王波 北京景山学校信息技术高级教师。曾获得第四届全国中小学机器人教学大赛一等奖，全国信息技术课程教学案例大赛一等奖，第16届全国多媒体教育软件大奖赛一等奖，北京市信息技术学科评优课一等奖，北京市基教研优秀课堂教学设计评选一等奖等多项奖励。出版专著《创客进行时——用Arduino去创造》，并有多个教学案例及文章获奖或刊登于《中国信息技术教育》《中小学信息技术教育》。

设计依据
本课依据《中小学信息技术课程指导纲要（试行）》要求，采用教师主导与学生主体相结合的原则，以“任务驱动教学法”为主开展教学活动。教学中注重教学情境的创设，鼓励学生大胆探究尝试，注重培养学生分析解决问题的能力。基于上述原则与背景，笔者选择Arduino作为教学工具，并尝试利用机器人这一教学工具，学习信息技术中信息编码的内容。

学习背景
本课为校本教材《创客进行时》的第一章《点亮LED》的一节，是利用Arduino控制机器人教学的起始课，作用就是激发学生的学习兴趣，消除对Arduino的陌生感，熟悉ArduBlock的编程环境。
授课学生为初中一年级学生，小学阶段已经学习过模块化程序设计，因此动手能力较强，对机器人学习兴趣深厚。

教学策略选择
本课选择了“情境教学法”“示范法”及“任务驱动法”进行教学，学生通过“自主编程”“实践活动”的学习方式进行学习。

内容呈现
为了落实教学目标，本节课确定了五个授课环节。
环节一：创设情境，导入新课
观看动画片《悬崖上的金鱼姬》，通过该视频片段，为学生创设利用灯语表达情感的情境，引发学生思考，并回答生活中还有哪些利用灯光表示信息的场景。
 

图1

学生很容易回答出交通信号灯（如图1）等灯光表示信息的场景。教师进行讲解，说明信息通过灯光传递到人的大脑，机器人也可以通过灯光来表达信息，并提出机器人如何利用灯光来向我们表达信息的问题，进而引出本课。

环节二：概念介绍，传授新知
在本环节中，教师向学生介绍机器人和计算机中信息需要数字化的基本概念，且为了加深对这一概念的理解，列举了生活中的一些实例。例如：交通信号灯、警灯等实例。明确了这一概念之后，教师提出机器人可以模仿这种方式来表达信息的学习主旨。此时，学生带着“如何利用灯光表示信息”这一问题进入教学环节三。

环节三：基于问题解决，落实本节教学重点
本环节设置了学生任务“动手做”：利用LED灯表示出信息0和1。教师引导学生回忆动画片中儿子与爸爸之间的交流过程，帮助学生理解为什么信息的表示要先进行约定，即如何用固定的灯光信号组合来表示固定的信息这一问题。学生经过讨论得出：灯可以有亮和不亮两种状态，而利用这两种状态恰好可以表示出信息1和0。

接着引导学生思考如何控制LED灯亮或不亮。通过观看教师演示并给出板书（如图2），学生动手连接电路（如图3），使用ArduBlock编写代码（如图4），实现了对灯亮1秒、灭1秒的控制，从而初步达成了利用LED灯表示信息的教学目标。

图2

图3

图4

为了进一步落实利用编程控制LED灯表示信息这一教学目标，教师继续提问：利用刚才的表示规则，如何表示两个连续的1或者0呢？学生讨论得出结论为：如果还选择利用这种规则，很难分辨出有几个连续的1或连续的0。此时，教师则引导学生思考是否可以改变信息表示的规则，如利用灯长亮表示1，灯短亮表示0，使得最终的效果更好。

接着教师用灯长亮和短亮表示了1和0，用不亮表示间隔，给学生发出一组信号，引导学生理解为什么同样一组信号利用不同的编码规则会有不同的解释。本环节基于问题的解决让学生描述自己的思维过程，注重落实学生分析、解决问题能力的提升，同时落实了本节教学重点。为了加深对信息表示的理解，以及了解蜂鸣器的使用，学生可以在改装程序环节尝试利用UNO控制板与蜂鸣器结合表示信息。

在“玩转程序”环节，让学生“听一听”，学生能依据生活实际，很快地识别出教师发出的是国际通用的SOS信号。此环节与实际生活建立联系，也再次将本节教学重点进行落实：掌握利用UNO控制板与蜂鸣器结合表示信息的方法。

国际通用的ＳＯＳ信号：
三短三长三短
（000111000）
通过上面实践，引导学生理解信息表示的两个要素为：编码统一，双方都懂。为了落实这一教学目标，教师设计了“我演你猜”的编程任务环节。

学生进行小组合作，在任务单上完成编码设计、编写程序、执行程序后，让全班同学进行记录与翻译。这一环节的设计也对本节教学难点进行了突破，即：按照一定的编码规则，尝试编码并用编程表示出来。

环节四：展示评价，内容小结
在此环节，让学生进行展示，老师与其他学生一起进行评价，并提示学生可对编码程序进行再次修改和调试的地方，从而表示出更准确的信息。本节课的学习效果可通过任务单与程序实例的完成情况进行评价。

最后教师再次小结本节所学内容，明确机器人的控制需要遵循的原则，并告知学生今天的学习只是用Arduino控制机器人学习的起点。

环节五：程序展示，扩展思维
为了让学生体验利用Arduino表示信息的多样性，本节课增加了利用舵机控制招财猫表示信息的方法。学生对照老师给出的编码表及招财猫手臂长摇与短摇所表示的信息，翻译出老师所表示的含义。这个环节提升了用Arduino表示信息的趣味性，与生活实际建立联系，扩展学生思维，如图5。

图5

实践反思
1.本次是大班教学的尝试，力求真正将机器人教学做到普及。
2.较低的成本硬件，较低的难度编程语言，消除了学生对机器人高不可攀的认识，真正落实机器人教学的素质目标。
3.情境教学的创设，自主探究的方法，鼓励了学生独立思考与探究。
4.创意编码设计，着力尝试信息技术教学上对编码教学的重难点突破。

教学点评
新时代信息技术课程的目标不仅仅只是培养信息技术的普通使用者，而是具备信息技术核心素养全面发展的人。这就要求学生在掌握学科基本知识和基本技能的基础上，能够创造性地应用信息技术解决生活和学习中的实际问题，并且学会使用信息技术学科的思想方法进行思考。本课巧妙地利用Arduino平台，引导学生通过UNO控制板结合LED灯和蜂鸣器来表示信息，既教会了学生利用不同的电子器件表示信息的方法，又帮助学生了解计算机编码的基本规则，进一步启发了学生体会用计算机解决实际问题的学科思想方法，切实提升了学生信息技术核心素养。（点评人：王振强，北京市教育科学研究院基教研中心信息技术教研室主任）