小学机器人教学的设计与实施

1、杭州保俶实验学校 王 理为什么学？n机器人技术是信息技术中前沿和尖端的领域，集信息技术的计算机技术、通信技术和传感技术于一身，是开展信息技术教学的非常理想的载体和教学内容。也是培养学生科技素养、创造精神的重要组成部分n把抽象的内容与实际的机器人载体有机集合起来，使学生学习的结果显而易见，及时得到反馈，这符合中小学学习心理特点，更能激发学生学习的兴趣和获得成就感，更有利于学生的发展和成长。n学生的想象世界是非常丰富的，机器人走进人们生活是科学发展必然的趋势。学生对未来世界充满憧憬、幻想和向往。机器人的自动化对学生有着巨大的吸引力，通过对机器人的学习和了解，学生能更好地去憧憬、想象美好的未来，激发

2、学生对未来生活的热情。问题：“机器人课，难上！”n机器人教学的要求和目标的认识和把握n认识教学机器人学到什么程度？学到什么程度？、培养成机器人专家？、培养成机器人专家？、培养成机器人竞赛顶尖选手？、培养成机器人竞赛顶尖选手？、普及的机器人常识，提升信息技术、普及的机器人常识，提升信息技术素养素养!机器人教学的目标n培养对机器人的兴趣，初步了解机器人产生的背景以及它的特点、种类、未来的发展方向，了解和体会机器人在生产和生活中的实际应用和将要产生的作用。从而进一步体会到信息技术的应用和带来的巨大变化。n了解机器人的结构，能够在教师、手册等辅助下，编写简单的程序来控制机器人做一些简单的工作,从而进一

3、步加深对“机器人是怎样工作”的理解，初步体会和感受计算机程序设计的思想、感受信息通信技术和传感技术的实际应用。n培养动手操作能力，综合运用知识技能的能力，拓展科技视野，提升信息科技素养。小学机器人教学目标n知识技能：知识技能：初步了解机器人产生的背景，机器人的研究和应用现状、种类及未来的发展方向。了解机器人的组成、工作原理、了解机器人传感器。初步了解机器人对生活和生产带来的变化和影响。通过实例了解什么是程序，在老师、参考书和同学帮助下，能够操作教学教学机器人，编写简单的程序控制机器人做简单的任务，如机器人行走、机器人唱歌、机器人避障等，能用自己的话说说机器人的好处。n过程方法过程方法：通过实际

4、操作，体会机器人是怎样工作的，在动手操作中培养观察能力，培养综合运用知识技能的能力，体会到模块化的思想，感受通信技术和传感技术的应用，感受程序设计的基本方法和思想。n态度情感态度情感：培养机器人的兴趣，培养进一步了解和研究机器人的兴趣。怎样学？n具备怎样的条件才能开设机器人课呢？n关于教材的几点说明n建议及其他开展机器人教学的基本条件？教材编写指导思想n给教师留有非常大的自由空间，教师可以根据自己学校的情况，来设计机器人教学。教材没有对机器人品牌、程序设计语言、机器人的场地等限制和规定，设计了4个机器人活动项目，也是最简易可操作、最能揭示机器人工作特点和原理的项目，而且是目前市场上任何一种教学

5、机器人都是可以实现的。机器人设备nLEGOn 杭州纳英特n 广州中鸣n 上海广茂达n 北京通用n 各层次的学校可以根据实际情况选择合适的机器人设备方案n零投入方案零投入方案：采用软件仿真，无须机器人硬件投入n低投入方案低投入方案：采用比较廉价的机器人，如北京通用机器人，价格在500元/套n多功能方案多功能方案：采用比较先进的机器人，如纳英特机器人、广茂达机器人，可以同时满足机器人教学和机器人竞赛。基本配置型，价格在1000元/套nLEGOLEGO方案方案：采用的是积木式机器人，机器人零件是各种各样的积木块，可以根据需要组装成特定的机器人，灵活方便，更适合对学生动手实践能力的培养。价格每套在20

6、00元/套。没有机器人的方案n机器人仿真程序n仿真计算机模拟技术，在计算机里来反映真实世界的模型。n仿真程序可以部分模拟出机器人执行过程，比起单纯的编写程序，有一定的直观性，也能很好地帮助学生体会机器人是怎样工作的。但与真实的机器人比起来，动手实践机会被剥夺。n举例。机器人教室方案一：计算机房+ 说明：在原来电脑房的基础上，添置机器人设备。 优点：投入少，改造省力，机器人编程教学非常有利。 缺点：受电脑房环境的影响，不太适合机器人的设计组装和活动。 案例：留下小学案例：留下小学方案二：专用机器人教室 说明：建立专门的机器人教室。 优点：设计时可以充分考虑机器人教学各中因素，包括器材的管理、教学

7、的组织、操作平台的摆放、活动场地的安排等。缺点：资金投入大n 案例：保俶塔实验学校机器人教室案例：保俶塔实验学校机器人教室n 机器人活动场方案一：大型集中式专用活动场如灭火场地、足球场地等特点：占地大，费用高，通用性不强方案二：小型分散式自制活动场特点：价格低廉、轻便、灵活，教学适应性强机器人编程软件教材的设计立足点和意图n作为信息技术中的机器人教学，主要把侧重点放在程序设计的思想、算法等的体验和感受与实践上，机器人的搭建结构、材料等等不是我们的重点。n教材的呈现是按照“问题情景”“任务分析”“流程图”“实践”的结构来展开的，体现了一种问题解决的方法的指导：通过情景来引出问题，通过任务分析，把

8、实际问题转化成为数学模型，帮助学生建立机器人的设计要求，然后通过流程图来分析机器人解决问题的过程，最后引导学生通过实践动手解决问题。本单元各课之间的关系n走进机器人n认识机器人n机器人邮差n机器人旅行n机器人卫士n机器人避障n对机器人的通览n认识具体的教学机器人n让机器人完成“走线段”的简单任务 n“走折线” “线段转弯线段”n“走正方形” ； 循环程序设计n了解传感器,分支程序设计递进关系递进关系活活动动项项目目机器人单元各课之间的递进关系走进机器人走进机器人认识机器人认识机器人项目一：邮差（走线段）项目二：导游（走折线）项目三：卫士（走正方形）项目四：避障（传感器应用）顺序结构模块化思想循

9、环结构分支结构课时安排建议课课 题题课时安排课时安排分配参考分配参考备注备注10 走进机器人1课时提供大量图片、视频11 认识机器人2课时硬件结构认识软件环境熟悉12 机器人邮差1-2课时搭建结构编程实现13 机器人旅行2课时分析任务，完成走线段任务学习转弯，实现任务14 机器人卫士2课时学习循环调试，实现15 机器人避障2课时认识传感器实现任务要注意的地方n1、“程序”是一个非常重要的概念，在10课就出现了，需要老师通过一些实际生活的例子帮助学生建立起概念。n2、注重思想方法的感受和培养，但并不要求出现一些专业术语：如模块化思想、顺序结构、循环结构、分支结构等。教学的组织形式n小组合作n器材的数量决定必须这样n机器人的特点对小组合作有需求n注意的地方：教师需要做大量的前期工作，加强小组合作的指导，否则，小组合作将会出现无法控制的局面，达不到教学要求的效果。项目教学中两种教学设计模式n教师领走模式：教师领走模式：老师把任务分成几步，每讲解一步，学生跟着做一步，直到完成任务。优点：一切尽在掌握中，反馈及时，达成度高。学习心理：老师下一步我们做什么啊？学生探究模式：学生探究模式：老师将机器人研究和制作的任务和要求阐述清楚，然后给学生提供必要的学习支撑材料，如范例、说明书、评价标准等，学生自主研究和完成学习任务。优