闻迪 北京市西城区康乐里小学信息技术教师，现任北京市西城区信息技术学科带头人，西城（南）区小学信息技术兼职教研员，曾获得全国中小学实验教学说课活动一等奖，论文、案例等在全国、市、区各类比赛中获奖或公开发表。

设计依据
 

“以兴趣为起点，以活动为主线”是小学信息技术教材内容设置的重要特点之一。兴趣对学习有着神奇的内驱作用，能变无效为有效，化低效为高效。

在本节课的教学设计中，教师以当前被炒得火热的自动驾驶汽车为切入点，引导学生发现自动驾驶汽车的工作原理，利用乐高机器人设计、搭建，结合编程，模拟设计出一款可以躲避障碍物的机器人小车，以解决现实生活中存在的实际问题。
 

课例特点
 

本课时机器人程序设计中重点讲授了乐高机器人超声波传感器的具体应用，了解程序设计中的循环结构和分支结构的设计理念，改变了学生前期学习程序设计中的顺序结构运行模式。教师以乐高EV3机器人为平台，与校本课程“机器人”进行整合，理解科技领域的前沿技术和工作原理。五年级学生通过以往的研究活动，了解了机器人的基本搭建方法，掌握了基本的编程技巧，能够进行小组合作学习。学生对传感器在生活中的应用有一定的了解，能够熟练搭建和改装机器人，具备进一步学习乐高机器人程序设计的基础。
 

教学目标
 

知识与技能 初步了解乐高机器人超声波传感器的工作过程，学会利用条件判断语句和循环语句进行程序设计，培养学生机器人设计与创新能力。
 

过程与方法 采用通过实验发现问题、分析问题、解决问题的方法，掌握知识并进行拓展探究。
 

情感态度与价值观 根据实际生活需要，锻炼分析、解决问题的能力，体验到成就感。

教学重点
 

1.超声波传感器的工作原理。

2.超声波传感器编程模块的应用。
 

教学难点
 

1.利用分支结构编程控制机器人的不同动作。
 

2.利用循环结构实现机器人的持续控制。
 

教学策略
 

任务驱动，分组合作，评价激励。
 

教学过程

一、激趣导入，明确任务

师：同学们，汽车在给我们带来便利的同时，也给路面交通带来了巨大压力。有什么办法能轻松驾驶汽车呢？
 

生：无人驾驶汽车。

师：你们能说说无人驾驶汽车的原理吗？

生：无人驾驶汽车通过各种复杂的传感器，将信息传递给汽车内部的电脑，再由电脑做出相应动作。
 

师：其实使用最为广泛的传感器是超声波传感器，在我们乐高机器人中也有超声波传感器，这节课就用我们现在学习的EV3乐高机器人来模拟自动避障的小车。
 

二、合作探究，掌握知识
 

1.认识超声波传感器
 

师：刚才同学们说超声波传感器将大量地应用于无人驾驶汽车上，而超声波传感器也是乐高EV3机器人中的四种传感器之一。它能够发射高频声波，并测量出声波从发射到遇到障碍物返回之间的延迟时间和距离。我们如何用程序来设置超声波传感器呢？超声波控制模块的设置如图1、图2。

2.尝试进行搭建和程序设计
 

师：我们来模拟无人驾驶汽车遇到障碍物时的情境，我们的小车应该有什么样的反应？
 

生：应该让小车以最快的速度停下来。
 

师：现在我们用上节课搭建的小车，加装一个向前方探测目标的超声波传感器。
 

学生小组合作进行超声波传感器的安装。
 

师：请同学们分析一下这个程序。
 

生：小车无限制地向前直行，当超声波传感器检测出前方20厘米处出现障碍物时，小车就停下来。

师：请大家按照自己的设想进行程序设计。
 

学生进行程序设计并实地测试，程序设计结果如图3

三、深入研究，拓展实践

师：当小车前方有障碍物时，除了停下来外，有时还会根据实际情况做出更多选择。例如，当小车遇到障碍物时，小车会倒退。这样的情况，我们怎样通过程序设计来完成呢？
 

生：这就需要小车进行选择和条件判断。
 

师：在程序设计中，一共有三种类型的程序设计结构，分别是顺序结构、分支结构和循环结构。顺序结构就是我们刚刚完成的程序设计，所有程序语句按设计的顺序依次运行。而分支结构就是根据条件的设定，进行不同路线的选择。例如我们刚刚遇到的情境，条件就是判断小车距离障碍物是否小于20厘米，如果“是”，小车向后行驶，如果“否”，小车继续向前行驶。我们来看看在EV3乐高机器人中是怎样进行设计的。
 

教师演示条件判断指令的操作方法，学生观看。（如图4）

师：这就是分支结构的外形，我们可以设置好相应的条件，将符合条件的程序指令放到上面的流程线上，将不符合条件的运行指令放置到下面的流程线上。这样，我们的程序就能更丰富地运转起来了。下面我们来分析一下刚刚那个实例的程序设计。程序流程图如图5。

学生根据小组讨论的结果进行程序设计，并进行实践检测。编程设想如图6。

师：同学们，这个程序设计能够初步实现我们的设想，但是你们发现它有什么问题吗？
 

生：这个程序只能运行一次，然后就停止了。我们可以用无线循环操作来保障避障小车多次运行，不断进行障碍物的检测。
 

师：这就用到了我们刚刚讲到的第三种程序设计结构——循环结构，它的外形是这样的。（如图7）
 

师：我们只要把所要循环的程序放置到循环框里，然后设置好循环的属性就可以了。
 

学生进行程序设计并进行试验检测。
 

四、总结提升，助力发展
 

师：我们借助无人驾驶汽车这个主题，模拟建造了避障机器人，并了解了超声波传感器在生活中的具体应用和工作原理。在避障机器人的程序设计中，我们认识了两种程序设计结构，通过分支结构和循环结构，让避障机器人的行动有了更多选择，可以让避障机器人逐步走向智能化。
 

实践反思
 

以贴近生活的任务情境来激发学生的学习兴趣，让知识学以致用。以多层次的学习方法激发学生的学习兴趣。用机器人平台进行实验，提高学生学习程序设计的兴趣。
 

教学点评
 

本课教学内容从当前科技领域的热门话题入手，首先带领学生观察生活，分析现实生活中存在的具体现象，确定利用乐高机器人制作模拟无人驾驶汽车这一技术需求，再分析思考无人驾驶汽车中的技术亮点，提出制作设想，而后根据已有器材、工具和知识基础，提出解决问题的策略、方法和关键步骤，以及需要进一步学习的新知识，进而进行实践、探索、验证。整个教学过程以兴趣为起点，以活动为主线，围绕发现问题、分析问题、解决问题层层递进，引导学生在做中学，体现了技术服务于生活的教育理念。本课教学任务不仅来源于真实的生活情境，更巧妙地将传统文化与现代信息技术紧密结合，实现跨学科综合学习，很好地培养了学生的综合实践能力。（点评人：张铧珊，北京教育学院宣武分院技术教研室小学信息技术教研员）