《认路的小车》教学设计

2022.09.27

戴智霞

● 创新整合点

①本节课使用了醍摩豆教育科技公司提供的教学软件Hiteach和HITA手机助教（如图1），在教学过程中使用了抢答器、统计图、推送、上传、作品观摩分享等功能组织教学活动，依据学情使用了计时器、计分板等功能提升学生学习效率，激发学生参与活动的积极性。

②学生在本节课的活动中使用了Abilix Apps中的氪Chart编程APP（如下页图2），学生通过简单的拖拽、点选来对机器人实施可视化、模块化编程，学生容易理解，编程活动趣味性高，学生乐于参与。

● 教材分析

《认路的小车》是将笔者所在学校机器人社团课程与信息技术国家课程相结合而开发出来的，旨在让小学生了解简单的机器人控制，具备进行简单编程控制机器人运动的能力，提升学生对科技类课程的喜爱度。本课教学软件Hiteach及时反馈、评价的功能，组织学生以独学、群学等方式，提高计算思维和团队合作意识。同时，也响应国家普及机器人课程的号召，让更多的孩子近距离接触机器人，让机器人课程真正走进普班化教学。

本课的核心是帮助学生了解小车巡线方法，尝试小组合作探究出控制小车巡线到指定位置的编程方法，最终通过问题导入、群学互研、合作探究等方法逐步解决编程控制小车巡线的问题。教学价值在于，让学生在真实的合作活动中感受机器人课程的趣味性，锻炼学生合作意识和计算思维能力。

● 学情分析

笔者所在学校六年级学生在五年级已学习过Logo语言编程，对编程有了初步的了解，在完成国家课程任务的空档，笔者也会经常组织他们进行Scratch编程教学活动，因此，像氪Chart编程这种“可视化”的程序语言，对他们来说还是比较容易掌握的。另外，六年级学生已具有较好的逻辑思维能力和小组合作能力，随着年龄的增长，他们的各项能力也逐渐出现较大差异，对于这种涉及编程，设备又较多的教学活动，刚好适合以小组协作的方式去完成。另因学校办学条件有限，大多数学生平时没有什么机会接触实体的机器人编程控制活动，也没有在课堂上使用平板电脑进行学习的经历，为了弥补这一缺憾，笔者将武汉版信息技术六年级《第12课会寻迹的机器人》与本人自主开发的能力风暴机器人个性课程进行整合，实施了这一次机器人编程控制课。课上学生参与活动的热情极高，可因为年龄特点，在要求举手回答时，学生积极性有限，但在使用答题器时，他们积极、干脆，而且能保证全面参与。

● 教学目标

知识与技能目标：了解小车巡线方法，尝试小组合作编程控制小车巡线到指定位置。

过程与方法目标：通过问题导入、群学互研、合作探究等方法能够逐步解决编程控制小车巡线的问题。

情感态度与价值观目标：感受机器人课程的趣味性，锻炼合作意识和计算思维。

● 教学环境与准备

技术环境：TBL智慧教室、安卓学生平板。

教学资源：教师授课PPT、微视频、学习单、任务单。

● 教学过程

1.课前导学，初始巡线

因本课内容总体来说偏难，为了让能力暂时稍弱的学生在活动中能进入深度思考，也为了让能力稍强的学生课上有更大的发挥余地，笔者选择使用课前翻转的教学方法。课前翻转能使学生对编程机器人和机器人巡线有初步的了解，认识到机器人来源于生活并能更好地运用于生活，为此，笔者设计了一份前置学习单。

前置任务单的内容主要包括：①做认路的小车要解决哪些问题？②小车是如何运动的？③小车是如何认识路线的？

2.激趣引入，明确任务

①导入：播放《机器人总动员》花絮回顾课前活动，激发学生学习兴趣引入新课。

②手机HITA展示前置学习成果，明确课程学习任务——通过编写程序，控制小车沿线行走即“认路”。

③通过学生分享，弄清学习步骤：解决小车运动→探索小车认路方法→编程控制小车认路。

设计意图：使用视频等媒体素材和前置翻转学习，促使学生快速进入学习状态，培养学生主动思考的好習惯和程序思维。使用手机HITA助教即时、直观地反馈学生的思考成果，不仅有利于引导学生的思考方向，更能很好地体现生本理念——课堂解决的就是学生思考到并想要解决的问题（如图3）。

3.学习闯关，逐个击破

关卡一：合理运动我能行。

①出示两组机器人马达设置数据，引导学生根据已有经验判断如何稳定、合理地控制马达。

②收集并展示学生作答情况，依据作答情况请学生分享稳定的原因，强化设置一个适中的速度能让机器人小车更稳定，更有利于后续控制。

③马达速度设置方法小结：对初学者来说，给马达设置一个适中的速度更有利于稳定地控制小车，不至于冲得太快或走不动，便于我们观察小车的运动状态，对程序设置的合理性做出准确的判断。

设计意图：通过即时作答数据对比，引导学生通过思考→选择→分享→对比→反思等一系列活动，让学生明确设置适中马达速度的重要性，为后续的编程学习打下良好的基础。学生即时作答并立即反馈学生的作答数据，不仅有利于教师及时了解大多数学生是怎么想的，而且其直观的作答情况统计图，能有效地吸引学生的注意力，引导学生去主动思考问题的解决方法。

关卡二：机器人视觉考验。

①引导学生回顾前置学习单的阅读小知识，初步感知机器人小车的巡线原理。当机器人小车的传感器监测到灰度值大于等于2000时，即判定小车经过的是黑线;当灰度传感器监测到灰度值小于2000时，即判定小车经过的是地图的白底。

②教师引导学生通过独学、群学、小组合作等方式，尝试理解机器人小车的巡线原理。

③教师出示两道题目，并使用IRS的即问即答来检测学生对小车视觉知识的掌握情况。

题一主要考查学生是否能准确地判定路口类型是左侧还是右侧。以机器人小车沿路线前进的方向作为判断依据，当岔路口的黑色路线出现在小车前进的右侧时，则判定为右侧路口，当岔路口的黑线出现在小车的左侧时，则判定路口类型为左侧路口。

题二是为了区分“路口巡线”“按时巡线”“启动马达”这三种常见的走线命令中，哪一种能更准确地寻找到路口。

④教师小结：能否认清機器人小车需要行进的路线和方向，决定了小车是否能正确沿路线行走即巡线。

设计意图：机器人的巡线原理是本课重难点，用知识阅读、测试、结合图形化教学等方式，能更好地突破难点，有效锻炼所有学生的思维。

关卡三：编程控制我们行。

①出示任务（如图4）：学生以小组为单位，尝试在8分钟内完成任务。

②学生完成任务单并提交，分享编程方法及解决问题心得。

③教师小结：在编程控制机器人小车的过程中，往往需要根据自己小车运行的情况不断地修改、尝试才能最终获得成功。

设计意图：有了一定的知识基础后，让学生以组为单位尝试编程，用实践去检验理论知识，可加强知识理解，培养合作能力。

3.小结拓展，分享提升

（1）小结拓展

①教师小结闯三关活动情况，引导学生注重方法的积累，思考更复杂的巡线问题。

②列举无人驾驶技术拓宽学生视野，引导学生结合生活实际开展学习。

（2）分享提升

①引导学生分享收获及感受，强调注重方法积累的重要性。

②总分评量予以总结评价，并针对各组的表现提出希望。

设计意图：通过生活实际举例和问题拓展，让学生明确，学习是源于生活、用于生活的有意义的行为。

● 教学反思

本节课总体来看教学效果较好。接下来，从课堂革新方面来反思本节课的教学。

1.前置学习，主动发展

课前学生登录班级QQ群，参与“机器人巡线”知识的学习。学生可根据个人具体情况，有针对性地选择文本、图片或视频文件进行学习，然后完成相关检测，教师在线反馈学生自主学习情况，突破传统教材的局限。

2.课堂互动，合作探究

首先，利用微视频创设情境，借助HITA助教实时反馈学生课前学习情况，明确学习任务;用IRS抢答的方式激发学生的表达欲，帮助全体学生明晰知识图谱，进入深度思考状态;用IRS答题器实时反馈功能，检测新知掌握程度。师生均可通过即时生成的数据图表，明确班级每个个体和团体的学习情况，从而帮助学生采用合理的方法学习，帮助教师有针对性地组织教学，实现差异化教学。

在小组编程实操活动环节，采用平板电脑编程及无线控制机器人的方式进行活动。活动前，教师依据各组课堂学习数据，差异化推送学习任务到小组。活动后，针对小组提交的学习成果，教师迅速将其分类回推到相应的组别，让学生在学习他组和对比本组成果中自主反思成长;同时，发动一键即时投票功能，由学生自主选出展示小组，并自主打分评价，充分发挥学生的主观能动性。

课上教师随时使用计分板进行及时评价。看得见的评价贯穿课堂始终，它不仅可作为课上教师及时转换教学策略的依据，还和学校正在进行的“综合素质评价”系统相结合，激发学生学习动力，形成组内协作组间良性竞争的积极学习环境，也能通过综合素质评价家长端促进家校合力。

3.课程拓展，自我创新

本节课对大部分学生来说是极具挑战性的。但在拓展环节学生通过及时数据决策和小组协作，完全能自主探索出机器人巡复杂路线的方法，能归纳好的学习方法，还能发散思维，控制小车更具未来普及趋势，真正做到了会用技术、善用方法解决问题。

点? 评

伴随课程改革的持续深入和教育信息化2.0坚实有力的推进，“互联网+教育”的创新模式在课程改革的行动中，自上而下和自下而上地践行着和探索着……《认路的小车》是小学六年级的信息技术优秀课例。该课例在“互联网+”的大背景下，从课程建设、教学设计、教学实施、教学评价等方面有诸多看点。

1.网络资源支撑课前差异化自主学习

（1）考虑到学生的学习基础和学习力的不同，教师设计了五个图文并茂的文本或生动有趣的视频以及学习任务单作为前学的资源;学生可以随时随地在QQ群中通过扫描二维码的方式选学适合自己的学习资源并完成任务单和测试，然后在QQ群中提交。

（2）为满足不同学生的需求，学习任务单中不仅设计了“思考题”“创意拓展”，还设计了“我们的收获”，其中包括你预习时发现了什么问题、经过自己思考解决了什么问题、同学讨论后解决了什么问题、自己无法解决希望老师回答的问题等内容及前学测试。

如此的前学设计，为不同需求的学生在课中深度学习打下了基础，同时教师可以依据学生前学和完成任务单的实际情况，调整课中的教学内容，实现以学定教。

2.数据反馈支撑课中合作式深度学习

（1）教师设计了三个关卡和一系列链式问题，开启以小组为单位的师生互动教学。对于教师提出的每一个问题，学生通过个人抢答器抢答并即时在屏幕上显示答题结果，教师根据答题结果为小组计分。这样的计分设计，不仅聚敛了学生个人的成就感，而且激发了个人在小组中的责任感。

（2）教师根据各小组的得分情况分层推送不同的学习任务，开启小组探究活动——利用平板编程支持小车巡线。小组成员分工合作：编程、下载、运行程序、操作小车、记录小车的运行状态并记录修改的数据……以组为单位在线提交任务单。小组讨论式的深度学习，促进了学生在解决问题的过程中体验组内协同合作的力量。

（3）教师请学生用抢答器推举两个小组分享交流，计分板也随时显示计分结果。通过师生互动、小组主答人和小组其他人补充的方式完成小组分享交流。这样的设计和数据反馈使“看得见的评价”贯穿课堂始终，以此营造组内协作、组间竞争、积极向上的学习氛围。

“互联网+教育”激励我们探索基于信息技术的新型教学模式，探索因材施教、个性化学习的新型教学组织方式。该课打破了传统课堂的固有模式，尝试在“互联网+”环境下，利用信息技术营造“分类资源支持自主学、个性学、随时学”“数据反馈提供差异推送”“数据决策启发多元思考”的成长型的课堂。

另外值得一提的是，该课的课程建设惠及到了每一位学生。《认路的小车》原本是课外兴趣小组的学习内容，但学生广有兴趣却供不应求。教师有效的资源整合和聪慧的教学设计，将曾经教师指导的个人学习模式变为“互联网+”环境下小组合作的探究学习模式，并将其纳入校本课程，使每一位学生都获得自主学习的机会和团队合作的体验，这是实现教育均衡发展的鲜活案例。

点评人：2019年度全国教师信息素养提升交流活动评委/北京教育学院初娜娜

2019年度全国教师信息素养提升交流活动