王慶祥

小學信息科技教學注重培養(yǎng)學生的計算思維。筆者依托“機器人汽車倒車雷達”項目式學習，引導學生探究雷達的操作過程與控制器的計算模式，達成以下教學目標：會用選擇結構算法描述問題，理解雙分支選擇結構；感知問題的仿真模擬的解決方案，編寫倒車雷達程序驗證的算法；通過實踐探究活動感知選擇結構算法的作用和意義，提高用計算思維解決問題的能力。

基于實物場景，確定問題。課堂上，教師先呈現(xiàn)實物，讓學生觀察真實的倒車雷達顯示屏和提示音的變化情況。在此基礎上，師生共同確定研究的問題：汽車倒車雷達是怎樣測量車與障礙物之間的距離，并根據(jù)距離數(shù)值發(fā)出不同指令的？研究中，教師先引導學生觀看微視頻，了解相關結構原理，并基于此將問題分解成多個子問題，如超聲波傳感器如何測距、汽車控制器如何計算并發(fā)送執(zhí)行指令等。然后，教師引導學生將各個子問題與人的思考過程進行類比。為便于學生理解，教師將機器人引入課堂，使用機器人控制器和超聲波傳感器搭建一個簡易的測距裝置，讓學生改變傳感器與障礙物之間的距離，觀察控制器顯示屏上距離數(shù)值的變化，體驗超聲波測距的過程，感受倒車雷達“輸入—計算—輸出”的計算模式。通過此環(huán)節(jié)的學習，學生將問題分解成了多個子問題，并借助實物場景梳理了子問題之間的關系。

嘗試仿真模擬，抽象問題。教師結合學校機器人教學資源，讓學生使用“積木”機器人模擬一臺智能小車，并在車上安裝超聲波傳感器。學生在搭建的過程中明確了汽車倒車雷達的結構模式。為明確智能小車的算法，教師引導學生觀看智能小車演示視頻，學生發(fā)現(xiàn)小車與障礙物之間的距離小于安全距離時會發(fā)出報警提示音。教師給出雙分支程序“如果—那么—否則”的描述模式，引導學生描述智能小車的算法：如果智能小車與障礙物之間的距離小于安全距離，則發(fā)出報警提示音；否則，智能小車繼續(xù)行駛。學生描述算法后，教師引導學生嘗試畫出算法流程圖，進一步抽象出算法。經過此環(huán)節(jié)的學習，學生完成了借助機器人硬件搭建智能小車以及仿真模擬倒車雷達的學習任務。

借助可視化編程軟件，驗證算法。學生學會了用“如果—那么—否則”描述問題后，教師可使用可視化編程軟件Scratch搭建積木腳本，模擬倒車雷達功能。智能小車算法分為輸入指令、計算判斷、輸出指令三個程序模塊。首先是輸入指令，即模擬汽車上超聲波傳感器獲取汽車與障礙物的距離值，并將其傳送給控制器的過程。學生使用“ ”功能模塊感受數(shù)字信號到模擬信號的轉換，體會指令的輸入過程。其次是計算判斷。學生將抽象出的倒車雷達算法用Scratch軟件進行編程，先用“ ”模塊實現(xiàn)邏輯判斷功能，再借助邏輯判斷和讀取超聲波模塊設計出判斷條件“ ”。最后是輸出指令。此程序模塊需要先設計輸出指令的內容，再用“ ”模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出。大部分學生能較快完成并創(chuàng)新設計指令，如改變小車行走速度，讓小車發(fā)出蜂鳴聲等，并設定：當小車馬達速度為0時表示小車停止，當小車馬達速度為20時表示小車向前行駛。這樣，學生就得到了相應的腳本設計。在腳本編寫的過程中，學生需要不斷調試，才能實現(xiàn)智能小車倒車雷達的功能。

（作者單位：宜昌市伍家崗區(qū)伍家崗小學）

責任編輯 ?張敏