《会听声音的机器人》教学设计
2021-08-27黄若琳
黄若琳
● 教材分析
本课选自粤教版信息技术教材第三册(下)第七课,是在学生已学习编写“自动避障机器人”“寻光机器人”程序编写的基础上,学习应用“声音传感器”编写“会听声音的机器人”程序。承上联系并复习了“条件判断”“永久循环”等程序模块,启下初识“声音传感器”的构造及其工作原理,并尝试编写“会听声音的机器人”程序。这节课重构了教材听声音往前走的设置,设定了动画情境,将实际生活问题与编程应用深度融合,既能学习到编程思维及操作方法又能解决实际问题,体现了信息学科的实用性、可用性。
● 学情分析
五年级的学生对信息技术课总是充满好奇与期待,他们期待着能够动手编写程序,这能给予他们无限的满足感和荣誉感,但存在过度依赖书本内容,将书本程序照搬到计算机上,缺乏思考的问题。学生因问题、兴趣启发而学,不是因知识点而学。设计有趣的学习活动能够让学生积极进行自主学习,呈现现实问题或程序编写易错点更能激发其思考力、问题解决能力。
● 教学目标与要求
知识与技能目标:了解声音传感器的基本组成及工作原理,理解声音变量表达式的含义,熟练应用“永久循环”“条件判断”模块,尝试编写“声控路灯”机器人程序。
过程与方法目标:从机器人功能需求分析出发,了解声音传感器的工作原理,掌握会听声音的机器人的程序设计方法。通过编写及仿真模拟机器人程序,熟练应用传感器、永久循环、条件判断、输出等模块,在过程中发现问题原因并修正机器人程序参数。
情感态度与价值观目标:在完成不同的情境任务的过程中体会设计多功能机器人的乐趣,感受使用机器人给生活带来的便利。
● 教学重点与难点
重点:理解用“条件判断”模块编写程序及声音变量表达式的含义,掌握编写机器人听声音程序的方法,学会搭建与调试会听声音的机器人的方法和技巧。
难点:能够在编写、仿真模拟、测试机器人程序时,及时发现存在问题的原因,并且有针对性地修改程序参数。
● 教学过程
1.创设情境,激趣引题
师:(拿起手机说“hey,siri,帮我订一个下午三点的闹钟”)同学们,老师刚才通过语音指令就定了闹钟,设想一下:“如果家里的一切设备都可以用声音控制,我们的生活会是什么样?”(播放视频)视频中你们看到了哪些会听声音的机器人?这些设备之所以能听到声音是因为具备哪个组件?
生:会听声音的门、收音机、灯、果汁机、显示屏等。因为有声音传感器,所以设备能听到声音。
设计意图:让学生切身感受到会听声音的机器人其实就在身边,吸引学生注意力,激发学生学习兴趣,自然而然地引出学习主题——对声音传感器的探索。
2.学生主体,初探新知
活动一:cosplay小小售賣员
师:今天我们来举办一场cosplay秀,在座的每一位都是班级里的“小小售货员”,谁愿意上台给其他同学介绍一下你们家2021年最新款声音传感器?
生:声音传感器由“声音探头”“可调电阻”“探测指示灯”组成,其中“声音探头”是用来感应外界声音的,“探测指示灯”会在有声音时亮起,通过调节“可调电阻”可以调节声音传感器的灵敏度。
活动二:看图讲科学
师:请大家观察如图1给出的提示,结合之前学习的“红外避障传感器”的工作原理,谁能够用简洁的语言,描述一下声音传感器是如何工作的呢?
生:声音传感器感应到外界声音时,会亮起红灯,并传输相应的电信号“1”给微电脑。
师:那外界没有声音时,声音传感器还工作吗?
生:不工作了!(思索后,回答说没有声音也会工作,传输电信号“0”)
设计意图:教师引导学生在自主学习的基础上,完成学习活动、学习任务,初识新知。教师预知易错点、知识盲区,并帮助学生进一步认知,扫除盲区。学生在锻炼其语言表达能力的基础上进一步加深对该知识点的理解。
3.任务探究,重点突破
师:阿衰同学家门口新安装了“声控路灯”,他很好奇它是如何工作的。我们通过视频看一下,阿衰家的声控路灯具有什么功能?尝试着帮助阿衰分析出“声控路灯”的算法程序流程图。
学生观看楼道声控灯演示视频,填写“声控路灯”程序算法流程图(如图2)。
师:有一半的同学在流程图上进行了修改,将“是”选项后的空格由“高速电机”改成“彩灯(开)”,将“否”选项后的空格由“高速电机”改成“彩灯(关)”。为什么会有这一改变呢?
生:因为“声控路灯”是(否)由声音开启(关闭)灯泡,而不是高速电机行走(停止)。
师:修正流程图后,请大家尝试编写“声控路灯”程序,记录下你遇到的问题,再请其他同学帮忙解答。
学生记录问题:①程序存在无法识别语句、无法运行的问题。②在仿真模拟时,机器人不亮灯。解答:
①程序中条件判断没填写或者填错了,可以填“声音变量==1”。②有多种可能性,可能是机器人没有放在声源范围内,也可能是彩灯的属性没有设置颜色。
设计意图:通过观察视频分析程序算法流程图,将抽象问题具体化,培养学生问题分析能力,进一步理清思路;引导学生由发现问题到解决问题,呈现问题引发思考并在分析问题过程中突破教学重难点。
4.理实结合,机器调试
师:请同学把程序导入到机器人里,测试一下是不是可以实现“阿衰家声控路灯的功能”。
两位学生上台操作(其他同学通过投屏直播观看操作过程):将声音传感器插入P1端口,彩灯插入P2端口,用数据线将微电脑与计算机相连。
师:下面到了见证奇迹的时刻!打开开关,灯亮了,成功了吗?灯是亮了,可是阿衰拍掌一次,能从一楼走到二楼吗?不能的话怎么办?
生:加入“延时”模块,让灯亮的时间加长一点。
设计意图:在条件允许的情况下,避免纸上谈兵,将程序编程与机器人相结合,呈现真实问题,引发真实思考,用知识解决生活实际问题,达到教育教学的目的。
5.拓展提升,思维训练
师:设计一个机器人没什么了不起,但是如果能从一个机器人改造成无数个机器人就了不得了。如果只更换“声控路灯”程序中一类模块,你能不能把它变成其他功能的机器人?
生:将声音传感器换成红外避障传感器就可以实现遇到障碍物亮灯;将声音传感器换成光感传感器就可以在感觉到没光的时候亮灯;将声音传感器换成温度传感器就可以在温度过高时亮灯。将灯泡换成高速电机就可以听到声音行走;将灯泡换成音乐就可以听到声音播放音乐等。
设计意图:一题多解,一题多变,让学生在编制一个机器人的过程中学会编制一类机器人。感受思维的力量,延伸学生好奇心、想象力、操作能力。
6.小结(略)
● 教学反思
本节课采用任务驱动法、问题驱动法,将研究与实践相结合,既验证理论的有效性,也指导了实践操作。首先,通过情境创设将高科技智能生活展示在学生眼前,引发学生的好奇心和探知欲望,过渡到学习主题。通过“cosplay小小售货员”“看图讲科学”两项活动,让学生成为课堂的主体,学生带领学生去认识“声音传感器”的基础构造及其工作原理,教师作为课堂的主导者,指引学生何时讨论、何时上台展示,提出存疑点让学生再次思考讨论及总结。然后,设置探究性任务“观看趣味视频,将生活实际问题与机器人编程学习联系在一起,由抽象到具体,尝试应用声音传感器编写声控路灯程序”。应用“一题多解、一题多变”的思想,让学生通过改造程序实现机器人的不同功能,更深刻地理解程序编写的意义和应用。最后,观看视频升华主题,学生可以认识到技术在给人类生活带来便利的同时也带来了危害,一方面要理解事物的两面性,另一方面要有意识地鞭策自己去努力优化技术,为社会做出贡献。
点评
本节课,黄老师针对培养学生的核心素养和计算思维的发展性目标,对教材进行了重构,从具体到抽象,化难为易,以简驾繁,突破难点,符合学生的实际学习状况。课堂各环节都设置了多样化的练习,科学合理有效地培养学生自主探究和创新能力的发展。采用动画情境,激发学生兴趣,引导学生自主探索求知,通过合作交流完成任务。这种将实际生活问题与编程应用深度融合的形式,既能培养学生的计算思维,又能让学生用所学知识来解决实际生活问题。课堂高效有活力,达到了让学生学以致用的目标。
本节课重点突出,目标全面、准确、具体,布局合理,设计各种教学活动,引导学生自主学习,有条理地将旧知识进行综合运用,从而引出新知。课堂设计突出了以学生为本、全面培养学生素养、自主合作探究学习的理念。新课程强调“应尊重学生在学习过程中的独特体验”以及“注重情境創设,聚焦应用实践”。黄老师在这节课中设计的“cosplay小小售货员”“看图讲科学”等活动,让学生动口、动手、动脑,主动参与教学过程,学生在活泼轻松的氛围中自动进入学科认知情境,联系生活实际,突破难点,体现了教师扎实过硬的专业能力,有利于激发学生动脑思考,培养学生的计算思维。
总之,这节课教学过程设计完整有序,既体现知识结构、知识点,又注意突出学生活动设计,体现出教学民主的特点,具有启发性,有助于培养学生良好的品质。