● 教材分析

《機器人避障》一課是對江蘇科學技術(shù)出版社出版的《初中信息技術(shù)（九年級）》第2章《傳感器與機器人》中第1節(jié)《機器人的傳感器》的第2課時與第2節(jié)《機器人避障》內(nèi)容的整合。在初步了解機器人傳感器和初步掌握機器人簡單行走的基礎(chǔ)上，學習通過機器人前端I/O3傳感器檢測的結(jié)果來控制機器人行走的簡單機器人避障程序設(shè)計。

● 學生分析

通過前幾節(jié)課的學習，學生對機器人的構(gòu)造有了初步的了解，能夠編寫簡單程序讓機器人向前走、后退、轉(zhuǎn)彎，并初步認識了傳感器。機器人避障是學生第一次通過傳感器控制機器人行走并執(zhí)行多個連續(xù)動作，對于學生來說具有挑戰(zhàn)性，同時充滿著趣味性。這是學生第二次使用機器人軟件編寫程序，第一次讓機器人行走的成功經(jīng)驗讓他們對面板中一些插件充滿好奇，躍躍欲試。

● 教學目標

知識與技能目標：掌握使用一個紅外傳感器控制機器人避障的方法；初步認識機器人軟件，熟悉亮燈、喇叭的使用；初步學習分析機器人程序。

過程與方法目標：通過自主嘗試編程，不斷發(fā)現(xiàn)問題，解決問題；通過相互交流、小組競賽等方式分享機器人避障情況，達到取長補短、共同進步的目的。

情感態(tài)度與價值觀目標：通過調(diào)試機器人，提高動手能力和解決問題的能力；通過不斷嘗試，在活動中體驗成功，激發(fā)不怕失敗、勇于探索的精神。

● 教學重、難點

重點：理解機器人避障的原理；編寫機器人避障的程序。

難點：分析避障機器人的問題程序；改寫程序，在實際場地對機器人進行調(diào)試。

● 教學準備

紫光三角機器人，計算機臺，避障機器人錯誤程序兩個。

● 教學過程

1.設(shè)置情境，問題導入

師：盲人手中的拐杖有什么作用？它可以看作是人類哪些器官的延伸？（生：眼睛、手的延伸）盲人借助拐杖是如何走路的？（生：用拐杖試探前面有無障礙物，沒有障礙物前進，有障礙物轉(zhuǎn)彎）盲人走路通過拐杖來探測，機器人行走是通過什么來判斷前面是否有障礙物呢？

設(shè)計意圖：通過盲人的拐杖類比機器人避障的傳感器，從生活上的實例引導學生理解機器人避障的原理。

2.知識遷移，學習新課

（1）質(zhì)疑發(fā)現(xiàn)，提出問題

師：請同學們看一段機器人視頻，結(jié)合前面的例子思考以下幾個問題：①機器人的“眼睛”在哪里？它是通過什么來判斷前面有無障礙物的？②機器人發(fā)現(xiàn)障礙物后采取了哪些行動？③通過分析，你將如何編寫機器人避障的程序，說說你的思路？

設(shè)計意圖：出示三個問題，幫助學生明確本節(jié)課的學習任務(wù)，圍繞三個問題的學習和討論解決本節(jié)課學習的重點。

（2）引導學習，掌握機器人避障的原理

教師播放機器人避障的視頻，學生觀看并觀察、思考以上三個問題。

針對問題①，生：機器人的眼睛就是紅外傳感器，機器人是通過紅外傳感器來判斷前面是否有障礙物的。

教師引導學生在機器人上找出紅外傳感器，并告訴學生本節(jié)課的學習任務(wù)：通過機器人前端的I/O3紅外傳感器避開障礙物。

針對問題②，生：檢測到前方有障礙物后，機器人要后退、轉(zhuǎn)彎然后前進。

針對問題③，教師要做到：A.讓學生思考機器人避障的思路。B.將學生的觀點繪制流程圖展示，并講解機器人避障流程圖。C.講解編程注意事項：I/O傳感器的設(shè)置、啟用，用到哪一個傳感器，編程時要進行選擇啟用；學習判斷語句，當I/O=0時，表示前面沒有障礙物，當I/O=1時，表示前面有障礙物。D.學生打開三角機器人程序，嘗試著操作方法。

設(shè)計意圖：三個問題層層深入，通過師生思考、交流，幫助學生循序漸進地理解機器人避障的原理，為學生自主編程做好鋪墊。

（3）自主嘗試，學生編程試驗機器人避障行走

◇學生根據(jù)流程圖的思路，自主嘗試編寫程序。

◇學生試驗程序編寫情況，檢測機器人能否避障。

◇學生談一談自己的機器人狀況。

◇學生交流機器人避障中出現(xiàn)的問題，修改機器人程序，再次嘗試（學生兩人一小組，出現(xiàn)問題相互幫助）

教師根據(jù)可能出現(xiàn)的問題給予指導：①機器人遇到障礙物沒有后退，直接轉(zhuǎn)彎轉(zhuǎn)不過去。②機器人速度太快或太慢影響試驗的結(jié)果。③機器人不動，可能是因為學生想到了避障，忽略了如果沒有障礙物該怎么辦。

設(shè)計意圖：讓學生嘗試編寫程序，有助于培養(yǎng)學生思維的獨立性，養(yǎng)成良好的學習習慣。同時通過學生的實踐活動和自主嘗試、自我探索解決教學難點。

3.合作探究，挑戰(zhàn)自我

（1）如何將喇叭和亮燈運用在避障機器人上

◇挑戰(zhàn)自我，將喇叭和亮燈用在避障機器人上。

◇開展“小小PK賽”。各小組選出性能最好的機器人參加組間交流，做得好的學生談?wù)勛约旱某晒χ帯?/p>

設(shè)計意圖：聲音和亮燈用在避障機器人上，通過聲音和亮燈對學生聽覺視覺的刺激，有助于提高學生學習的興趣，小組內(nèi)交流和組間比賽幫助學生相互借鑒、相互學習。

（2）給出兩個錯誤程序，學生分析問題所在

師：同學們自己編寫避障機器人的程序已經(jīng)沒有問題了。但我們不光要學會編程，還要會讀心術(shù)，通過分析程序，就知道機器人可能要做什么。大家相互交流討論，每個組派一個代表來給大家講講機器人的問題所在。

學生分析程序演示問題程序的原因并修改程序。

設(shè)計意圖：加強學習難度，幫助學生學著分析機器人程序。同時通過分析錯誤程序，加深學生對避障機器人編程的學習和理解。

4.總結(jié)升華，激發(fā)興趣

師：如果你是一個發(fā)明家，你準備運用今天所學的知識發(fā)明什么呢？（生答）每個人都有自己的想法，自己的夢想！有夢想的人生最美！有了夢想就有了動力！相信每一位同學只要堅持自己的夢想，努力學習、勇于探究，就一定能夠?qū)崿F(xiàn)自己的夢想！

設(shè)計意圖：幫助學生理解成功需要堅守目標、反復嘗試，樹立只有付出才能收獲的人生信念，使學生積極向上的美好情感得到升華，進一步激發(fā)學生的學習興趣。

● 教學反思

這節(jié)課通過四個環(huán)節(jié)的引導，讓學生親手實踐，親身體驗，激發(fā)了學生的實踐興趣和好奇心。同時，讓學生認識到獲得成功，收獲喜悅，僅依靠興趣和好奇心是遠遠達不到要求的，還需要反復嘗試，勇于克服挫折和失敗的勇氣，有百折不撓的韌性和毅力。另外，教學內(nèi)容要根據(jù)學生上課的實際情況進行適當刪減，讓學生得到充分的嘗試時間和展示時間。

點評

程丹老師的這節(jié)課獲得了江蘇省中小學機器人課堂教學視頻評比一等獎。該案例最大的特色在于充分給予了學生自主和探究的機會。針對機器人動手、動腦的教學特點，該案例通過情境創(chuàng)設(shè)、質(zhì)疑問題從而引發(fā)出學生需要學習的內(nèi)容，然后通過教師的講解幫助學生獲得了新知識，更重要的是給予了學生充分的自主探究合作的機會，從而讓學生在自主解決問題的過程中更好地探索和理解機器人避障的程序。一節(jié)好的信息技術(shù)課必須打破常規(guī)課堂的講授、練習和鞏固的固化模式，充分地讓學生自主探究和學習，從而使他們不僅掌握技術(shù)操作，更重要的是學會自主解決信息技術(shù)問題。endprint