《单向进攻机器人》教案——虚拟环境下的信息技术课堂教学设计<br/>

《单向进攻机器人》教案——虚拟环境下的信息技术课堂教学设计

2013-08-31张艳辉

中小学电教 2013年3期

关键词：图标足球机器人

☆ 张艳辉

（东营市胜利实验小学，山东东营 257000）

《单向进攻机器人》教案
——虚拟环境下的信息技术课堂教学设计

☆ 张艳辉

（东营市胜利实验小学，山东东营 257000）

机器人教学是信息技术教育的重要内容。如何开展机器人教学，该文以教案的形式向我们阐释了关于机器人教学的一般方法、步骤。

机器人；虚拟环境；教学设计

做为一名信息技术教师，笔者深知随着多媒体计算机和网络技术的发展，信息化设备的普及及应用，给各个学科的课堂教学带来了新的机遇和挑战。信息技术做为一门工具学科，由于它强大的功能特点，与其他学科的整合越来越紧密。同时，信息技术教学也由原来的单一的技术性、工具性，向注重学生的思维和培养学生的综合素质的方向不断发展。

AI－RCJ虚拟足球机器人做为一种好的游戏工具、好的教育载体、好的教育资源融入到信息技术教学中，通过我们不断的实践研究，发现它有着独特的魅力，与信息技术课程相结合，学生可以从虚拟实践中获得创新思维，在思维创新中涵养综合素质。

一、教学内容分析

AI－RCJ虚拟足球机器人（如图1）是AI－CODE游戏教育系统的一个重要分支，是一个以虚拟足球机器人为控制对象进行程序设计和比赛竞技的教育系统，它综合运用了物理、数学、计算机等多学科知识。学生可以运用机器人快车，通过流程图式的图形化编程方式编写程序，赋予足球机器人进攻和防守的能力后，再在虚拟平台AIRobot上进行对弈赛。

整个智能足球机器人教学体系包括五部分，其中，《初识机器人》和《足球机器人动起来》是基础类，《进攻机器人》、《守门员》、《我的球队》三个模块是整个教育体系的核心部分。在这三个模块中渗透给学生计算机程序设计的基本思想、顺序结构、循环结构、分支结构；让学生了解数学平面坐标、体会不同质量的物体碰撞带来的不同效果和状态。

图1

图2

《单向进攻机器人》是《进攻机器人》模块中的一课。在《进攻机器人》的模块教学中，我们根据学生认知的规律设计成《单向进攻》和《双向进攻》（如图2），入门由浅入深，将课堂教学成梯度呈现给学生。这样的教学设计，可以将教学难点分散，学生能够理解也容易实现，有利于调动学生学习的积极性，使学生在快乐轻松的学习气氛中进入更深层的思考。

二、教学对象分析

五年级学生初步掌握了计算机操作的基本技能。在此之前学习了《初识机器人》和《足球机器人动起来》两个教学模块，对AI－RCJ智能足球软件的基本操作和图形化编程环境有所了解，对足球机器人充满好奇，有着浓厚的兴趣。

三、教学目标及教学重难点

（一）教学目标

1.知识与技能

(1)认识“条件循环”和“将球踢入某点”图标。

(2)理解球场坐标，能简单计算球门点坐标。

(3)会编写单方进攻足球机器人程序。

2.过程与方法

能够分析机器人的动作，大胆运用图标指令，通过科学的方法思考问题，并大胆尝试，通过反复试验获得成功的体验。

3.情感态度

愿意和小组同学交流思想，培养学生合作意识和实事求是的科学态度，提高学生对计算机科学的兴趣。通过比赛竞技，引发学生深层的思考，提高动手能力和团结协作能力。

（二）教学重点和难点

教学重点：理解球场坐标，会编写单方进攻足球机器人程序。

教学难点：学会分析机器人的动作，大胆运用图标指令，通过科学的方法思考问题并大胆尝试，通过反复试验获得成功的体验。

四、教学方法、过程及整合点

（一）教学方法

本课采用直观演示法、尝试教学法、讨论法等教学方法，整合教师的启发教学和学生探究法的优势，并加入多媒体直观教学，引导学生自主探究、合作交流，充分发挥学生的主动性，提升学生的自主学习能力。

（二）教学过程

步骤目标与内容导入新课教学方法整合点与软件1.欢迎同学来到虚拟机器人课堂。【目标：拉近师生距离，让学生在课堂中有着快乐的体验。】2.师生看红色瓢虫队和黄色笑脸队的机器人比赛。【目标：激发兴趣,调动学生探究意识】3.询问足球机器人采用了怎样的策略？引出进攻机器人。直观演示法谈话法讨论法在计算机中调入虚拟机器人程序到平台中进行对弈。

步骤目标与内容教学方法整合点与软件(一)分析思考引导发现1.师质疑，怎么做进攻机器人？2.学生思考，寻找图形化的指令。【目标：能够分析机器人的动作，大胆运用图标指令】3.学生发现“将球踢入某点”图标并汇报，教师征求意见。师总结板书：选图标【目标：认识“将球踢入某点”图标，理解指令意义。】新授（二）小组合作自主探究发现法总结法在机器人快车软件中选指令图标。1.师质疑，选好图标就可以了吗？2.学生提出想法，教师明确“某点”需要设置。3.师总结：设参数。4.师质疑某点怎么设，并给出球场的长、宽和球门宽的数值。5.教师引领，学生分红队、黄队思考探究足球射入点的坐标。【目标：愿意和小组同学交流思想，培养学生合作意识和实事求是的科学态度】6.学生汇报设置的参数，并讲解。7.师问各组意见，讲解坐标范围。【目标：理解球场坐标，能简单计算球门点坐标。】（三）发现问题探究原因尝试教学法探究法运用多媒体教学软件指导学生认识球场坐标。讲授法1.学生将编写的程序调入平台，发现机器人原地打转，提出问题。师生一起探究原因，寻求解决办法——设置循环。【目标：认识“条件循环”】2.学生尝试设置循环。使用while循环和for循环，发现不同。【目标：通过科学的方法思考问题，并大胆尝试，通过反复试验获得成功的体验。】尝试教学法探究法将程序调入运行平台，验证程序的准确性。讨论法步骤目标与内容教学方法整合点与软件新授（四）完善程序友谊比赛1.学生分红队和黄队分别完善自己的程序并检测。2.通过网络学生上传编写的机器人程序，开展红队和黄队的足球比赛。【目标：通过比赛竞技，引发学生深层的思考，提高动手能力和团结协作能力。】总结发现问题埋下伏笔探究实践法学生使用计算机完成编写进攻机器人的程序。1.师演示：机器人交换场地。2.生发现：机器人将无法改变进攻方向。3.深入思考：怎样让机器人再聪明一点，学会判断进攻方向呢？4.欢迎同学们下节课来到我们的虚拟机器人课堂，和老师一起解开这个谜底！【目标：通过比赛竞技，引发学生深层的思考】直观演示法运用虚拟机器人平台演示机器人交换场地的表现。

五、教学环境

根据本节课的教学内容，需要计算机网络教室的教学环境。计算机操作系统为Win2000/XP，计算机需要安装AI－ARJ虚拟足球机器人软件。

六、教学反思

《单向进攻机器人》点燃了学生研究足球机器人的热情，许多学生在课后都将AI－RCJ软件拷回家中使用，还利用课余时间研究,兴趣浓厚。现在许多学生都喜欢网络游戏，作为教师怎么抓住这一契机转移学生的兴趣点，引领学生，促进学生信息技术应用水平和信息素养的发展，笔者认为这种竞技类游戏软件无疑是一种好的途径。

随着学习的深入及难度的增大，如何保持学生的兴趣，使学生从游戏的表象真正走进理性的思考，也是我们在教学中需要思考的问题。在教学中笔者发现应该注意以下几点。

（一）将专业术语转换成生活化语言

笔者从学生的年龄特点和认知水平出发，将一些抽象的专业术语转换成生活化的语言。如：将程序设计中的变量，比喻成“小匣子”，循环，介绍说为“反复做”。这些生活化的语言让学生能够接受，并且容易理解它们的作用。课堂上将生活化的语言和专业术语有机结合，学生好理解，并较快地接受了专业化名称。

（二）课堂教学设计要有梯度，入门要由浅入深

在整个智能足球机器人教学体系中，教师应该根据学生认知的规律，注重观察学生的表现，每节课设计的内容应呈现梯度，入门课由浅入深。

如：本节课的《单向进攻机器人》就是《进攻机器人》模块的第一个梯度，将机器人简化为单方进攻，将球踢入球门的位置简化成具体的坐标点。这样学生只需要使用三个指令、设计一个参数，就可以实现一个进攻机器人的设计。等学生能够理解这样的设计思路后，再进入第二个梯度，将单项进攻改成双向进攻。这样的课堂设计，循序渐进，学生能够理解也容易实现，看到自己设计的机器人能够进球，他们有一种成就感，在欣喜的同时有了持续学习研究的动力。在快乐轻松的学习气氛中进入更深层的思考。