興趣·合作·高效——探索智慧課堂新樣態

郭巍丹

【摘要】小學階段的機器人課程旨在讓學生在機器人項目的體驗中了解機器人的組成、機器人的功能，激發學生對機器人項目的創意與興趣，讓學生感受到機器人就在我們身邊，并為人類服務。要有效地開展機器人教學，就必須從學生認知與興趣點出發，聯系生活實際，充分開展合作交流，并在教學中融合新興技術，提高教學效率。本文以《道閘機器人》一課為例，闡述了在教學實踐中的一些做法和思考。

【關鍵詞】道閘機器人? 智慧課堂? ?新樣態

《道閘機器人》是浙江攝影出版社出版的小學信息技術六年級下冊第三單元《與機器人零距離》的拓展課，同時也是我區機器人工作室區本課程中機器人項目之一。本課結合現實生活中常見的道閘設施，設計了一個道閘機器人的學習項目，從中引入超聲波傳感器的相關知識，每兩個學生組成一個學習小組，一起探究道閘機器人的工作原理。在此基礎上利用IPAD版EV3編程軟件編寫程序、調試運行，讓道閘機器人實現一檢測到有車輛就自動抬起欄桿放行，當檢測到車輛離開后自動放下欄桿的功能。學生在實踐中體驗到了機器人項目的樂趣，從而展現出更多創意。

一、內容取材注重興趣

興趣是最好的老師。作為大部分學生的第一堂實體機器人課，課堂首先要讓學生對這樣的機器人項目產生濃厚的學習興趣，才能更好地去培養學生的計算思維，激發學生的無限創意。雖然學生在之前的課堂中已經學習過Scratch，但是一些學校由于受到實體機器人投入的限制，一般都局限于通過虛擬蘿卜圈等虛擬機器人來實現教學目標。所以，實體的樂高機器人對學生來說還是比較陌生且好奇，充滿濃濃的學習興趣的。

課堂教學開始前，教師與學生們一起觀看各種各樣的高大上的機器人，聊一聊他們認識的機器人。在這一過程中，讓學生體會到機器人不再是跟現實生活有些脫節的高大上的東西，而是離我們的生活不遠，讓學生明白學習機器人項目的必要性，同時也激發他們的學習熱情。

在課堂上展示實體機器人，這立即引起了學生們的關注。我們到底可以用它來干什么呢？當學生們學習了機器人項目的流程，能讓機器人動起來時，激發的興趣讓他們的學習停不下來。帶著強烈的興趣，學生們就會主動、深入地自主去摸索、探究，也才會更加主動地去思考。

在教學的最后環節，課堂上呈現了一組組學生自己改進設計的作品，學生的成就感油然而生，他們對今后的學習充滿了期待。至此，機器人項目真正走進了他們的內心。

二、過程開展突出合作

在備課過程中，筆者一直在思考，機器人的課堂要帶給學生什么感受？要讓他們怎樣在課堂上開心地“玩”機器人，并學得知識呢？筆者認為，應該是盡可能給學生們搭建一個合作解決問題的平臺。

課堂上由于使用了平板教學，實現了編程軟件與實體機器人的無線藍牙傳輸，機器人項目不受普通電腦教室有線傳輸的限制，為小組合作、組間合作提供了更強的可操作性。

首先，小組合作去實踐探索超聲波傳感器返回數值的含義。學生經過摸索探究后得出結論：在超聲波傳感器的檢測范圍內，物體離得越遠，超聲波傳感器的返回值越大;物體離得越近，超聲波傳感器的返回值越小。而這正是本課的難點和要解決問題的要點，合作探索使學生對此理解和記憶深刻。

其次，小組合作商量機器人工作流程并根據流程編寫程序。由于學生對道閘機器人工作流程的認知還是比較統一的，所以步驟上相差不大。但是不同的小組會采用不同的方式去實現，比如抬起和放下欄桿，有的小組用角度，有的用圈數。在程序下載運行測試后發現問題時，小組成員也會一起討論解決方案。

最后，在改進與創意發揮階段，合作的氛圍更是達到了高潮，不再局限于本組合作。為了完成更完善的作品，小組之間也自然而然地產生了合作關系。同學們主動開展合作，小組與小組之間合作共享設備資源，優化結構和程序，實現自己的創意。有的小組還根據相同的目標，重組在一起進行創作。

【教學片段一】

1.小組討論，拓展思維

對這個道閘機器人，你們組覺得有什么可以改進的地方？程序or結構。

2.交流想法，提供方向

組織各小組交流想法，整理出來提供方向：

A.欄桿緩慢抬起放下：功率。

B.持續工作：循環。

C.手動控制道閘：（組間合作）可以用什么傳感器實現？觸動傳感器。

3.推送成果，案例分享

在已經初步完成道閘機器人運作的基礎上，學生已經對實體機器人和編程環境不再陌生，通過團隊的合作實現創意，并在這個過程中收獲滿滿的成就感。各小組將改進后的程序截圖或新搭建的結構推送給老師。

思想的碰撞、零件的共享、能力的搭配，合作成為課堂學習的主旋律。在小結過程中，筆者也充分肯定了小組合作的意義，鼓勵用這樣的學習方式。因為它讓學生們在機器人項目的學習過程中懂得：完善的項目都非一人所為，而是要依靠集體的智慧與力量。

三、技術運用力求高效

本堂課區別于平時的信息技術課設計的用心之處在于技術的運用。在技術輔助教學方面，信息技術課堂相比較于其他課堂有著特殊之處，因為技術不僅是我們的教學工具，也是我們的教學內容。技術的雙重性使我們要突破原始的教學，本課選擇和融合除了PC以外的終端和APP，架構起強大的無線網絡，支撐教學。

（一）智慧教室，及時反饋

智慧教室環境下，主要利用 HI Teach 電子白板批注功能及時生成學生課堂資源，推送、拍照、飛遞、飛訊等機制，讓師生互動與小組合作更高效進行;助教中照片、視頻的拍攝與傳遞實現了教師實時抓取學生合作的畫面與成果。

【教學片段二】

1.分析機器人的組成部分

將機器人圖片推送給學生，學生用批注功能圈出機器人的三個組成部分并傳遞給教師。分析機器人三個部分的名稱與功能，引出大型電機和超聲波傳感器的知識學習。

2.深入學習超聲波傳感器

說一說對超聲波傳感器的認識，并操作體驗在道閘機器人項目中超聲波傳感器的用法（學生利用投票功能選擇自己的驗證結果，教師通過投票結果了解學生實踐情況）。微課介紹蝙蝠的超聲波如何發現物體的原理。

（二）無線傳輸，無限創享

使用“樂高EV3”編程APP，實現了與實體機器人的無線藍牙傳輸，在IPAD和無線的支持下，沒有了普通電腦教室主機、顯示器、連線的限制，建立了移動化的電腦教室，跨越時空，使小組合作、組間分享更加方便快捷。

（三）IBooks助手，助力自學

本課一改以往的紙質導學單、word任務單或微視頻等學習材料的分散存放，利用IBooks將各種學習材料整合在一起，開發了本課專屬的電子書，設計了目錄超鏈接，為學生自主選擇想學的內容提供了方便。

（四）同屏分享，便捷展示

利用IPAD自帶的AirPlay、AirDrop功能，學生可以方便分享IPAD中的程序，實時展現程序指令中的參數設置與道閘機器人的工作狀態，為學生提供了便捷的展示平臺。

【教學片段三】

各組根據流程繼續完成程序的調試，遇到問題求助學習助手IBooks，調試成功后用AirDrop分享程序給教師端。教師接收到程序后，利用AirPlay反饋：這個指令中你修改了哪些參數？為什么？

其中一臺平板同屏實物，另一臺同屏程序演示，這樣程序和實體機器人狀態就能一一對應，提高反饋的效率。

IPAD、LEGO——兩種學生們非常喜愛的事物同時出現在學校的課堂中，那是一件讓他們興奮的事情，這些元素的加入，本身就激勵著學生們碰撞出無限的創意火花。而機器人教學更應該立足于生活，著眼于時代，讓生活融入課程，讓知識不斷生長，精彩地詮釋“信息技術”“機器人教學”的課程價值，引導學生們發揮想象、動手實踐，從而讓智能走向生活，讓創意改變生活。