設(shè)計(jì)依據(jù)

“以興趣為起點(diǎn)，以活動為主線”是小學(xué)信息技術(shù)教材內(nèi)容設(shè)置的重要特點(diǎn)之一，興趣對學(xué)習(xí)有著神奇的內(nèi)驅(qū)作用，能變無效為有效，化低效為高效。

在本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師以日常生活中的“倒車?yán)走_(dá)”作為本課的切入點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生了解、認(rèn)識超聲波傳感器的工作過程以及生活中的具體應(yīng)用，利用樂高機(jī)器人的設(shè)計(jì)、搭建以及編程，模擬制作出一款可以持續(xù)、自動躲避障礙的機(jī)器人小車，并能夠解決日常生活中存在的一些問題。

課例特點(diǎn)

本節(jié)課是機(jī)器人程序設(shè)計(jì)中重要的一部分內(nèi)容，重點(diǎn)講授了樂高機(jī)器人超聲波傳感器的具體應(yīng)用，初步了解程序設(shè)計(jì)中的循環(huán)結(jié)構(gòu)，改變了學(xué)生前期學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)中的順序結(jié)構(gòu)運(yùn)行模式。教師以樂高EV3機(jī)器人為平臺，與信息技術(shù)拓展課程“機(jī)器人”進(jìn)行整合，理解科技領(lǐng)域的前沿技術(shù)和工作原理。五年級的學(xué)生已經(jīng)具備了一定的動手能力和發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題的能力，并通過以往的研究活動了解了基本的機(jī)器人搭建方法，掌握了基本的編程技巧，能夠進(jìn)行小組合作學(xué)習(xí)。學(xué)生對傳感器在生活中的應(yīng)用有一定的了解，能夠熟練地進(jìn)行機(jī)器人的搭建和改裝，具備進(jìn)一步學(xué)習(xí)樂高機(jī)器人程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

教學(xué)目標(biāo)

知識與技能 引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識超聲波傳感器，了解超聲波傳感器的工作過程。能夠利用超聲波傳感器測控距離，利用循環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行編程。

過程與方法 采用小組合作和自主探究的學(xué)習(xí)方式掌握機(jī)器人編程知識。

情感態(tài)度與價(jià)值觀 引導(dǎo)學(xué)生體會程序編制的過程，了解傳感器技術(shù)在生活中的作用，增強(qiáng)學(xué)習(xí)機(jī)器人編程的興趣，體驗(yàn)到學(xué)習(xí)機(jī)器人技術(shù)的成就感。

行為與創(chuàng)新 通過自主探究的學(xué)習(xí)方式，在固有學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，認(rèn)識機(jī)器人傳感器的工作過程，依據(jù)生活需要，對機(jī)器人進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn) 超聲波傳感器的工作過程。

教學(xué)難點(diǎn) 等待指令中超聲波傳感器模塊的應(yīng)用，利用循環(huán)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人小車的持續(xù)控制。

教學(xué)過程

一、激趣導(dǎo)入，明確任務(wù)

師：同學(xué)們，上一節(jié)課我們利用搭建好的機(jī)器人小車完成了一個(gè)特別簡單的小程序，回憶一下，我們讓它完成了什么樣的動作呢？

生：機(jī)器人小車完成了前進(jìn)和倒退的效果。

師：請同學(xué)們自己復(fù)習(xí)啟動機(jī)器人小車程序的操作方法，將上節(jié)課存儲的小車前進(jìn)和后退程序運(yùn)行一下。

學(xué)生自主操作，復(fù)習(xí)上節(jié)課啟動程序的方法。

教師演示機(jī)器人小車行動效果。

師：請同學(xué)們觀察，老師的機(jī)器人小車的行動和同學(xué)們的有什么區(qū)別？

生：老師的機(jī)器人小車在前進(jìn)和后退之間停頓1秒鐘。

師：怎樣實(shí)現(xiàn)這個(gè)效果呢？要使用哪個(gè)指令呢？請同學(xué)們討論一下。

學(xué)生分組討論。

生：我們認(rèn)為應(yīng)該使用“流程”模塊中的“等待”指令。

板書：等待。

師：請同學(xué)們分組試一試“等待”指令，能不能實(shí)現(xiàn)我們要求的效果。

學(xué)生分組進(jìn)行程序調(diào)試。

師：請同學(xué)們演示一下你們的操作。

學(xué)生演示正確的程序設(shè)計(jì)方法。（如圖1）

師：在機(jī)器人小車的程序設(shè)計(jì)中，為了讓機(jī)器人小車的后續(xù)動作更穩(wěn)定，有的時(shí)候我們可以使用“等待”指令讓機(jī)器人小車暫時(shí)停下來。剛剛我們是利用“時(shí)間”模式讓機(jī)器人小車暫時(shí)停下來，其實(shí)，在機(jī)器人小車中，我們還可以用等待傳感器反應(yīng)的方法讓機(jī)器人小車暫時(shí)停下來。今天我們就一起來學(xué)習(xí)傳感器的使用方法。

板書：傳感器。

二、合作探究，掌握知識

師：我們看看下面的視頻，請大家看看這是生活中的什么事物？（如圖2）

生：這個(gè)視頻呈現(xiàn)的是生活中的倒車?yán)走_(dá)。

師：什么樣的裝置可以實(shí)現(xiàn)這樣的效果呢？

生：超聲波傳感器。

師：生活中有很多地方都使用了超聲波傳感器，通過超聲波發(fā)出聲波并返回，可以根據(jù)超聲波傳感器探知的距離作出相應(yīng)的反應(yīng)。

師：在樂高機(jī)器人中也有功能類似的超聲波傳感器，剛才我們用“等待”指令中的“時(shí)間”模式讓機(jī)器人小車暫時(shí)停了下來，我們能不能用超聲波傳感器同樣讓小車停下來呢？

師：請同學(xué)們觀看PPT動畫，說一說這個(gè)動畫體現(xiàn)了一個(gè)什么情景？（如圖3）

生：實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人小車行駛過程中距離障礙物20厘米停下來的程序。

師：這樣的程序設(shè)計(jì)效果怎樣實(shí)現(xiàn)呢？同學(xué)們可以小組互相討論一下。

師：請同學(xué)們說一說機(jī)器人小車的行動過程。

生：機(jī)器人小車一直是行走的狀態(tài)。當(dāng)判斷到前方障礙物小于或等于20厘米的時(shí)候，機(jī)器人小車停下來。（PPT演示）

師：機(jī)器人小車一共完成了三件事情，如果把這三件事落實(shí)到程序設(shè)計(jì)中怎樣設(shè)計(jì)呢？

學(xué)生討論并試驗(yàn)。

師：請同學(xué)們來演示一下你的設(shè)計(jì)步驟。

學(xué)生演示并講解：

首先拖拽“動作”模塊中的“移動轉(zhuǎn)向”指令，進(jìn)行設(shè)置：端口選擇器中確認(rèn)是B+C；模式選擇器中選擇“開啟”。

其次拖拽“流程”模塊中的“等待”指令，進(jìn)行設(shè)置：在“模式選擇器”中選擇“超聲波傳感器”，在比較模式中選擇“距離（厘米）”；在比較類型輸入中選擇“<”，在閾值中輸入“20”。

最后，回到“動作”模塊，拖拽“移動轉(zhuǎn)向”指令，進(jìn)行設(shè)置：模式選擇器中選擇“關(guān)閉”。

這樣，程序設(shè)計(jì)就完成了。（如圖4、圖5）

學(xué)生根據(jù)演示說明，修改自己的程序設(shè)計(jì)。

三、深入研究，拓展實(shí)踐

師：請同學(xué)們運(yùn)行程序，看能不能實(shí)現(xiàn)在≤20厘米的地方讓機(jī)器人小車停下來。

生：可以。

師：你發(fā)現(xiàn)了有什么問題嗎？

生：我們覺得程序只運(yùn)行了一次就結(jié)束了，能不能讓程序反復(fù)運(yùn)行呢？

師：同學(xué)們可以小組討論一下，看看用什么方法可以實(shí)現(xiàn)反復(fù)運(yùn)行程序。

學(xué)生進(jìn)行小組討論并試驗(yàn)。

生：我們利用了“流程”模塊中的“循環(huán)”指令，可以實(shí)現(xiàn)反復(fù)進(jìn)行程序運(yùn)行的效果。

板書：循環(huán)。

師：你們是怎么設(shè)計(jì)的呢？

學(xué)生演示：在剛才的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上用“循環(huán)”指令套進(jìn)去，在“循環(huán)”指令的模式選擇器中設(shè)置“無限制”，這樣程序就可以無限運(yùn)行了。（如圖6）

四、總結(jié)提升，助力發(fā)展

同學(xué)們，今天我們更進(jìn)一步學(xué)習(xí)了機(jī)器人小車的程序設(shè)計(jì)，知道了讓機(jī)器人小車停下來的方法，認(rèn)識了“等待”“循環(huán)”等指令，知道了超聲波傳感器在生活中的應(yīng)用以及在機(jī)器人小車程序設(shè)計(jì)中的使用方法。今天的學(xué)習(xí)就到這里。

教學(xué)點(diǎn)評

本課教學(xué)內(nèi)容從學(xué)生所熟悉的倒車?yán)走_(dá)這一身邊實(shí)例出發(fā)，首先帶領(lǐng)學(xué)生觀察生活，體驗(yàn)生活中出現(xiàn)的超聲波傳感器的實(shí)例，確定超聲波傳感器這一技術(shù)需求。在分析思考生活中的超聲波傳感器實(shí)例后，提出利用機(jī)器人的傳感器設(shè)計(jì)避障小車的思路，而后根據(jù)樂高機(jī)器人現(xiàn)有的器材、工具和知識基礎(chǔ)，提出了解決問題的策略、方法和關(guān)鍵步驟，以及需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)的新知識，進(jìn)而進(jìn)行實(shí)踐、探索、驗(yàn)證。整個(gè)教學(xué)過程以興趣為起點(diǎn)，以活動為主線，緊緊圍繞發(fā)現(xiàn)問題—分析問題—解決問題層層遞進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生在做中學(xué)，體現(xiàn)了技術(shù)服務(wù)于生活的教育理念。本課教學(xué)任務(wù)不僅來源于真實(shí)的生活情境，更是將生活實(shí)際應(yīng)用與現(xiàn)代信息技術(shù)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科綜合學(xué)習(xí)，很好地培養(yǎng)了學(xué)生的綜合實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神。（點(diǎn)評人：張鏵珊，北京教育學(xué)院宣武分院小學(xué)信息技術(shù)教研員）