1、教材 校本教材 指导思想与理论依据 （一）指导思想 综合实践的总目标是密切学生与生活的联系,推进学生对自然、社会和自我之内在联系 的整体认识与体验，发展学生的创新能力、实践能力以及良好的个性品质。 （二）理论依据 1、坚持学生的自主选择和主动参与,发展学生的创新精神和实践能力 综合实践活动的实施要以学生的直接经验或体验为基础， 将学生的需要、 动机和兴趣置 于核心地位,充分发挥学生的主动性和积极性,鼓励学生自主选择活动主题,积极开展活动, 在活动中发展创新精神和实践能力。 2、面向学生完整的生活领域,为学生提供开放的个性发展空间 综合实践活动的实施是面向学生完整的生活领域， 引领学生走向现实的
2、社会生活， 促进 学生与生活的联系，为学生的个性发展提供开放的空间。 3、注重学生的亲身体验和积极实践，促进学习方式的变革 综合实践活动的实施强调学生乐于探究、 勤于动手和勇于实践， 注重学生在实践性学习 活动过程中的体验和感受，要求学生超越单一的接受学习，亲身经历实践过程，体验实践活 动，实现学习方式的变革。 教学背景分析 （一）教学内容分析 机器人避障教学活动是让学生掌握对机器人的重要传感器超声波传感器的应 用。在拥有了传感器去采集信息，进而通过对返回数据的处理后，机器人的智能化才能得到 最大体现，而超声波传感器在某种意义上可以称之为机器人的眼睛，其重要性可见一斑。 本活动的内容是让学生掌
3、握使用超声波传感器让机器人在行进的过程中避开障碍， 最终 以小组为单位设计一个利用超声波传感器探测障碍， 并让机器人高效率躲避障碍继续行进的 机器人。 本活动为一个单元式活动主题， 课时安排如下： 第一课时学习超声波传感器的基本使用 方法； 第二课时学习利用超声波传感器的简单避障； 第三课时进行复杂的超声波传感器避障。 本次活动是第三课时， 教师在引入活动主题后， 提出如何让机器人更有效率的避开障碍 的问题， 学生根据学过的简单超声波传感器避障的方法进行讨论研究， 提出自己的设计方案。 在这个环节中，复习了旧有的知识，并引出了复杂的超声波避障的程序算法。 （二）学生情况分析 我校地处北京理工大
4、学高校的环境之中， 有着得天独厚的优越条件， 学生多来源于大学 教职工的子女，父母多数拥有理工科背景，学生受家庭熏陶和环境的影响，从小就有强烈的 好奇心和参与意识。我校自 2003 年开展机器人活动，2004 年将机器人作为校本课程引入课 堂，至今已经开发了一整套适合小学生学习的机器人课程。 本主题活动是六年级的活动内容， 学生在进行这一主题活动前， 已经掌握了机器人的基 础知识与技能， 对机器人的搭建和程序的编写有两年的基础。 六年级学生的逻辑思维能力也 可以理解机器人避障的算法。 教学目标 （一） “情感态度与价值观”目标 养成严谨求实的科研作风，激励学生根据事实大胆设想、勇于创新的科学精
5、神，探寻规 律，形成良好的科学思维方式。让学生体验理论来源于实践，又指导实践是科学研究的必经 过程，并养成良好的学习习惯。激发学生团队精神，增强学生集体荣誉感。 （二） “过程与方法”目标 本主题对于机器人的程序设计要求很高， 需要反复的调试程序。 学生三人一组通力合作， 共同完成编程以及调试的任务。当意见不一致时，学员们要学会和发挥沟通能力，从而达成 共识，完成任务。 在教学中采用任务驱动法： 提出问题分析问题合作学习实践解决交流 探讨最终解决。 （三） “知识与技能”目标 让学生掌握复杂机器人避障的算法， 会编写机器人避障的程序， 在程序控制中熟练应用 循环模块、条件判断即超声波传感器判断
6、模块。 问题框架 教学流程示意 引出机器人避障主题 教学过程教学过程 教学步骤 及 时间安排 教师活动 学生活动 设计意图 引入主题 （一）教师头转动，扫视全班。 谁观察到了刚刚老师的动作？为什么我 的头要从左到右转动？ 我能够看清你们，还有一个原因是光， 如果没有光，我什么都看不见，光在空气中 是直线传播的，如果是曲线传播的，那我正 对前方，右侧的同学的影像就能这样进入我 的眼睛。 （二）昨天我们研究的超声波传感器发出的 超声波在空气中是怎么传播的？ 机器人发出超声波， 打到前方的障碍物， 然后反弹回来，被超声波传感器检测到，就 知道在前方多远处有障碍物，所以我们利用 超声波传感器可以让机器
7、人进行避障。 因为人的眼 睛有一定的可视 范围， 只有正对我 们的物体看的最 清楚， 所要看清每 一个同学， 就得左 看看右看看。 是直线传播 的。 激发兴 趣，引入主 题。 复习超 声波传感器 的工作原 理。 分析讨论如何实现？ 利用超声波传感器 复习超声波传感 器使用方法 简单避障算法 学习复杂避障算法 利用超声波传感 器让机器人避障 制作避障机器人 组内分工、讨论、制作 收获分享 总结提高 提出问题 分析问题 程序编写 播放视频，视频内容为上次课研究的简 单机器人避障，一次成功避开障碍，一次避 障失败。 请学生观察，分析失败原因。 （一）当障碍物的位置在超声波传感器检测 的范围以外，又在
8、机器人前进的范围以内时 就会出现意外情况。那我们如何能够解决这 个问题？ （二）前方所有位置是否都需要检测？ （三）分析机器人行进和检测的过程（形成 板书） 位置 动作 超声波传感器 中 左转 检测 左 右转 检测 中 右转 检测 右 左转 检测 中 左转 检测 机器人回到正中之后再怎么样？ （四）分析机器人每一次转动有什么相同之 处。 （五）分析超声波传感器每次检测的距离是 否一样。 根据分析的超声波传感器算法，分析程 序如何编写。 学生分析， 结论是 当障碍物没有在 超声波传感器正 前方， 而是在偏左 或偏右的位置， 由 于超声波传感器 没有覆盖机器人 前方的全部范围 时， 就会出现避障
9、失败的现象。 机器人以 “之 字形”路线前进， 将前方范围都检 测一遍。 正前方需要 检测， 左侧需要检 测， 右侧需要检测 学生讨论得 出结果 按照方法继 续循环下去。 转动的角度 都应该一样。 中间检测的 最远， 左右两侧检 测的略近。 根据视 频，使问题 更加直观。 充分体 现学生为主 体，将问题 进行分析。 由于程 序比较复 杂，讲解分 析程序，让 学生明白编 写过程。 学生实践 收获分享 总结提高 下面以小组为单位进行程序编写，编写 后仔细检查程序，下载程序后仔细观察机器 人运行，根据运行状态进行程序调试。 进行经验交流。 思考还有什么方法可以实现超声波避 障。 学生以小组 为单位进
10、行实践 操作。 学生总结经 验， 指出总结不足 并思考需要如何 改进。 通过反 思，让学生体 会本次活动中 每一个环节的 意义。突出研 究精神和团队 意识。 让学生 养成继续钻 研思考的科 学研究习 惯。 板书设计 机器人避障 位置 动作 超声波传感器 中 左转 检测 左 右转 检测 中 右转 检测 右 左转 检测 中 左转 检测 学习效果评价设计 （一）评价方式 1坚持学生的自主选择和主动参与，发展学生的创新精神与实践能力。 2注重学生的亲身体验和积极实践，促进学习方式的变革。 3为使机器人智能化，需要学生在计算机上编程，然后利用红外线传输器将程序传入机器 人的大脑EV3 中，从而使机器人能
11、够完成避障。 4教师注意对学生进行有效的评价。 （二）评价量规 1.在学生进行比赛的过程中学生会经历初步设计实验改进最终设计三个阶段。 活动方案与结果评价表： 可行性 实用性 创新性 初步设计 实验改进 最终设计 注：可行性问题是能够被研究的，存在现实可能性。 实用性经过实践的验证，设计方案确实有效。 创新性有自己独到的见解和独特的解决方式。 本次教学设计与以往或其他教学设计相比所具有的特点 本活动的程序设计比较复杂，主要目的让学生学会分析问题，并根据问题研 究解决办法，形成新的程序算法。 通过活动的过程，将机器人避障从简单的方法提升到复杂，但让学生亲身感 受到成功率的大大提高。 使学生明白在
12、机器人编程中， 程序设计不是一成不变的， 而是需要不断创新不断改进。 教育心理学家的研究表明：具有高度创造性的人，他们的智力测验分数和创 造性之间并没有什么联系，也就是说：一个人的创造性与其所拥有的知识量之间 并不成正比的关系，知识多的人创造性不一定就强，知识少的人创造性也不一定 就弱。知识的多少，智力的高低，可以决定的只是一个人在创造中可能达到的层 次与深度。 这些研究成果说明， 培养创造意识并不完全在于已经具备了多少知识， 这也正是培养创造意识可以从小抓起的理论依据。 现代教育随着社会的飞速发展，不再把掌握知识作为教育的首要目标，而是 要求把更多思考的时间和空间还给学生，让学生到主动参与学习的过程中去，让 他们有一个更广阔的思维领域，从而促进学生潜能的开发。
