兴趣·合作·高效——探索智慧课堂新样态——以《道闸机器人》一课为例

浙江杭州市采荷第一小学教育集团 郭巍丹

《道闸机器人》是浙江摄影出版社出版的小学信息技术六年级下册第三单元《与机器人零距离》的拓展课，同时也是我区机器人工作室区本课程中机器人项目之一。本课结合现实生活中常见的道闸设施，设计了一个道闸机器人的学习项目，从中引入超声波传感器的相关知识，每两个学生组成一个学习小组，一起探究道闸机器人的工作原理。在此基础上利用IPAD版EV3编程软件编写程序、调试运行，让道闸机器人实现一检测到有车辆就自动抬起栏杆放行，当检测到车辆离开后自动放下栏杆的功能。学生在实践中体验到了机器人项目的乐趣，从而展现出更多创意。

一、内容取材注重兴趣

兴趣是最好的老师。作为大部分学生的第一堂实体机器人课，课堂首先要让学生对这样的机器人项目产生浓厚的学习兴趣，才能更好地去培养学生的计算思维，激发学生的无限创意。虽然学生在之前的课堂中已经学习过Scratch，但是一些学校由于受到实体机器人投入的限制，一般都局限于通过虚拟萝卜圈等虚拟机器人来实现教学目标。所以，实体的乐高机器人对学生来说还是比较陌生且好奇，充满浓浓的学习兴趣的。

课堂教学开始前，教师与学生们一起观看各种各样的高大上的机器人，聊一聊他们认识的机器人。在这一过程中，让学生体会到机器人不再是跟现实生活有些脱节的高大上的东西，而是离我们的生活不远，让学生明白学习机器人项目的必要性，同时也激发他们的学习热情。

在课堂上展示实体机器人，这立即引起了学生们的关注。我们到底可以用它来干什么呢？当学生们学习了机器人项目的流程，能让机器人动起来时，激发的兴趣让他们的学习停不下来。带着强烈的兴趣，学生们就会主动、深入地自主去摸索、探究，也才会更加主动地去思考。

在教学的最后环节，课堂上呈现了一组组学生自己改进设计的作品，学生的成就感油然而生，他们对今后的学习充满了期待。至此，机器人项目真正走进了他们的内心。

二、过程开展突出合作

在备课过程中，笔者一直在思考，机器人的课堂要带给学生什么感受？要让他们怎样在课堂上开心地“玩”机器人，并学得知识呢？笔者认为，应该是尽可能给学生们搭建一个合作解决问题的平台。

课堂上由于使用了平板教学，实现了编程软件与实体机器人的无线蓝牙传输，机器人项目不受普通电脑教室有线传输的限制，为小组合作、组间合作提供了更强的可操作性。

首先，小组合作去实践探索超声波传感器返回数值的含义。学生经过摸索探究后得出结论：在超声波传感器的检测范围内，物体离得越远，超声波传感器的返回值越大；物体离得越近，超声波传感器的返回值越小。而这正是本课的难点和要解决问题的要点，合作探索使学生对此理解和记忆深刻。

其次，小组合作商量机器人工作流程并根据流程编写程序。由于学生对道闸机器人工作流程的认知还是比较统一的，所以步骤上相差不大。但是不同的小组会采用不同的方式去实现，比如抬起和放下栏杆，有的小组用角度，有的用圈数。在程序下载运行测试后发现问题时，小组成员也会一起讨论解决方案。

最后，在改进与创意发挥阶段，合作的氛围更是达到了高潮，不再局限于本组合作。为了完成更完善的作品，小组之间也自然而然地产生了合作关系。同学们主动开展合作，小组与小组之间合作共享设备资源，优化结构和程序，实现自己的创意。有的小组还根据相同的目标，重组在一起进行创作。

【教学片段一】

1.小组讨论，拓展思维

对这个道闸机器人，你们组觉得有什么可以改进的地方？程序or结构。

2.交流想法，提供方向

组织各小组交流想法，整理出来提供方向：

A.栏杆缓慢抬起放下：功率。

B.持续工作：循环。

C.手动控制道闸：（组间合作）可以用什么传感器实现？触动传感器。

3.推送成果，案例分享

在已经初步完成道闸机器人运作的基础上，学生已经对实体机器人和编程环境不再陌生，通过团队的合作实现创意，并在这个过程中收获满满的成就感。各小组将改进后的程序截图或新搭建的结构推送给老师。

思想的碰撞、零件的共享、能力的搭配，合作成为课堂学习的主旋律。在小结过程中，笔者也充分肯定了小组合作的意义，鼓励用这样的学习方式。因为它让学生们在机器人项目的学习过程中懂得：完善的项目都非一人所为，而是要依靠集体的智慧与力量。

三、技术运用力求高效

本堂课区别于平时的信息技术课设计的用心之处在于技术的运用。在技术辅助教学方面，信息技术课堂相比较于其他课堂有着特殊之处，因为技术不仅是我们的教学工具，也是我们的教学内容。技术的双重性使我们要突破原始的教学，本课选择和融合除了PC以外的终端和APP，架构起强大的无线网络，支撑教学。

（一）智慧教室，及时反馈

智慧教室环境下，主要利用HI Teach电子白板批注功能及时生成学生课堂资源，推送、拍照、飞递、飞讯等机制，让师生互动与小组合作更高效进行；助教中照片、视频的拍摄与传递实现了教师实时抓取学生合作的画面与成果。

【教学片段二】

1.分析机器人的组成部分

将机器人图片推送给学生，学生用批注功能圈出机器人的三个组成部分并传递给教师。分析机器人三个部分的名称与功能，引出大型电机和超声波传感器的知识学习。

2.深入学习超声波传感器

说一说对超声波传感器的认识，并操作体验在道闸机器人项目中超声波传感器的用法（学生利用投票功能选择自己的验证结果，教师通过投票结果了解学生实践情况）。微课介绍蝙蝠的超声波如何发现物体的原理。

（二）无线传输，无限创享

使用“乐高EV3”编程APP，实现了与实体机器人的无线蓝牙传输，在IPAD和无线的支持下，没有了普通电脑教室主机、显示器、连线的限制，建立了移动化的电脑教室，跨越时空，使小组合作、组间分享更加方便快捷。

（三）IBooks助手，助力自学

本课一改以往的纸质导学单、word任务单或微视频等学习材料的分散存放，利用IBooks将各种学习材料整合在一起，开发了本课专属的电子书，设计了目录超链接，为学生自主选择想学的内容提供了方便。

（四）同屏分享，便捷展示

利用IPAD自带的AirPlay、AirDrop功能，学生可以方便分享IPAD中的程序，实时展现程序指令中的参数设置与道闸机器人的工作状态，为学生提供了便捷的展示平台。

【教学片段三】

各组根据流程继续完成程序的调试，遇到问题求助学习助手IBooks，调试成功后用AirDrop分享程序给教师端。教师接收到程序后，利用AirPlay反馈：这个指令中你修改了哪些参数？为什么？

其中一台平板同屏实物，另一台同屏程序演示，这样程序和实体机器人状态就能一一对应，提高反馈的效率。

IPAD、LEGO——两种学生们非常喜爱的事物同时出现在学校的课堂中，那是一件让他们兴奋的事情，这些元素的加入，本身就激励着学生们碰撞出无限的创意火花。而机器人教学更应该立足于生活，着眼于时代，让生活融入课程，让知识不断生长，精彩地诠释“信息技术”“机器人教学”的课程价值，引导学生们发挥想象、动手实践，从而让智能走向生活，让创意改变生活。