资源简介

《走正方形》教学设计
学科简介：
机器人是一门涉及机械学、电子学、工程学、自动控制、计算机等方面的综合性学科，在拓宽学生的知识面，促进学生全面而又富有个性的发展上起着不可替代的作用。
课标分析：
机器人教学在新课标中属于拓展性教学内容，课标中要求“学会根据实际需要设计、动手制作或组装简单的实物机器人，将编制好的控制程序导出到实物机器人，运行机器人，并对机器人及其控制程序做出必要的调试和修改” 《走正方形》一课正是这一理念在教育实践中的具体化。
教材分析：
第三单元《机器人有约》：突出了机器人的动手实践操作与程序设计的训练。机器人编程的任务，主要是让一个小车做出前进、后退、左转右转和本课的重点按要求走出规则图形、动作。
本课《走正方形》在前几课积木建构、软硬件感知、马达进退自如直角转弯熟练掌握的基础上学习条件循环的使用方法，作为小学阶段的最后一节信息技术课，可以为学生升入初中进一步学习打下良好的基础。
本课通过观察比较、分析综合等多种方式来理解条件次数循环的运行，作为重点，也是学生今后探索实践大规模程序设计的重要组成部分。
学情分析：
做为一种新生的教学媒体，机器人不同寻常，在学生学习生活中人工智能更多的出现在生活环境中，但是更多的学生学习兴趣只停留在对机器人外观的感知。因为是新生事物，学生有较强的学习主动性，求知欲旺盛。
所以存在问题有二：一是长期以来我们缺少软硬件的设施，学习需要与施教需要的反差造成求大于供明显，二是对人工智能所涉及的模块化程序设计、数据测试、创新成果等缺少情感上的体验，持续性学习动机呈显不强烈。
正是因为教与学存在如此的矛盾与落差，我选择了此课，并以多种方式立体化地使双边互动成为解决问题的关键。
教法分析：
由于本课具有必要的技术含量，针对重难点，我在情境创设、兴趣激发、动机引领等方面下足了功夫。在“一切为了学生”原则指导下，课堂上我更多地以主导性的提示唤醒孩子们的记忆，使学习主体产生对机器人的学习兴趣，进而 “以赛带学”，学赛交融，将以比赛引领为主的动机激发与以主、客、媒体多元互动为主的兴趣培养立体交叉，使信息技术课堂成为了学生备战比赛的主阵地。灵机注重点拨主体学法上思考与分析统一，动机培养注生建构主体知识与技能的统一，枢机的选择注重双边互动时理念与需要的统一。“三机”策略立体化教学模式使课堂兴趣盎然，愈显灵动。
学法分析：
本课教学内容是在前４周研究性学习的基础上开展教学，学生对机器人的基本结构、软件的使用有了一定的掌握，具备了进一步研究的能力，指导学生以主体探究法、客体合作法、媒体介入法多种学习方法并和，“股份制”教学使学生成为真正的学习主人：带着问题学习，即可成为股东，实现了使学生从机械的“学答”向“学问”转变，从“学会”向“会学”转变。
教学目标：
知识与技能：
（1）初步学会使用“条件次数循环”，理解次数循环的执行过程。
（2）了解程序的顺序结构和循环结构的区别。
（3）能使用多种编程方式，让小车走正方形。
2、过程与方法：
（1）经历编写、下载与调试的过程，体验人工智能的软硬件结合解决实际问题的方法。
（2）让学生经历实验、对比、探索的过程，体验举一反三的学习方法。
3、情感态度与价值观：
（1）初步培养人工智能的思想和方法，激发学生对信息技术的敏感性和进一步探究的欲望。
（2）培养和建立“学以致用”，提高自主探究和实践应用的能力。
教学重、难点：
重点：条件循环中循环次数及循环体的参数设置
难点：以机器人走出正方形，创编程序使机器人走出多种规则图形。
教学过程：
（一）情境导入：
硬件：白板
软件：QQ影音
课件：PPT1~9
时间安排：5分钟
师：同学们，关于人工智能呢，今天老师又给大家带来了视听盛宴，同学们想不想大饱眼福呢？1、各种各样形态各异的机器人视频，激发学生的学习兴趣：
师：同学们看到如此精彩的影像，心里面想到了什么呢？
（小组讨论，指名汇报，集体评价）。
人工智能的普及给人们的生活带来了很多的便利。
目前最有价值的人工智能技术是什么？
机器人工作的能量是从哪里来的？
机器人是怎样实现各种各样的工作的？内部结构是怎样的？
人工智能在生活中的应用越来越广。
师：我们再来看看中鸣超级轨迹赛。
同学们看了刚才的录像，谁来说一说我们的超级轨迹赛有什么特点？
引导汇报：（举手）
（1）机器人小车都是自动驾驶的
（2）我们发现机器人小车所经过的路线都是一些规则和不规则的图形。
4、揭示课题：今天我将利用自动驾驶的小车在本班开展一次轨迹赛，同学们想不想来比试比试,PK一下？。集体说：“想！”
师：“什么任务呢？”
意图：激发学习兴趣，不使低落，同时交待目标，保持兴趣，降低难度，环环相扣，使学生乐于参与，实现以赛带学，以学促赛。
教师黑板板书 课题：走正方形
意图：黑板出示上图出示轨迹，接下来以白板用课件展示思维过程，双板合一，易于理解。
（二）师生合作探究
1、硬件拼装：
硬件：（教师：白板）；（学生：中鸣机器人套装、桌游快车）。
软件：
课件：PPT1~10
时间安排：4分钟
（1）布置竞赛：想要让机器人走正方形，我们首先需要将机器人小车拼装出来，我们先来进行第一项比赛，照图拼装，看哪一组拼得又结实，又快捷（音乐1），比赛开始！（2）小组间竞赛，组间交流研讨
教师小结： (IPAD微信反馈：图片对比评价分析比赛结果)以某小组先将拼装图片照出并发到微信为领先。
意图：
1、运用桌面游戏放大思维，进而通过组内讨论，形成结论。降低了编程难度，明确了小车在正方形轨迹中运行的方式。
2、运用音乐营造激烈竞争的紧张气氛，以加快教学节奏。
3、充分利用移动终端布置任务，快捷、方便。
2、软件编程：
硬件：（教师：白板）；（学生：中鸣机器人套装、快车桌游、笔记本电脑、IPAD）。
软件：微信、机器人快车
课件：PPT11+链接1~7
时间
安排：8分钟
意图：检复，借鉴“介质学习理论（MLE）”的理念，通过游戏任务学习，在游戏中获得知识技能，并推动思维发展，提高学习兴趣。课程“在游戏中学习”，简化思维过程，达到“温故而知新”的目的，为新课知识与技能学习做好对比性铺垫。
过渡：硬件拼装出来了，那么我们的机器人小车是怎样走出正方形的呢？
探讨小车的正方形轨迹：
用机器人对照黑板上的正方形分析小车运行路线。
（硬件：中鸣机器人套装）
教师对照黑板正方形图纸，示范讲解：小车要走正方形，会经历怎样的运行轨迹呢？
学生利用桌游快车小组活动。指名到黑板汇报小车运行轨迹。
探讨走正方形小车的程序设计：
教师启发：小车有这样的运行轨迹，使它动起来的软件又是怎样的呢？
学生各小组动手使用快车桌游，分析小车走正方形的程序设计思路。(IPAD微信反馈)
小组间竞赛，交流讨论
摆一摆，填一填：（桌游快车学具，人手一份）
意图：将学具卡片与程序图标一一对应，形式新颖，分散难点并提前内化。
探讨FOR循环：(硬件：白板；图片链接软件：机器人快车)
师生互动共同讨论：
链接机器人快车讲解，并操作演示：点击链接打开机器人快车，对照上节课内容《走一个直角》讲解并推导出走正方形的初步思路。
重点引导学生说出如果简单复制粘贴上一节课知识点——机器人转一个直角的缺点有二：
一是修改角度参数不方便，
二是图标多，容易混乱。
机器人1下载并演示同学们设想的程序设计。
过渡：这个程序很长，而且有很多重复部分，若要改写参数就会很复杂，老师研究了教材推荐的程序，下载给同学们看看，它能实现什么效果？
教师演示教学光盘中的程序设计，机器人2编译下载运行走出完整的四边形。
讨论并解答：白板呈现两个程序，小组讨论异同点。
意图：“同一结果，却有不同的编程思路？”通过这一环节，在学生头脑中构建求解需要。对新、旧程序进行辩证对比，得出异同。
置疑：不一样的两个程序都实现了机器人走四边形的效果。请同学们打开教学光盘内的程序，看一看，新程序自身有什么特点？
师生共议，得出异同点：两个程序的主体程序都是一样的。不同点是，后者用循环体，代替了前者的重复部分，简化了程序。这种结构称为循环结构。其中"4"为循环条件，表示循环次数。
组内利用桌游快车，讨论分析新程序的组成。(IPAD微信反馈) （分散难点：左转。为后面练习埋下伏笔）
意图：对本课重点“FOR循环”的认知，通过分析——综合——再分析——再综合多次反复实践，教学重点得到了化解，既调动了学生多种感官，又培养了小组内的团结协作能力。
教师讲解：同学在机器人快车上找一找，这个循环在哪里？(流程控制——FOR循环)名字叫什么？重点介绍循环体及循环条件。（分散难点：3次、4次、5次循环所走的形状，为后面练习埋下伏笔。）
学生自主操作电脑，对照电子白板和桌面游戏合作探究教学重点。
意图：水到渠成，学生以机器人快车自主合作完成程序设计。
３、内化应用
硬件：（教师：白板）；（学生：中鸣机器人套装、桌游快车、笔记本电脑、IPAD）。
软件：微信、机器人快车
课件：PPT链接8
时间安排：6分钟
任务驱动：让你的小车完成一个反方向行驶的正方形。
难点置疑：小车若想走得直，转得正，我们得怎么办？
解疑过渡：在直行延时与右转直角中间增加一个双马达停车。 (白板课件释疑)
投屏对比：分析各小组程序设计
过渡：同学们，经过刚才的讲解和操作练习，老师认为大家对FOR循环知识点掌握得很不错，那么，同学们在学习中还产生了哪些疑问呢？
意图：1任务驱动，发挥媒体作用，利用与前面音乐节奏与旋律上的巨大反差，激发学生创新意念，创设出清新、宁静的创作环境。
2鼓励学生大胆质疑，培养独立发现问题，分析问题和解决问题的能力。
（三）发散思维，创意设计：
硬件：（教师：白板）；（学生：中鸣机器人套装、笔记本电脑、IPAD）。
软件：微信、机器人快车
课件：PPT12
时间安排：10分钟
（音乐2起）
教师过渡：同学们，经过刚才我们共同的研究，我们知道了让机器人走出正方形的重要方法——循环结构，可是超级轨迹比赛只会走一个正方形是远远不够的，同学们，你的小车还能走出更多的图形吗？
（阶梯形、三角形、菱形、五角星形、五边形、六边形）
教师总结并出示任意图形：
意图：任务驱动，增加难度，提高学生“举一反三”的能力。
1、学生活动（1）：小组合作，统一完成“楼梯形”，全班展示交流评价
（提示：设计每个动作时要注意时间设置要恰当，小车走得稳当）
2、成果展示：哪个小组愿意将你们的小车展示一下。
3、学生活动（2）你还能设计出更多的图形吗？请同学们自选图形并设计程序。
教师巡视解疑：引导说出图形设计思路，评价小车运行效果和提示改进方法。
（IPAD微信反馈全班交流，互动学习）
意图：使用新型媒体建构课堂，及时突破难点，主体、客体、媒体多元互动，提高解决问题的独立性。
4、成果展示：
学生小组合作展示：
教师评比：哪个小组小车走得又快又好？（IPAD微信反馈全班交流，互动学习）
意图：投屏展示，组间对比，师生共同评价反馈，商讨中发现问题，提出解决问题的办法，提高双边互动实效性。
（四）总结拓展：
硬件：（教师：白板，中鸣机器人套装）。
软件：
课件：PPT12链接
时间安排：3分钟
同学们，这节课我们学习了什么？最重要的知识点是什么？我们用它可以做什么？
对于人工智能我们在课堂里面学到了这些，够不够呢？你又有什么样的打算呢？
用机器人快车设计程序控制机器人走出正方形，最主要的是我们能利用FOR循环代替了简单的复制与粘贴，我们还能举一反三，让机器人小车走出自己想要的理想的图形，我要在今后的学习中继续深入的实践与探究，给机器人赋予更多的思想，早日成为一名轨迹赛的高手。
我要更多的接触、学习自动驾驶技术，让人工智能为人类造福。
师：就在现在的科技领域，有一项最新人工智能技术——自动驾驶
我要制作一个属于自己的机器人，争取在比赛中获得金奖。
师：这两位同学，曾在第十三届，第十四届省青少年机器人竞赛中获得金奖和铜奖。
学习人工智能就象今天这样，只要我们稍稍动脑筋，换个角度思考，找出新的设计程序的办法，就能收到意想不到的效果。
师：我们再来看今天比赛的结果吧！最终取得胜利的两个小组是：
下课式，结课。

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