1、 - 1 - 机器人向导教学设计 一、教学理念与方法简介一、教学理念与方法简介 未来的生活中，人们使用数字化设备的软件来处理工作的需求会越来越大。学习编程能够教会你 如何以创造性的方式来解决问题和进行协作，还能帮你开发各种 app，让奇思妙想化为现实。近些年， 计算机编程和机器人项目越来越成为广大信息技术教师的新追求。随着移动互联网的发展和移动设备 的普及，移动学习成为一种新的学习方式，并开始走进中小学课堂。近两年，江干信息专题工作室正 在研究移动编程这个主题，探索基于移动编程与机器人项目的信息技术课堂新样态。 （一）内容分析（一）内容分析 本课的主要内容是借着两岸智慧好课堂活动， 基于学校的
2、真实场景， 以 Swift 为编程环境， 以 Dash 机器人作为教学载体，让学生初步体验在 iPad 中编写程序，让机器人完成校园向导的任务。两位同学 组成一个学习小组， 一起探究让机器人 Dash 实现直走、 转弯的命令， 在此基础上分析任务、 编写程序、 调试运行，让机器人完成校园向导的任务，让孩子们在实践体验中去发现问题、分析问题、解决问题， 从而展现更多的思考，激发对移动编程和机器人项目的兴趣。 （二）学情分析（二）学情分析 本课的学习对象是嘉兴市实验小学 508 班的学生。据了解，508 班的同学中有 8%左右在学校社团 课中接触过图形化编程软件 Scratch， 9%左右在学校社
3、团课中接触过乐高机器人， 并学习过一定的传感 器相关知识。经过小学两年多信息技术课程的学习，五年级的学生已经具备一定的信息技术基础知识 与操作能力。 iPad 和可爱的机器人会给学生带来很多的新鲜感和兴趣， 同时使用移动终端可以让生生、 师生之间的互动交流更加方便。但是，学生对于使用平板进行学习还不是很熟练，需要进行铺垫。 （三）教法学法说明（三）教法学法说明 本课主要围绕“让机器人做向导”这一核心问题，采用情境教学、演示教学法，引导学生通过自 主探究、小组合作，从中培养学生发现问题和解决问题的能力。 1.1.情境教学：情境教学：通过“让机器人动起来” 、 “让机器人做向导” 、 “让机器人变
4、聪明”三步教学法，围 绕机器人向导这一问题情境，进行任务分析、编写程序、调试改进。 2.2.演示教学：演示教学：利用 HiTeach 对指令进行截屏，通过拖动所需指令形成程序的方法进行演示教学。 及时利用智慧教学系统中的作品观摩功能，反馈学习情况。利用无线同屏展示学生机器人运行效果。 3.3.探究学习：探究学习： 利用Swift Playgrounds自主探究， 学习让机器人直行、 转弯的指令， 利用HiLearning 中的批注、飞递等功能与助学材料，与教师互动，解决自主探究中的疑难点。 4.4.合作学习：合作学习：学生两人小组合作学习，一起探究发现机器人直行、转弯的指令，编写程序，调试 运
5、行，让机器人完成向导的工作。在交流分享中相互学习，进而发现问题，提出新的想法，对机器人 的程序进一步优化改进。 （四）科技应用说明（四）科技应用说明 1.1.互动合作，及时反馈：互动合作，及时反馈：在智慧教室环境下，利用 IRS 反馈器进行投票、抢权，与教师进行及时 互动，让学生的思考看得见。利用页面拖动、推送、批注等功能，及时反馈教学重难点。 - 2 - 2.2.移动学习，无线传输：移动学习，无线传输：学生在 iPad 中编写程序让机器人完成任务，通过无线蓝牙连接机器人， 改变以往电脑教室的限制，重构信息技术课堂形态，学生的活动更自由、交流更充分。 3.3.差异教学，个性推送：差异教学，个性
6、推送：根据学生的学习情况，利用智慧教室系统实现个性化任务的推送，让孩 子们在有限的时间内，能够在原有的基础上不断得到渐进提升。 （五）整体思路（五）整体思路 新课程倡导学生主动参与、 乐于探究， 本课重构学生的学习空 间，营造自由、宽松、和谐的学习氛围，让学生在有趣的活动中参 与课堂学习活动。 1.1.学习空间设计学习空间设计 学习空间设计如右图， 本课中， 学习活动一 “让机器人动起来” 学习活动三 “让机器人变聪明” 在左侧桌面上完成， 学习活动二 “让 机器人做向导”在右侧地面的地图上进行。 2.2.教学流程教学流程 教学流程 步骤说明 环节一 情境导入 师生愉快交流，引出学习主题：机器
7、人向导。 环节二 让机器人动起来 观察可爱的机器人，让孩子们摸一摸，根据提示在 iPad 中自主 探究，找出可以让机器人直行、转弯的命令。 环节三 让机器人做向导 小组合作，根据向导路线，选择合适的指令让机器人完成向导 工作。运用 HiTeach 投票、推送、标注等，呈现学习过程与结 果，多元立体互动，在编写程序、调试改进的过程中形成解决 问题的方法。 环节四 让机器人变聪明 差异化教学：根据机器人向导工作的完成情况，引导和鼓励学 生利用助学材料，进一步合作探究，让机器人初步避障。 二、醍魔豆二、醍魔豆 TPCTPC 教学设计教学设计 学习领域学习领域 综合/信息技术 教材来源教材来源 区本教
8、材 主题名称主题名称 机器人向导 教学对象教学对象 五年级 设计教学设计教学 孙秀芝 教学时间教学时间 40 分钟 教学资源教学资源 1.智慧教室（每位学生一个反馈器，2 位学生一台 iPad） 2.机器人设备（两位同学一套） 能力指标能力指标 能根据实际需要，选择指令、编写程序，运行调试，让机器人完成任务。 教学目标教学目标 1.通过观察分析、尝试探究，学会 Swift 中能控制机器人直行、转弯的指令，并能让 机器人动起来。 2.通过分析任务、编写程序、调试运行，让机器人完成校园向导的工作。部分学生能 在教师的引导下，实现机器人初步避障。 3.在小组探究学习的过程中，体验机器人编程项目的一般
9、流程，感受机器人与实际生 活的联系，增强对移动编程和机器人项目的兴趣。 - 3 - 教教学学重重难点难点 【重点】能根据实际需要选择指令，编写程序，让机器人完成工作。 【难点】程序的调试。 教学模式教学模式 教学流程 (P、C) 时间 科技应用 (T) 教学评量 (P、C) 情境导入情境导入 1.1.谈谈感受谈谈感受 说一说今天上课和平时上课有什么不一样。 2.2.引出课题引出课题 （1）出示校园建筑布局的示意图； （2）引出本课任务：编写程序让机器人做校园向导。 2 分 【拖动】引 出地图，揭 示课题 明确学习任 务 设计意图：设计意图：师生谈话，引导学生感受到这节课上课地点的变化，课堂中不
10、仅来了很 多听课的老师，还有一群新客人机器人。用校园示意图引导学生回答自己的班级教 室、今天的上课地点在哪个位置，从而提出任务要求，让机器人为大家做校园向导。 让机器人让机器人 动起来动起来 1.1.尝试操作，认识指令尝试操作，认识指令 （1）操作规范：拿头 or 托住机身； （2）学生输入指令，尝试让机器人直行、转弯； （3）学生在 HiTeach 中拖动 4 条基本指令。 2.2.反馈交流，总结指令反馈交流，总结指令 （1）总结机器人直行、转弯的 4 个基本命令： 前进前进 moveForward()moveForward() 后退后退 moveBackward()moveBackward
11、() 左转左转 turnLeft()turnLeft() 右转右转 turnRight()turnRight() （2）思考：机器人前进一步的距离大概多长？ （16 厘米左右） 10 分 【投票】 【拖动】 指令到对应 区域 明确机器人 使用规范 能够正确地 将指令拖动 到恰当的区 域 - 4 - 设计意图：设计意图：通过多向互动、交流讨论，呈现学生的思考，让不同的思考碰撞出思维 的火花，迅速将机器人的使用规范、四种基本指令等知识点进行梳理，为后面机器人完 成工作做好铺垫。 让机器人让机器人 做向导做向导 1.1.呈现图片，分析任务呈现图片，分析任务 （1）两人小组合作，设计一条机器人向导的路
12、线； （2）学生在平板上描出行走路线； （3）学生飞递作品； （4）师生共同描述程序实现所需的 swift 指令。 2.2.编写程序，调试运行编写程序，调试运行 学生在平板上输入指令，编写程序，调试运行，让 机器人完成向导工作。 3.3.交流分享交流分享 （1）请成功的小组展示机器人运行效果； （2）未完成的同学说一说遇到的问题，尝试分析原因。 4.4.环节小结环节小结 （1）让机器人准确到达目的地，需要不断地对程序进 行调试； （2）引导学生总结让机器人完成某项任务时的一般操 作过程：分析任务、编写程序、调试运行。 10 分 【推送】 画出路线 【飞递】 【作品观 摩】 能分析出问 题， 将
13、机器人 行走的步骤 用自然语言 描述 将自然语言 转化为编程 语言， 调试运 行 设计意图：设计意图：带领学生体验自然语言与编程语言之间的区别与联系,在此基础上经历 分析任务、编写程序、调试运行的步骤；让学生在实践中体验机器人项目的乐趣，从而 引发更多的思考。 - 5 - 让机器人让机器人 变聪明变聪明 1.1.小组讨论，拓展思维小组讨论，拓展思维 对这个机器人，你们组觉得有什么可以改进的地 方？说一说想实现的效果。 2.2.交流想法，提供方向交流想法，提供方向 避开障碍 为什么能检测到前面有障碍物？红外传感器 3.3.差异教学，个性化推送差异教学，个性化推送 （1）学生根据情况选择完成： a
14、.小组合作， 继续让机器人完成校园其他特色教室 的向导工作； b.让机器人变“聪明” ，能够避开障碍。 （2）部分小组介绍改进方案或演示实现的效果。 15 分 【个性化推 送】 讨论得出改 进方案 部分小组实 现机器人避 障功能 设计意图：设计意图：在学生已经初步完成机器人向导运作的基础上，可引导他们发挥想象， 进行差异化教学。部分学生可以结合其他课程所接触过的编程经验，根据老师的个性化 推送材料自主探究，让机器人实现避开障碍等效果。 课堂课堂总结总结 1.1.分享交流，思维延伸分享交流，思维延伸 （1）分享今天这节课的收获 （2）博物馆向导（机动） 2.2.课堂总结课堂总结 Learn to code,code to learn. 学习编程，让编程教你思考。 3 分 小组讨论后 【随机挑 人】 分享学习心 得 ， 增强情感 体验 设计意图：设计意图：通过交流分享，学生主动反思机器人项目活动中需要合作意识与创新实 践能力。通过教师小结，进一步激发学生学习编程的热情，鼓励学生从小学习编程，让 编程教我们更好地思考。
