吴筝   上海市曹杨第二中学信息科技教师，高级职称，教育硕士。曾获上海市教师教学评优一等奖，多次获得中国儿童青少年威盛中国芯计算机表演赛全国总决赛最佳指导教师、最佳组织奖等荣誉称号，多次指导学生在全国及上海市各类信息技术竞赛中获得一等奖。

教学背景
 

新兴技术的兴起，使得我们的学习与生活发生了变革，培养学生的核心素养已经成为教育的重中之重，从“数字土著”转变为“数字公民”成为人才培育的重要目标。本案例以程小奔机器人为硬件载体，以mBlock5为软件支撑，采用软硬结合的方式，将编程创意变成学生可感受的实物。在了解莫尔斯电码编码规则及光、声可作为媒介传递信息的基础上，让学生亲历如何解决问题，通过建模与测试、分析与解释，发展学生的思维，培养学生的实践与创新能力。
 

教学目标

知识与技能 了解莫尔斯电码的编码规则以及SOS求救信号的编码；使用声音与灯光传递SOS求救信号；使用“或”运算实现多重条件判断；解释Python语句的作用。
 

过程与方法 通过借助机器人设备发送SOS求救信号，培养观察、探究等能力；有效运用“观察现象—发现问题—分析原因—尝试解决”的程序调试方法，解决实际问题。
 

情感态度与价值观 体验人机交互的过程，提升学习兴趣与创新思维；树立安全意识。

教学重难点

教学重点 使用声音与灯光传递SOS求救信号；使用“或”运算实现多重条件判断。

教学难点 解释Python语句的作用；算法优化。

教学过程
 

一、情境导入

教师播放灾难发生时人类不同求救方法的视频，以及泰坦尼克号即将沉没时使用电报机发送莫尔斯电码的片段，帮助学生了解“SOS”是世界通用的莫尔斯电码求救信号，除了使用电报机发送，紧急情况下手电筒、反光镜、烟、火、大件物品的摆放等都能成为传递SOS信号的手段，了解SOS信号发送规则对自救和他救都有重要的意义。本课请学生为普通人群设计一个智能求救器，在危难时刻可以快速发送SOS信号，以获得救助。
 

二、获取新知
 

教师组织学生学习莫尔斯电码的基本编码规则和SOS求救信号的编码，并讨论分析借助设备可以实现哪些方式的SOS信号传递。
 

1.编码、莫尔斯电码及SOS求救信号编码
 

编码是信息从一种形式或格式转换为另一种形式的过程，是一种用来在机器和人之间传递信息的方式。莫尔斯电码是一种使用“点”和“划”的组合来表示字母和符号的编码（如图1），每一个字母和数字都有自己特定的组合。“划”一般是三个“点”的长度；同一字符内“点”“划”之间的间隔是一个“点”的长度；字符之间的间隔是三个“点”的长度；单词之间的间隔是七个“点”的长度。

按照编码表我们可知，SOS是三“点”三“划”三“点”，再结合字符与单词之间的间隔要求，应该为·*·*·***——*——*——***·*·*·（其中一个*表示一个“点”的长度），与下一个单词之间还需间隔七个“点”的长度。用声音表示就是“嘀嘀嘀”“嗒嗒嗒”“嘀嘀嘀”，用灯光表示就是三短三长三短。
 

2.SOS信号传递的方式
 

mBlock5软件中包含多个模块，可以利用“显示”“灯光”“播放”模块（如图2）中的相应指令，利用声音与光为媒介，帮助实现SOS信号传递。

三、探究实验

基于对SOS求救信号的编码分析，教师组织学生进行建模，在mBlock5软件中编写程序并上传到设备，通过测试对程序进行调试和优化。

1．需求分析
 

设备初始状态为静音；设备触发后，按照编码规则播放SOS求救信号的声音；设备的触发可以先考虑用按钮控制，如按下按钮A就开始播放SOS求救信号声音。

2．程序设计
 

SOS信号是非常有规律的，不论是“点”还是“划”都是重复3次，所以可以用“控制”模块下的“重复执行……次”来分别实现，但由于S、O、S字符之间的间隔长度与同一字符内的间隔长度不同，所以还需要按照情况单独添加“等待……秒”指令来解决（如图3）。

设备触发后，除了用声音传递SOS求救信号，也可以考虑配合其他的方式传递，比如屏幕显示与指示灯闪烁等（如图4）。

要实现SOS求救信号的多次发送，可以继续使用“重复执行……次”指令，但是需要添加“等待……秒”指令来解决单词与单词间的间隔问题。
 

四、程序完善
 

学生在观察现象、发现问题的基础上，针对触发求救器的条件进行讨论与分析，逐步完善程序编写，在实践过程中加深对人机交互解决问题的理解。
 

考虑到求救器是在紧急情况下使用的，所以除了使用按钮去触发，可以考虑其他触发方式以便于用户使用，比如设备被摇晃或者设备的放置状态发生改变等。对触发条件的判断需要使用“控制”模块中的“如果……那么”指令实现，而多条件的判断既可以使用多个“如果……那么”指令，也可以应用“运算”模块中的“或”运算指令来实现（如图5）。

五、Python代码学习
 

借助mBlock5软件的代码转换功能，将模块代码转换为Python代码，教师组织学生在解释Python代码作用的基础上，了解基本的Python语句格式。基于模块代码，学生可以识别出“重复执行”“重复执行3次”“如果……那么”等在Python中不同的语句格式，通过修改模块中的部分参数，对两种代码的对应关系有更为清晰的了解。
 

# generated by mBlock5 for codey & rocky
# codes make you happy
import codey, event
@event.start
def on_start():
    while True:
        if codey.motion_sensor.is_shaked() or codey.motion_sensor.is_ears_down() or codey.motion_sensor.is_ears_up() or codey.motion_sensor.is_tilted_right() or codey.motion_sensor.is_tilted_left():
            for count4 in range(3):
                codey.display.show('SOS', wait = False)
                for count in range(3):
                    codey.led.show(255, 0, 0)
                    codey.speaker.play_note(72, 0.1)
                    time.sleep(0.1)
                    codey.led.off()
                time.sleep(0.2)
                for count2 in range(3):
                    codey.led.show(255, 0, 0)
                    codey.speaker.play_note(72, 0.3)
                    time.sleep(0.1)
                    codey.led.off()
                time.sleep(0.2)
                for count3 in range(3):
                    codey.led.show(255, 0, 0)
                    codey.speaker.play_note(72, 0.1)
                    time.sleep(0.1)
                    codey.led.off()
                time.sleep(0.6)
            codey.display.clear()
 

六、思维拓展
 

教师与学生共同探讨求救器设计的其他思路，引导学生思考作品的完善和创新，还可提出拓展要求供学生挑战，比如设计制作莫尔斯电码发报机，小组之间进行密码编写与破译，等等。

教学反思
 

无线电通信技术发达，导致现代船舶与航天器越来越少使用莫尔斯电码通信，但是利用灯光、声音等方式发送SOS求救信号仍是学生该掌握的安全知识。整个作品设计让学生经历了发现问题、分析原因、解决问题的过程，感受了工程设计的迭代过程，锻炼了实践能力，培养了计算思维。