《會聽聲音的機器人》教學設計

黃若琳

● 教材分析

本課選自粵教版信息技術教材第三冊（下）第七課，是在學生已學習編寫“自動避障機器人”“尋光機器人”程序編寫的基礎上，學習應用“聲音傳感器”編寫“會聽聲音的機器人”程序。承上聯系并復習了“條件判斷”“永久循環”等程序模塊，啟下初識“聲音傳感器”的構造及其工作原理，并嘗試編寫“會聽聲音的機器人”程序。這節課重構了教材聽聲音往前走的設置，設定了動畫情境，將實際生活問題與編程應用深度融合，既能學習到編程思維及操作方法又能解決實際問題，體現了信息學科的實用性、可用性。

● 學情分析

五年級的學生對信息技術課總是充滿好奇與期待，他們期待著能夠動手編寫程序，這能給予他們無限的滿足感和榮譽感，但存在過度依賴書本內容，將書本程序照搬到計算機上，缺乏思考的問題。學生因問題、興趣啟發而學，不是因知識點而學。設計有趣的學習活動能夠讓學生積極進行自主學習，呈現現實問題或程序編寫易錯點更能激發其思考力、問題解決能力。

● 教學目標與要求

知識與技能目標：了解聲音傳感器的基本組成及工作原理，理解聲音變量表達式的含義，熟練應用“永久循環”“條件判斷”模塊，嘗試編寫“聲控路燈”機器人程序。

過程與方法目標：從機器人功能需求分析出發，了解聲音傳感器的工作原理，掌握會聽聲音的機器人的程序設計方法。通過編寫及仿真模擬機器人程序，熟練應用傳感器、永久循環、條件判斷、輸出等模塊，在過程中發現問題原因并修正機器人程序參數。

情感態度與價值觀目標：在完成不同的情境任務的過程中體會設計多功能機器人的樂趣，感受使用機器人給生活帶來的便利。

● 教學重點與難點

重點：理解用“條件判斷”模塊編寫程序及聲音變量表達式的含義，掌握編寫機器人聽聲音程序的方法，學會搭建與調試會聽聲音的機器人的方法和技巧。

難點：能夠在編寫、仿真模擬、測試機器人程序時，及時發現存在問題的原因，并且有針對性地修改程序參數。

● 教學過程

1.創設情境，激趣引題

師：（拿起手機說“hey，siri，幫我訂一個下午三點的鬧鐘”）同學們，老師剛才通過語音指令就定了鬧鐘，設想一下：“如果家里的一切設備都可以用聲音控制，我們的生活會是什么樣？”（播放視頻）視頻中你們看到了哪些會聽聲音的機器人？這些設備之所以能聽到聲音是因為具備哪個組件？

生：會聽聲音的門、收音機、燈、果汁機、顯示屏等。因為有聲音傳感器，所以設備能聽到聲音。

設計意圖：讓學生切身感受到會聽聲音的機器人其實就在身邊，吸引學生注意力，激發學生學習興趣，自然而然地引出學習主題——對聲音傳感器的探索。

2.學生主體，初探新知

活動一：cosplay小小售賣員

師：今天我們來舉辦一場cosplay秀，在座的每一位都是班級里的“小小售貨員”，誰愿意上臺給其他同學介紹一下你們家2021年最新款聲音傳感器？

生：聲音傳感器由“聲音探頭”“可調電阻”“探測指示燈”組成，其中“聲音探頭”是用來感應外界聲音的，“探測指示燈”會在有聲音時亮起，通過調節“可調電阻”可以調節聲音傳感器的靈敏度。

活動二：看圖講科學

師：請大家觀察如圖1給出的提示，結合之前學習的“紅外避障傳感器”的工作原理，誰能夠用簡潔的語言，描述一下聲音傳感器是如何工作的呢？

生：聲音傳感器感應到外界聲音時，會亮起紅燈，并傳輸相應的電信號“1”給微電腦。

師：那外界沒有聲音時，聲音傳感器還工作嗎？

生：不工作了?。ㄋ妓骱?，回答說沒有聲音也會工作，傳輸電信號“0”）

設計意圖：教師引導學生在自主學習的基礎上，完成學習活動、學習任務，初識新知。教師預知易錯點、知識盲區，并幫助學生進一步認知，掃除盲區。學生在鍛煉其語言表達能力的基礎上進一步加深對該知識點的理解。

3.任務探究，重點突破

師：阿衰同學家門口新安裝了“聲控路燈”，他很好奇它是如何工作的。我們通過視頻看一下，阿衰家的聲控路燈具有什么功能？嘗試著幫助阿衰分析出“聲控路燈”的算法程序流程圖。

學生觀看樓道聲控燈演示視頻，填寫“聲控路燈”程序算法流程圖（如圖2）。

師：有一半的同學在流程圖上進行了修改，將“是”選項后的空格由“高速電機”改成“彩燈（開）”，將“否”選項后的空格由“高速電機”改成“彩燈（關）”。為什么會有這一改變呢？

生：因為“聲控路燈”是（否）由聲音開啟（關閉）燈泡，而不是高速電機行走（停止）。

師：修正流程圖后，請大家嘗試編寫“聲控路燈”程序，記錄下你遇到的問題，再請其他同學幫忙解答。

學生記錄問題：①程序存在無法識別語句、無法運行的問題。②在仿真模擬時，機器人不亮燈。解答：

①程序中條件判斷沒填寫或者填錯了，可以填“聲音變量==1”。②有多種可能性，可能是機器人沒有放在聲源范圍內，也可能是彩燈的屬性沒有設置顏色。

設計意圖：通過觀察視頻分析程序算法流程圖，將抽象問題具體化，培養學生問題分析能力，進一步理清思路;引導學生由發現問題到解決問題，呈現問題引發思考并在分析問題過程中突破教學重難點。

4.理實結合，機器調試

師：請同學把程序導入到機器人里，測試一下是不是可以實現“阿衰家聲控路燈的功能”。

兩位學生上臺操作（其他同學通過投屏直播觀看操作過程）：將聲音傳感器插入P1端口，彩燈插入P2端口，用數據線將微電腦與計算機相連。

師：下面到了見證奇跡的時刻！打開開關，燈亮了，成功了嗎？燈是亮了，可是阿衰拍掌一次，能從一樓走到二樓嗎？不能的話怎么辦？

生：加入“延時”模塊，讓燈亮的時間加長一點。

設計意圖：在條件允許的情況下，避免紙上談兵，將程序編程與機器人相結合，呈現真實問題，引發真實思考，用知識解決生活實際問題，達到教育教學的目的。

5.拓展提升，思維訓練

師：設計一個機器人沒什么了不起，但是如果能從一個機器人改造成無數個機器人就了不得了。如果只更換“聲控路燈”程序中一類模塊，你能不能把它變成其他功能的機器人？

生：將聲音傳感器換成紅外避障傳感器就可以實現遇到障礙物亮燈;將聲音傳感器換成光感傳感器就可以在感覺到沒光的時候亮燈;將聲音傳感器換成溫度傳感器就可以在溫度過高時亮燈。將燈泡換成高速電機就可以聽到聲音行走;將燈泡換成音樂就可以聽到聲音播放音樂等。

設計意圖：一題多解，一題多變，讓學生在編制一個機器人的過程中學會編制一類機器人。感受思維的力量，延伸學生好奇心、想象力、操作能力。

6.小結（略）

● 教學反思

本節課采用任務驅動法、問題驅動法，將研究與實踐相結合，既驗證理論的有效性，也指導了實踐操作。首先，通過情境創設將高科技智能生活展示在學生眼前，引發學生的好奇心和探知欲望，過渡到學習主題。通過“cosplay小小售貨員”“看圖講科學”兩項活動，讓學生成為課堂的主體，學生帶領學生去認識“聲音傳感器”的基礎構造及其工作原理，教師作為課堂的主導者，指引學生何時討論、何時上臺展示，提出存疑點讓學生再次思考討論及總結。然后，設置探究性任務“觀看趣味視頻，將生活實際問題與機器人編程學習聯系在一起，由抽象到具體，嘗試應用聲音傳感器編寫聲控路燈程序”。應用“一題多解、一題多變”的思想，讓學生通過改造程序實現機器人的不同功能，更深刻地理解程序編寫的意義和應用。最后，觀看視頻升華主題，學生可以認識到技術在給人類生活帶來便利的同時也帶來了危害，一方面要理解事物的兩面性，另一方面要有意識地鞭策自己去努力優化技術，為社會做出貢獻。

點評

本節課，黃老師針對培養學生的核心素養和計算思維的發展性目標，對教材進行了重構，從具體到抽象，化難為易，以簡駕繁，突破難點，符合學生的實際學習狀況。課堂各環節都設置了多樣化的練習，科學合理有效地培養學生自主探究和創新能力的發展。采用動畫情境，激發學生興趣，引導學生自主探索求知，通過合作交流完成任務。這種將實際生活問題與編程應用深度融合的形式，既能培養學生的計算思維，又能讓學生用所學知識來解決實際生活問題。課堂高效有活力，達到了讓學生學以致用的目標。

本節課重點突出，目標全面、準確、具體，布局合理，設計各種教學活動，引導學生自主學習，有條理地將舊知識進行綜合運用，從而引出新知。課堂設計突出了以學生為本、全面培養學生素養、自主合作探究學習的理念。新課程強調“應尊重學生在學習過程中的獨特體驗”以及“注重情境創設，聚焦應用實踐”。黃老師在這節課中設計的“cosplay小小售貨員”“看圖講科學”等活動，讓學生動口、動手、動腦，主動參與教學過程，學生在活潑輕松的氛圍中自動進入學科認知情境，聯系生活實際，突破難點，體現了教師扎實過硬的專業能力，有利于激發學生動腦思考，培養學生的計算思維。

總之，這節課教學過程設計完整有序，既體現知識結構、知識點，又注意突出學生活動設計，體現出教學民主的特點，具有啟發性，有助于培養學生良好的品質。