融入生活 深入内核

谢雪芳

【摘 要】机器人教学已经进入小学信息技术的日常教学中。本文以“机器人沿线行走”一课为例，介绍了如何通过Makeblock mBot可编程教育机器人展开机器人教学。

【关键字】Makeblock mBot 机器人编程 编程教学

“机器人沿线行走”是信息技术六年级中的一课，学生在五年级时已学习过Scratch编程，有一定的编程基础，并形成了一定的计算思维素养。

随着小学信息技术教材的不断修订，六年级教材中的机器人课程的课时安排越来越多。由此可见，结合硬件的编程越来越重要。目前，很多学校都采用了Makeblock mBot可编程教育机器人开展机器人教学。

一、创设情境，激发学习兴趣

在我们的日常生活中，随着科技的飞速发展，机器人已经不是稀罕之物了，一些大城市甚至出现了机器人餐厅。在开展机器人课程教学时，教师要尽可能地拉近学生与机器人的距离，消除陌生感，从而更好地激发学生的学习兴趣。例如，在导入环节播放机器人送餐的视频，让学生观察机器人是如何行走的，引导学生发现机器人行走时是沿着黑线行走，从而引出教学内容。在带领学生一起探寻机器人的奥秘的过程中，学生都忍不住跃跃欲试。

通过这样的形式，让去过机器人餐厅的学生产生了一种兴奋感，大部分学生当时并没有关注机器人是如何行走的，从而产生想要研究的想法;没有去过机器人餐厅的学生好奇心更强，也想参与研究。

教学情景的合理创设，会对课堂教学的实施起到事半功倍的作用。好的情景不仅仅是为了激发学生的学习兴趣，在素养导向的教学理念下，我们更倾向于用创设真实的学习情景，抛出富有挑战性的问题，引导学生去探索问题、解决问题、改进方法、完善程序……

为了与开头的机器人餐厅送餐相呼应，一位教师在课堂的拓展运用时设计了这样一个环节：请学生帮助编写一个程序，实现从食堂到教学楼的机器人送餐，每个小组一张模拟图纸。这样的情景既与学生的生活实际联系了起来，又与课前的导入遥相呼应，让学生真实地感受到学习就是为了解决生活中的实际问题，学生的学习兴趣就更浓了。

二、实战演练，产生人机链接

如何让学生更好地理解和体验机器人的行走呢？教师可以让学生“演一演”，如让一个学生在教室里沿着某条路线走一走。人的眼睛能够有效辨别方向，那机器人呢？它的“眼睛”在哪里呢？要让机器人实现沿线行走就需要巡线传感器，巡线传感器实际上是由两个传感器Sensor 1和Sensor 2构成，每个传感器又由一个红外发射器和一个红外接收器组成。由于其经常被用来控制机器人沿着线走，故被称作巡线传感器，检测范围为1～2厘米。红外发射器在mBot行驶过程中不断向地面发射红外光：若红外光被反射，如遇到白色或其他浅色平面，则接收器收到红外信号，输出数值1，此时可观察到巡线传感器背面对应的蓝色LED指示灯亮起;若紅外光被吸收或无法被反射，则接收器收不到红外信号，输出数值0。

通过这样的形式，学生能很好地产生人机链接，从而更好地理解相关知识点，学生在一个真实的学习情景中学习，记忆更加深刻，体验更加真实，理解也更加透彻。

三、精准分析，了解核心思想

在慧编程Makeblock程序中有一个对应的“巡线传感器读数”指令，要实现机器人沿线行走，首先要了解机器人与黑色之间的几种情况。教师在授课的过程中，一般都是分析4种情况，然后让学生测一测返回值，做好相应记录。那么学生真的懂了吗？

在一次听课过程中，有一位教师讲解得非常清楚到位，后来那位教师说，她在上课之前也不懂，为了上好这节课，她课前以学生的身份来深入研究、思考、学习，正是这样一种精神，让她在上课的时候能充分考虑学生的学习情况，使得课堂学习气氛和学生的学习效果都比较好。机器人的下方有两个传感器，所以线是有一定的宽度要求的，当两个传感器都在黑线上时，两个传感器的返回值都是0，此时“巡线传感器读数”为0;当右侧的传感器不在黑线上时，也就是机器人往右偏时，返回值分别是0和1，所以“巡线传感器读数”为1;当左侧的传感器不在黑线上时，也就是机器人往左偏时，返回值分别是1和0，所以“巡线传感器读数”为2;当速度比较快或者有转弯情况时，也会产生整个机器人小车都偏离黑线的情况，也就是两个传感器的返回值都是1，此时“巡线传感器读数”为3。接着，教师让学生测一测返回值，那返回值为什么是0、1、2、3呢？原来是计算机语言中的“00”“01”“10”“11”，最终都是用二进制来表示的。教师在这里适时地向学生介绍一下二进制数，既让学生知其然又让学生知其所以然，而且也渗透了计算机的核心思想，真的是非常巧妙。这些正是这位教师为了更好地搞懂、摸透教材，在自学研究的过程中发现的，然后以学生的心理为出发点来进行课堂设计。

信息技术的发展日新月异，这就要求教师在有限的时间里，教给学生一些终身有用的东西——学习方法和学习能力。

四、知识迁移，巧妙解决难题

机器人沿线行走是如何行走的呢？除了观看视频，了解现实生活中机器人的行走，其内核到底是怎样的？怎样快速地让学生理解，并轻松地尝试搭建脚本？学生在五年级上半学期Scratch编程中学过“赛车游戏”一课，赛车游戏是通过模拟传感器实现控制赛车的方向的。现在，我们手上的机器人是通过真实的传感器来实现控制方向的。教师带领学生一起进行分析，巡线传感器的返回值一共有4种情况，那如何编写程序脚本呢？

为了唤醒学生的记忆，一位教师把五年级学过的赛车游戏的脚本拿出来让学生进行对比，赛车游戏是始终让赛车在轨道上行驶，一旦出现偏离就要进行纠正，也就是不考虑完全偏离轨道的情况。赛车游戏设置了两个模拟传感器，暂且叫橙色传感器和蓝色传感器，实际上是通过一种颜色是否碰到另一种颜色来进行判断的。当左侧传感器碰不到轨道的颜色，那就要右转;当右侧传感器碰不到轨道的颜色，那就要左转;模拟传感器是通过“颜色碰到颜色”来实现侦测的。要用到2个“如果……那么”的语句。

机器人沿线行走是通过“巡线传感器的返回值”进行判断的。两者之间存在一定的相似性，但侦测的依据不一样，用到的指令也不一样，所以具体细节上编程语句也相差不少。在教学中能合理地实现知识的迁移是一种非常有效的方法。当然，在具体的实践过程中，教师要把握好度，不能过多地纠结于旧知，点到为止即可。本课中只需让学生知道其中的联系，而并不是要去分析赛车游戏的脚本。这样可以把更多的时间留给学生去探索机器人行走的脚本。因此，进行对比分析花过多的时间并非合适的做法。在新旧知识对比迁移的时候，只要让学生联想到要用“如果……那么”的语句即可，2种情况是2个语句，那么4种情况就是4个“如果……那么”语句。而并不需要把整个赛车游戏的脚本拿出来进行一一解读、对比。

五、合理引导，全面优化程序

在编程教学中，教师要不断地引导学生分析问题—实践探究—反思—再实践—再反思……逐步实现程序的最优化。

在“机器人沿线行走”的程序编写过程中，学生实现了“机器沿线人行走”以后，教师就要引导学生考虑如何去实现程序的优化。“行走”，第一想到的就是提升速度。

在程序优化的時候，3位教师都是引导学生提升速度，要提升速度一般意义的理解就是提高动力百分比。课堂上，大多数学生都是在调整动力百分比，有的学生有赛车游戏的经验，逐步尝试，确实优化了程序，在不断地调试过程中也体验到了很多的乐趣。看着学生一丝不苟的探究、尝试，修改数据，作为教师甚是欣慰。

然而有点遗憾的是，教师并未引导学生作更深入的思考：除了改变动力速度来提升速度以外，还有没有其他方法了呢？事实上，提高动力速度固然可以提升速度，但是程序的优化要做到极致，恐怕对程序的脚本也有一定的影响。4种情况，4个判断语句，便于学生理解，假如就完成任务而言，一点错都没有，可是每一次判断，都要去读一次选线传感器的返回值，这里都要花费时间，那能否简化呢？这里教师首先要考虑全面，或者必须对设备有更深、更透的了解，这样才能把可能的情况都考虑进去，才能很好地进行预设，引导学生编写出更加完善的程序。因此，教师的合理引导非常重要。

要上好一节课，必须考虑到方方面面的问题，教师自身首先要将教学内容研究透彻。现在信息技术有很多新的教学内容，确实对每一位教师而言是一个新的挑战。打铁需要自身硬，每一位信息技术教师都必须与时俱进，不断去学习新的知识，更新自己的知识结构，实现教学相长。