曾祥潘

個(gè)性化課程是廣州市白云區(qū)景泰小學(xué)開設(shè)的校本特色課程系列，課程由各授課教師根據(jù)個(gè)人專長(zhǎng)設(shè)計(jì)，每周一節(jié)，學(xué)生可按自己的興趣選修喜歡的課程?！吨窃鞕C(jī)器人》是個(gè)性化課程中的一門，參加學(xué)習(xí)的學(xué)生分布在四至六年級(jí)，共30人。本課是《智造機(jī)器人》課程第六節(jié)內(nèi)容，主要讓學(xué)生初步了解舵機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、掌握舵機(jī)連接到控制板的方法、利用S4A編寫舵機(jī)控制程序以及制作舵機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目。對(duì)于小學(xué)四至六年級(jí)的學(xué)生來說，在一節(jié)課的時(shí)間內(nèi)掌握這么多內(nèi)容是很困難的，因此本課側(cè)重于對(duì)舵機(jī)運(yùn)行方式的理解以及連接方法的掌握。

● 教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能目標(biāo)：初步了解舵機(jī)的內(nèi)容結(jié)構(gòu)與運(yùn)轉(zhuǎn)方式；掌握舵機(jī)與Arduino主控板的連接方法；能夠使用S4A編寫程序控制舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度。

過程與方法目標(biāo)：通過觀察舵機(jī)和觀看圖片初步認(rèn)識(shí)舵機(jī)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)轉(zhuǎn)方式；親歷舵機(jī)的安裝及S4A程序編寫掌握舵機(jī)的使用方法。

情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：通過觀察示范，動(dòng)手實(shí)踐，養(yǎng)成認(rèn)真觀察、細(xì)心操作的良好習(xí)慣；通過思考與探究，培養(yǎng)問題解決的探究意識(shí)和實(shí)踐驗(yàn)證的習(xí)慣。

● 教學(xué)重、難點(diǎn)

重點(diǎn)：舵機(jī)的連接方法、編寫程序控制舵機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

難點(diǎn)：舵機(jī)的連接方法。

● 教學(xué)過程

1.情境引入

師：（播放“六足機(jī)器人”的視頻）請(qǐng)注意觀察機(jī)器人足部的運(yùn)動(dòng)方式。

學(xué)生對(duì)六足機(jī)器人十分感興趣，認(rèn)真觀察了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)視頻。

師：六足機(jī)器人使用舵機(jī)來控制每個(gè)足的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，猜猜機(jī)器人身上安裝了多少個(gè)舵機(jī)。

學(xué)生有的在數(shù)、有的在討論舵機(jī)的數(shù)量。

師：六足機(jī)器人安裝了十八個(gè)舵機(jī)，舵機(jī)在機(jī)器人和模型方面應(yīng)用廣泛，今天我們一起來學(xué)習(xí)舵機(jī)的應(yīng)用。

設(shè)計(jì)意圖：通過視頻資料激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

2.初識(shí)舵機(jī)

（1）舵機(jī)外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)

師：（拿出零件盒里的舵機(jī)）觀察舵機(jī)，說一說舵機(jī)外部有什么，內(nèi)部又有什么。

學(xué)生觀察舵機(jī)，說出所看到的內(nèi)容。

教師展示舵機(jī)外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，簡(jiǎn)單介紹舵機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。強(qiáng)調(diào)不要用手?jǐn)Q舵盤，避免損壞舵機(jī)內(nèi)部齒輪。

設(shè)計(jì)意圖：通過觀察舵機(jī)實(shí)物和結(jié)構(gòu)圖，初步認(rèn)識(shí)舵機(jī)的結(jié)構(gòu)。

（2）舵機(jī)的連接方式

師：舵機(jī)怎樣連接到Arduino控制板上呢？我們先觀察舵機(jī)的連接線。三根線中的黑色（棕色）線是GND，紅色線是5V，黃色線是控制信號(hào)輸入（展示舵機(jī)連接圖，如圖1）。

學(xué)生按照?qǐng)D1用杜邦線把舵機(jī)連接到Arduino主控板。

教師巡堂指導(dǎo)學(xué)生連線，學(xué)生小組互相檢查連線正確與否。確認(rèn)連線正確后再插入U(xiǎn)SB線。

設(shè)計(jì)意圖：舵機(jī)連接Arduino主控板的操作十分重要。如果連接錯(cuò)誤，輕則舵機(jī)不受控制，嚴(yán)重的會(huì)造成舵機(jī)、Arduino主控板燒毀。使用對(duì)照?qǐng)D示連線的方式可以降低操作難度。同時(shí)，利用小組成員互助，讓動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生幫助其他學(xué)生完成連線任務(wù)，確保連線正確。

（3）舵機(jī)的控制

師：舵機(jī)連好線后，怎樣控制舵機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)呢？我們需要使用S4A的motor_angle積木塊，如圖2所示。建立腳本，在motor_angle數(shù)值框里分別輸入0和180。運(yùn)行腳本，觀察舵機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)位置。如果數(shù)值大于180舵機(jī)會(huì)怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)？

學(xué)生嘗試輸入控制數(shù)值，觀察舵機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，小組交流。

教師小結(jié)：舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度范圍是0至180度。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生通過自主探究的方式了解舵機(jī)旋轉(zhuǎn)范圍，有利于學(xué)生掌握motor_angle積木塊的使用以及認(rèn)識(shí)舵機(jī)旋轉(zhuǎn)位置與角度的關(guān)系。

3.運(yùn)用舵機(jī)

師：經(jīng)過剛才的學(xué)習(xí)，我們懂得了怎樣控制舵機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)?，F(xiàn)在我們用舵機(jī)來做一個(gè)小作品，想一想可以做些什么呢。

學(xué)生小組內(nèi)討論，推薦交流。點(diǎn)子有：開關(guān)門、窗控制器，空調(diào)送風(fēng)方向調(diào)整頁，車庫收費(fèi)柵欄，自動(dòng)書本翻頁器等。

師：大家的想法非常好，車庫收費(fèi)柵欄這個(gè)點(diǎn)子我們現(xiàn)在可以試著做一做。大家想一想，做一個(gè)柵欄除了舵機(jī)外還要準(zhǔn)備什么材料，怎樣安裝？

小組討論交流，最后形成類似的柵欄樣式（如下頁圖3）。

師：我們要編寫腳本控制柵欄的開和關(guān)，可以使用鍵盤按鍵控制。編寫腳本時(shí)要考慮幾個(gè)問題：①柵欄的開、關(guān)兩個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)motor_angle積木塊的數(shù)值是多少？②準(zhǔn)備用哪個(gè)鍵盤按鍵控制柵欄的開、關(guān)？哪個(gè)積木塊可以檢測(cè)按鍵？③檢測(cè)按鍵的積木塊和motor_angle積木塊怎樣配對(duì)組合？

學(xué)生思考問題，小組交流，完成腳本編寫。形成的腳本如圖4所示。

設(shè)計(jì)意圖：通過談話激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。在制作柵欄任務(wù)中，通過分析任務(wù)，為學(xué)生搭建解決問題的框架。幫助學(xué)生逐步養(yǎng)成解決問題的能力。

4.課堂總結(jié)

師：今天我們認(rèn)識(shí)了舵機(jī)，知道舵機(jī)的連接方法，還能夠編寫腳本控制舵機(jī)，最后還用舵機(jī)做了一個(gè)電動(dòng)?xùn)艡?。下面幾個(gè)問題你能夠回答嗎？①舵機(jī)的三根連線黑色、紅色、黃色分別接到Arduino的哪個(gè)插孔？②舵機(jī)的舵盤旋轉(zhuǎn)角度范圍是多少？③如果舵機(jī)不會(huì)轉(zhuǎn)，應(yīng)該檢查什么？

設(shè)計(jì)意圖：教師通過問題引導(dǎo)學(xué)生回顧本課所學(xué)知識(shí)。

● 教學(xué)反思

本課的教學(xué)目的明確。教學(xué)主線：“認(rèn)識(shí)舵機(jī)→連接舵機(jī)→控制舵機(jī)→運(yùn)用舵機(jī)”環(huán)環(huán)相扣、層層深入。教學(xué)手段較豐富，既有傳統(tǒng)的講授，又有探究活動(dòng)，學(xué)生有獨(dú)立思考操作，也有小組互助學(xué)習(xí)。

從課堂表現(xiàn)來看，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣十分濃厚，學(xué)習(xí)勁頭足，思維活躍，自始至終投入最大的注意力到學(xué)習(xí)中來。觀課教師對(duì)S4A課程也產(chǎn)生濃厚的興趣，認(rèn)為該課程有利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

但也有教師認(rèn)為以常態(tài)課堂的40分鐘不利于此類動(dòng)手裝配與發(fā)展問題探究思維并存的課程，建議盡可能增加每節(jié)課的時(shí)長(zhǎng)至50至60分鐘左右。endprint