興趣·合作·高效
——探索智慧課堂新樣態(tài)——以《道閘機(jī)器人》一課為例

浙江杭州市采荷第一小學(xué)教育集團(tuán) 郭巍丹

《道閘機(jī)器人》是浙江攝影出版社出版的小學(xué)信息技術(shù)六年級下冊第三單元《與機(jī)器人零距離》的拓展課，同時也是我區(qū)機(jī)器人工作室區(qū)本課程中機(jī)器人項目之一。本課結(jié)合現(xiàn)實生活中常見的道閘設(shè)施，設(shè)計了一個道閘機(jī)器人的學(xué)習(xí)項目，從中引入超聲波傳感器的相關(guān)知識，每兩個學(xué)生組成一個學(xué)習(xí)小組，一起探究道閘機(jī)器人的工作原理。在此基礎(chǔ)上利用IPAD版EV3編程軟件編寫程序、調(diào)試運行，讓道閘機(jī)器人實現(xiàn)一檢測到有車輛就自動抬起欄桿放行，當(dāng)檢測到車輛離開后自動放下欄桿的功能。學(xué)生在實踐中體驗到了機(jī)器人項目的樂趣，從而展現(xiàn)出更多創(chuàng)意。

一、內(nèi)容取材注重興趣

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

課堂教學(xué)開始前，教師與學(xué)生們一起觀看各種各樣的高大上的機(jī)器人，聊一聊他們認(rèn)識的機(jī)器人。在這一過程中，讓學(xué)生體會到機(jī)器人不再是跟現(xiàn)實生活有些脫節(jié)的高大上的東西，而是離我們的生活不遠(yuǎn)，讓學(xué)生明白學(xué)習(xí)機(jī)器人項目的必要性，同時也激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。

在課堂上展示實體機(jī)器人，這立即引起了學(xué)生們的關(guān)注。我們到底可以用它來干什么呢？當(dāng)學(xué)生們學(xué)習(xí)了機(jī)器人項目的流程，能讓機(jī)器人動起來時，激發(fā)的興趣讓他們的學(xué)習(xí)停不下來。帶著強(qiáng)烈的興趣，學(xué)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(xué)的最后環(huán)節(jié)，課堂上呈現(xiàn)了一組組學(xué)生自己改進(jìn)設(shè)計的作品，學(xué)生的成就感油然而生，他們對今后的學(xué)習(xí)充滿了期待。至此，機(jī)器人項目真正走進(jìn)了他們的內(nèi)心。

二、過程開展突出合作

在備課過程中，筆者一直在思考，機(jī)器人的課堂要帶給學(xué)生什么感受？要讓他們怎樣在課堂上開心地“玩”機(jī)器人，并學(xué)得知識呢？筆者認(rèn)為，應(yīng)該是盡可能給學(xué)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(xué)，實現(xiàn)了編程軟件與實體機(jī)器人的無線藍(lán)牙傳輸，機(jī)器人項目不受普通電腦教室有線傳輸?shù)南拗疲瑸樾〗M合作、組間合作提供了更強(qiáng)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(shù)值的含義。學(xué)生經(jīng)過摸索探究后得出結(jié)論：在超聲波傳感器的檢測范圍內(nèi)，物體離得越遠(yuǎn)，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(xué)生對此理解和記憶深刻。

其次，小組合作商量機(jī)器人工作流程并根據(jù)流程編寫程序。由于學(xué)生對道閘機(jī)器人工作流程的認(rèn)知還是比較統(tǒng)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(xiàn)，比如抬起和放下欄桿，有的小組用角度，有的用圈數(shù)。在程序下載運行測試后發(fā)現(xiàn)問題時，小組成員也會一起討論解決方案。

最后，在改進(jìn)與創(chuàng)意發(fā)揮階段，合作的氛圍更是達(dá)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(chǎn)生了合作關(guān)系。同學(xué)們主動開展合作，小組與小組之間合作共享設(shè)備資源，優(yōu)化結(jié)構(gòu)和程序，實現(xiàn)自己的創(chuàng)意。有的小組還根據(jù)相同的目標(biāo)，重組在一起進(jìn)行創(chuàng)作。

【教學(xué)片段一】

1.小組討論，拓展思維

對這個道閘機(jī)器人，你們組覺得有什么可以改進(jìn)的地方？程序or結(jié)構(gòu)。

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(xù)工作：循環(huán)。

C.手動控制道閘：（組間合作）可以用什么傳感器實現(xiàn)？觸動傳感器。

3.推送成果，案例分享

在已經(jīng)初步完成道閘機(jī)器人運作的基礎(chǔ)上，學(xué)生已經(jīng)對實體機(jī)器人和編程環(huán)境不再陌生，通過團(tuán)隊的合作實現(xiàn)創(chuàng)意，并在這個過程中收獲滿滿的成就感。各小組將改進(jìn)后的程序截圖或新搭建的結(jié)構(gòu)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(xué)習(xí)的主旋律。在小結(jié)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(xué)習(xí)方式。因為它讓學(xué)生們在機(jī)器人項目的學(xué)習(xí)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(shù)運用力求高效

本堂課區(qū)別于平時的信息技術(shù)課設(shè)計的用心之處在于技術(shù)的運用。在技術(shù)輔助教學(xué)方面，信息技術(shù)課堂相比較于其他課堂有著特殊之處，因為技術(shù)不僅是我們的教學(xué)工具，也是我們的教學(xué)內(nèi)容。技術(shù)的雙重性使我們要突破原始的教學(xué)，本課選擇和融合除了PC以外的終端和APP，架構(gòu)起強(qiáng)大的無線網(wǎng)絡(luò)，支撐教學(xué)。

（一）智慧教室，及時反饋

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

【教學(xué)片段二】

1.分析機(jī)器人的組成部分

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

2.深入學(xué)習(xí)超聲波傳感器

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

（二）無線傳輸，無限創(chuàng)享

使用“樂高EV3”編程APP，實現(xiàn)了與實體機(jī)器人的無線藍(lán)牙傳輸，在IPAD和無線的支持下，沒有了普通電腦教室主機(jī)、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(xué)

本課一改以往的紙質(zhì)導(dǎo)學(xué)單、word任務(wù)單或微視頻等學(xué)習(xí)材料的分散存放，利用IBooks將各種學(xué)習(xí)材料整合在一起，開發(fā)了本課專屬的電子書，設(shè)計了目錄超鏈接，為學(xué)生自主選擇想學(xué)的內(nèi)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(xué)生可以方便分享IPAD中的程序，實時展現(xiàn)程序指令中的參數(shù)設(shè)置與道閘機(jī)器人的工作狀態(tài)，為學(xué)生提供了便捷的展示平臺。

【教學(xué)片段三】

各組根據(jù)流程繼續(xù)完成程序的調(diào)試，遇到問題求助學(xué)習(xí)助手IBooks，調(diào)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(shù)？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(jī)器人狀態(tài)就能一一對應(yīng)，提高反饋的效率。

IPAD、LEGO——兩種學(xué)生們非常喜愛的事物同時出現(xiàn)在學(xué)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(xué)生們碰撞出無限的創(chuàng)意火花。而機(jī)器人教學(xué)更應(yīng)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(shù)”“機(jī)器人教學(xué)”的課程價值，引導(dǎo)學(xué)生們發(fā)揮想象、動手實踐，從而讓智能走向生活，讓創(chuàng)意改變生活。