校園導游智能小車

賀森 安徽省合肥一六八玫瑰園學校信息技術教師，市級學科帶頭人、骨干教師，合肥市STEAM實驗學校骨干教師，合肥市信息技術教師培訓基地專家，曾獲第五屆全國小學信息技術優質課一等獎、一師一優課部級優課、安徽省信息技術優質課一等獎、安徽省多媒體教學設備維護技能競賽中獲一等獎;多次參與安徽省小學信息技術教師用書編寫工作;曾擔任安徽省“鄉村教師信息化大賽”專家評委、合肥市“小學信息技術教材”培訓專家;主持的兩個省級課題，均已結題;撰寫的多篇STEAM、創客論文獲省級獎。

課程特色

本課是“探秘智能車”項目課程的第三課時，學生通過探索實現智能小車自動識別線路，根據線路情況做出相應的動作，以達到智能行駛的效果。本課時通過問題情境引入，讓學生完成設計路線、組裝小車、編譯程序、控制小車在各個時刻的運動，以達到自動循跡目的，培養學生綜合運用科學、技術、工程、數學和藝術等學科知識完成任務的能力。

教學目標

知識與技能

1.認識循跡模塊，理解智能小車循跡的工作原理。

2.會安裝循跡模塊，能編寫和調試程序實現小車循跡功能。

過程與方法

1.通過規劃設計路線、識別路線、沿線行進、迭代完善，培養學生的科學、技術和工程思維。

2.通過理解循跡模塊四種循跡現象，掌握判斷小車與線道的位置關系的方法，并通過編寫程序實現小車循跡功能，培養學生的計算思維。

情感態度與價值觀

1.通過設計制作校園導游智能小車，培養學生運用所學知識服務于生活的意識。

2.通過小組分工實踐完成任務，培養學生合作意識，提升項目規劃和實施能力。

教學重點與難點

教學重點 通過鋪設線路、安裝循跡模塊、編寫程序、迭代完善程序等步驟，達到讓小車自動沿線行駛的效果。

教學難點 理解循跡模塊的工作原理，通過編寫調試程序，以達到智能行駛的效果。

教學過程

一、復習回顧

通過上兩個課時的學習，學生已經學會組裝小車，編譯程序讓小車實現直行和后退，并通過紅外傳感器實現轉彎和避障。教師帶領學生簡要回顧前兩個課時的知識。

設計意圖：通過回顧學過的知識，讓項目在課時之間產生串聯，幫助學生快速回憶已知，為新知學習做好鋪墊。

二、創設情境

教師提出問題：我們學校經常有客人來訪，他們對學校的環境不熟悉，想要快速到達想去的地方，真不是一件容易的事。能不能用我們學過的知識，設計一個會帶路的智能小車，讓它具有向導的功能呢？如果要讓小車實現校園迎賓引導的功能，我們需要什么技術呢？

預設學生答案：讓小車能按指定路線行駛。

教師播放小車循跡視頻，學生觀察視頻中小車的行進方式。

小組討論：如何讓小車按照指定路線自動行進呢？

小組匯報：先規劃引導路線，鋪設黑色線條狀的線路，再讓小車識別線路，最后沿線路行駛到指定位置。

教師總結：我們要先設計路線，然后讓小車識別路線后沿線行進。

設計意圖：通過創設情境，激發學生的參與意識，營造一種學習氛圍，幫助學生形成良好的求知心理，激發學生主動參與活動。通過問題引導學生小組討論，讓學生將自己的學習、生活經驗與同伴串聯，在傾聽中相互啟發、取長補短，小組中的每個人都得到鍛煉，一起進步、提高，也讓信息的提取多元、多層次，讓知識立體化。

三、自主規劃設計

學生分小組自主規劃小車行進路線，在自主學習任務單中設計草圖。

四、講授原理

1.介紹循跡模塊

小車要沿線行駛，必須先能識別鋪設的線路。而小車是通過循跡模塊識別線路的，循跡模塊就是小車的“眼睛”。

循跡模塊位于小車的前部（如圖1），有一組紅外對管，分別是紅外發射二極管和紅外感應晶體管。一個負責發射信號，俗稱發射管;一個負責接收信號，稱為接收管。

2.講解工作原理

出示工作原理示意圖（如圖2），講解發射管發射的紅外光照射到檢測面，因為白色會反光，因此信號會發射到接收管，接收管接收到信號后告知單片機，判斷出小車在白色線路上。如果檢測面是黑色的，發射管發射的光線被吸收，接收管接收不到光，所以判斷出小車在黑色線路上。

學生認識了循跡模塊并知道了它的工作原理。若小車在線道上行駛，小車與線道會有幾種位置關系呢？小組討論，教師巡視。

小組匯報，其他學生補充。

教師總結循跡現象。（如圖3）

設計意圖：此部分內容是本課時的難點，學生從認識循跡模塊，到理解工作原理，最后運用原理分析循跡現象，最終得出小車與線道的位置關系，為下一步通過編程讓小車沿線行駛做好了鋪墊。教師通過小組討論、分享補充的方式引導學生自己探究發現、分析循跡現象，既培養了學生的探究意識，也讓學生在傾聽別人回答的同時反思自己的想法。當學生產生疑問時，再回到原理知識上，思維反復碰撞，進行思考、應用、傾聽、反芻、串聯、鞏固，讓每個學生都參與到探究學習中，讓學習真正發生。

五、動手實踐

1.繪流程圖

我們已經能判斷出小車與線道有四種位置關系，當小車處于這四種狀態時，小車分別該怎么移動？請學生小組討論，完成自主學習任務單上的流程圖。

教師拍照上傳小組補充繪制的流程。（如圖4）

小組匯報解讀繪制的流程圖。

2.分工實踐

教師布置任務：設計線路，讓小車能沿著黑線行駛。學生從鋪設黑色膠帶、安裝傳感器、編程調試等方面進行小組分工合作，完成智能小車循跡行進。（如圖5）

設計意圖：通過繪制流程圖可以幫助學生分解難點，把復雜問題深度剖析為簡單可行的操作，培養學生的高階思維。實踐過程中，鼓勵學生對項目不斷迭代優化，邊做邊完善。

六、拓展提升

拓展任務一：小車到達目的地后能自動停止。

拓展任務二：小車到達目的地后能返回到原點。

設計意圖：完成基礎任務的小組，可以挑戰拓展任務，通過分層設計讓每個學生都得到深度發展。

七、展示評價

首先任選一小組代表介紹作品，分享設計思路、制作過程中遇到的問題和解決方法。然后其他小組進行評價，說一說設計的優點、不足及改進建議。最后教師評價總結。

設計意圖：通過自評、互評、師評等多元評價，拓展學生思維，培養學生的口語表達能力。這是對學習目標達成度的評價，更是對學生參與協作學習過程的評價。

教學反思

本課以設計校園導游智能小車為起點，引導學生從生活實際需求出發，培養學生綜合運用科學、技術、工程、數學和藝術等學科知識的能力，拓展學生思維，力爭提升學生的思考探究、交流表達和團結協作等能力。