《会听声音的机器人》教学设计

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。