shè)置機(jī)器人電機(jī)電機(jī)接口左（右）轉(zhuǎn)速為（ ）”的取值和小車行走之間的速度關(guān)系。（如下表）

我們采用選擇結(jié)構(gòu)的語句，讀取聲音的數(shù)值，如果聲音值<70，執(zhí)行電機(jī)速度為0的命令，即小車停止不動(dòng)。否則，讓小車執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)速為255的命令，讓小車前進(jìn)。

學(xué)生根據(jù)聲音控制龍舟行走的腳本，理清以聲音檢測的數(shù)值與控制行走的策略，形成算法思想，理解傳感—反饋—?jiǎng)幼鞯臋C(jī)器人運(yùn)動(dòng)方式。（如下圖）

3.畫龍點(diǎn)睛，啟航龍舟

通過一條學(xué)過的命令引導(dǎo)學(xué)生將其和行走的程序整合起來，將學(xué)過的點(diǎn)亮LED燈與畫龍點(diǎn)睛結(jié)合起來，通過已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)在生活中的運(yùn)用，同時(shí)給會(huì)船情境增加儀式感，體會(huì)傳統(tǒng)文化的神圣魅力與傳承。

教學(xué)總結(jié)

我們今天運(yùn)用聲音傳感器獲取的數(shù)值控制機(jī)器人電機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制龍舟的行走，體驗(yàn)了傳感器與編程結(jié)合的威力，同時(shí)感受到傳統(tǒng)文化與現(xiàn)代科技相結(jié)合的魅力。

最后送同學(xué)們兩句話：立身以立學(xué)為先，立學(xué)以讀書為本。像齊力前行的龍舟那樣，千里之行，始于足下。

教學(xué)反思

龍舟在大家的期待中已經(jīng)航行，現(xiàn)在龍舟的停止是需要大家手動(dòng)的，我們需要思考的是：通過什么方式能夠讓我們的龍舟停止呢？另外，除了龍舟競渡，我們想一想機(jī)器人小車的行走還能和生活的哪些方面進(jìn)行結(jié)合呢？能不能通過其他的傳感器控制我們的小車行走？

教學(xué)點(diǎn)評

本項(xiàng)目用端午賽龍舟這一民俗活動(dòng)為背景，將傳統(tǒng)文化與創(chuàng)客實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，突出在技術(shù)課堂的立德樹人教育。創(chuàng)作過程中動(dòng)手創(chuàng)意、模擬搭建、算法設(shè)計(jì)等體現(xiàn)了傳統(tǒng)的手工制作、美術(shù)設(shè)計(jì)、數(shù)學(xué)建模和現(xiàn)代電子科技融合的創(chuàng)客教育和STEAM教育模式。堅(jiān)持以學(xué)生為中心，注重小組合作，從解決實(shí)際問題出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。這樣的課堂培養(yǎng)出的創(chuàng)新型學(xué)生動(dòng)手能力強(qiáng)、團(tuán)隊(duì)意識(shí)佳、科學(xué)素養(yǎng)高，契合新綱要要求，符合學(xué)生個(gè)性化發(fā)展需求。（點(diǎn)評人：孫偉，江蘇省南通市教育科學(xué)研究院信息技術(shù)教研員）