第一篇：小學虛擬機器人教學任務設計有效性的思考

以生為本

興趣先行

——小學虛擬機器人教學任務設計有效性的思考

蓮都外國語學校 葉國幸

內(nèi)容摘要：在虛擬機器人的課堂教學中，任務設計起著關(guān)鍵性的作用。假若任務設計得恰到好處，可以讓自己舒心地上課，讓孩子快樂地學習，取得事半功倍的效果，何樂而不為？本文結(jié)合杭州蘿卜圈公司的3D仿真機器人軟件IRobotQ3D的使用，從創(chuàng)設情境、貼近生活、以生為本和過程評價四個方面闡述了虛擬機器人教學中如果設計有效的任務，使學生學有所得，學的快樂。

關(guān)鍵詞 虛擬機器人 任務設計

隨著機器人教育的普及與推廣，其在信息技術(shù)教學中的價值不斷提升。在開展競賽輔導的同時，應盡快在課堂中開展機器人教學，已經(jīng)逐漸成為廣大信息技術(shù)教師的共識。但實體機器人昂貴的價格，成為了廣大學校開展機器人教學活動的攔路虎。

近年來，高仿真的3D虛擬機器人軟件開始出現(xiàn)。虛擬機器人教學需要結(jié)合學生的學習和生活實際設計任務，讓學生通過流程圖式的編程方式控制機器人在虛擬環(huán)境中的運動，提高邏輯思維能力，培養(yǎng)分析和解決問題的能力。為希望開展機器人教學的眾多學校提供了一個新的選擇。筆者使用IRobotQ3D虛擬機器人軟件開展了一年的教學活動，并將自己在教學中對任務設計的些許體會總結(jié)為如下四點，供大家參考。

一、創(chuàng)設情境 激發(fā)學生興趣

現(xiàn)在的虛擬機器人課堂教學最常見的問題是：學案就像一部“軟件說明書”，教師設計的任務更像是“說明書”的介紹與演示，而學生的操作實踐則是機械的重復練習。將情境教學引入任務設計當中能很好地解決這一問題。從學生的現(xiàn)實生活出發(fā)，在任務設計時創(chuàng)設一系列生活化的情境，通過學生的體驗與實踐，使學生懂得如何搭建簡單高效的機器人，編制有效的程序來解決任務中方方面面的問題，增強對虛擬機器人的理解與感悟，進而獲得情感的升華。

創(chuàng)設有效的任務情境需要注意兩點：一是要以激發(fā)學生興趣為基礎，生動具體，形象逼真，有趣味性，能有效激發(fā)學生的學習興趣，引起探索知識的欲望，在后續(xù)操作探究教學環(huán)節(jié)中能讓學生興趣持續(xù)下去，激發(fā)思維的積極性，從而有利于學生有效完成任務。二是任務情境要以提高學生信息素養(yǎng)為目標，與具體的知識與技能、過程與方法相關(guān)聯(lián)，切不可喧賓奪主。只有這樣，學生在學習過程中，才能通過完成任務，達到相應的學習目標，否則任務情境設計得再精彩也失去了應有的價值。

范例一：為了使學生能最直觀地了解灰度傳感器的作用，一開始，我將任務設計成在一個只有簡單軌跡的場地中讓小車進行軌跡練習（見圖1）。學生在完成任務的過程中的確能掌握部分與灰度傳感器相關(guān)的知識，但任務情境比較單一，缺乏真實感、趣味性，無法保持學生的興趣，很快學生就沒有了學習的興趣和欲望。后來，我將競速、探險等元素融入任務設計中。在《環(huán)游金字塔》的任務中（見圖2），要求機器人從起點出發(fā)，沿漫游路徑，通過金字塔內(nèi)部、轉(zhuǎn)盤、翹翹板等到達終點。學生不但要搭建機器人，使其順利到達終點，還要比賽誰的機器人用時最短。由于IRobotQ3D虛擬機器人軟件突出了基于物理引擎的設計，能模擬真實的物體運動以及物體的密度、質(zhì)量、速度、加速度等各種現(xiàn)實物理屬性，在發(fā)生碰撞、受力、摩擦等運動時能模擬出不同的運動效果，在任務過程中，學生還要避免機器人因速度過快等因素掉下跑道。軟件創(chuàng)建的仿真場景中，跑道的四周包圍著茫茫沙漠，遠處高聳的金字塔，逼真的隧道等場景一下子吸引學生的注意力，立刻就把學生引到筆者設計的教學任務中，從而激起學生濃厚的學習興趣和主動探究的欲望。為了完成任務，學生必須利用灰度傳感器來搭建機器人，結(jié)合前幾節(jié)課所學的傳感器知識，才能讓自己的小車順利通過一道道關(guān)卡。這樣的任務精彩不斷，能持續(xù)引起學生的興趣，使學生更主動參與完成任務的操作。這樣通過老師創(chuàng)設一定的教學情境，在有效任務的驅(qū)動下，學生利用所學的知識進行機器人知識的綜合運用，同時提升了學生的機器人學習和創(chuàng)作能力，最終有效地培養(yǎng)了學生的信息素養(yǎng)。

圖1

圖2

二、貼近生活 聯(lián)系學生實際

與學生的生活相去甚遠的課堂任務是很難吸引學生的。虛擬機器人教學需要結(jié)合學生的學習和生活實際設計任務，讓學生通過流程圖式的編程方式控制機器人在虛擬環(huán)境中的運動，提高邏輯思維能力，培養(yǎng)分析和解決問題的能力。因此，在虛擬機器人教學中，設計教學任務時應回歸現(xiàn)實，突出任務的科學性，引導學生把信息技術(shù)作為獲取信息、探索問題、協(xié)作解決問題的認知工具，在探索中掌握其他學科和信息技術(shù)的知識，在潛移默化中培養(yǎng)學生科學地分析和解決問題的能力。

由于早期虛擬機器人軟件的各種不足，教學中設計的任務往往會忽略很多現(xiàn)實生活中的因素，出現(xiàn)機器人運動過于理想化，虛擬化的現(xiàn)象。使學生對所學習的物理傳感器的作用不夠真實、深刻。如：虛擬機器人運動時始終保持勻速，也不用考慮摩擦力和動力等。時間長了，學生容易忽視真實環(huán)境中不得不面對的摩擦力、慣性等因素。這樣就切斷了虛擬世界與現(xiàn)實世界的聯(lián)系。這樣的教學，不但難以達到虛擬機器人的教學目標，而且不利于學生思維嚴謹性和周密性的培養(yǎng)。

范例二：在任務《訓練汽車駕駛員——起步直行》中，學生在完成任務時就發(fā)現(xiàn)：如果將小車速度設置過快，在起步時會小車前輪會抬起，甚至會顛簸（見圖3），導致改變行駛方向。于是我引導學生結(jié)合現(xiàn)實生活中的汽車運動，來思考小車發(fā)生這種情況的原因。經(jīng)過討論學生提出解決方案：根據(jù)現(xiàn)實生活中的情況，小車在起步時速度不應過快，起步穩(wěn)定后，再加速就不會有小車抬頭和顛簸的情況了。這時就可以將科學課中摩擦力方面的知識遷移過來。這樣，通過模擬逼真的現(xiàn)實物理運動來促使任務回歸現(xiàn)實，強化了現(xiàn)實生活中很多的不可忽視的因素，突出了科學性，大大加強了機器人教學與其它學科知識整合，同時促進學生科學素養(yǎng)的形成。

圖3

三、以生為本 重視學生操作

課堂上，精心設計的情境激發(fā)出學生的探索欲后，教師不但要帶領(lǐng)學生分析情境中需要解決的問題，討論解決問題的方法，還要在學生的操作過程中，不斷巡視，及時發(fā)現(xiàn)問題。許多問題只有在學生親自操作后才能發(fā)現(xiàn)，甚至許多教師已經(jīng)講解過的內(nèi)容，學生在操作過程中，依然會出現(xiàn)問題，教師的適時指導在這里顯得尤為重要。人與人的個體差異是客觀存在的，而信息技術(shù)課堂上，學生的個體差異尤為明顯。情境中遇到的問題難度不一，學生的完成情況也將出現(xiàn)差異。教師在巡視中要及時發(fā)現(xiàn)學生操作中的問題，個別問題個別輔導，具有共性的問題適時地介入并對全班進行講解，更為重要的是要及時發(fā)現(xiàn)有問題卻不敢提問的學生，幫助他們解決問題。

不少虛擬機器人比賽的任務場景華麗，設計新穎，對學生有很大的吸引力和挑戰(zhàn)性。但對于學生而言，在每周只有一課時的情況下，在課堂上完成這些任務顯然不現(xiàn)實。浙江省的比賽項目《汽車總動員》（見圖4）非常有趣，由于學生練習的時間有限，有些學生一節(jié)課都無法搭建好機器人。能力強的學生，即使搭建好機器人，也由于時間的限制，很難完成這個任務。在虛擬機器人教學中，只有學生能在指定時間內(nèi)能完成的任務才是有效的。因此，教師設計任務時，應充分考慮學生現(xiàn)有的情況，設計出貼近學生的操作能力和思維水平的任務，這樣的任務才能稱得上有效的課堂任務。

圖4 于是筆者從《汽車總動員》中分解出適宜學生學習的《攻克直角彎》任務：基本任務是機器人沿著從起點開始的直道高速前進，沿途要吃盡可能多的得分體，并要使機器人順利通過一個直角彎道，最后通過大橋到達終點。這個任務規(guī)模小，完成任務的程序比較短，容易被學生理解。任務中涉及到許多學生能理解的科學原理，如慣性，重心等，符合學生的現(xiàn)有的文化知識結(jié)構(gòu)，完成任務過程中，教師可以適時地加以總結(jié)，概括出其規(guī)律性的知識，實現(xiàn)從現(xiàn)象到本質(zhì)，由感性到理性的過渡。這樣的任務具有一定的可操作性，學生在操作中探求新知，實踐中把握真知，學習中掌握方法，有效地幫助學生獲取新知、熏陶科學情感。

四、評價過程 鼓勵學生創(chuàng)新

在3D仿真虛擬機器人教學中，大部分任務都具有很強的目標導向性，學生完成任務的情況，只看運行結(jié)果就能一目了然，以致學習評價通常都采用終結(jié)性評價。由于學生之間存在差異，不是所有學生在規(guī)定時間內(nèi)都能完成指定的任務，而終結(jié)性評價容易降低基礎較差學生的學習積極性，也影響了任務情境所激發(fā)出來的學習熱情的持續(xù)效果。因此，在虛擬機器人的教學中，學習評價要在完成任務的過程中及時進行，不能等學生完成所有任務后才進行評價。

范例三：筆者在設計《訓練汽車駕駛員》這一任務中的第二課《直行轉(zhuǎn)彎》時，只為學生提供了常規(guī)的如圖5中②所示程序范例。

圖5 但是在學生的實際練習中，卻意外地出現(xiàn)了①和③兩種轉(zhuǎn)彎路線。在發(fā)現(xiàn)了新方法后，筆者立刻對這幾名學生進行了肯定和表揚，并請他們演示和講解自己的程序，使他們贏得了同學的掌聲。這幾名學生在以后的學習中，表現(xiàn)的更加自信也更加努力地研究程序。可見，在教學中注重過程性評價，及時鼓勵創(chuàng)新，肯定學生的學習成果，會對學生帶來極大的鼓舞，增強學習效果。

虛擬機器人教學，既有明顯的程序特征又有典型的應用特點。教師不僅要根據(jù)教學目標設計有效的教學任務，還需要更多地研究虛擬機器人的教學內(nèi)容，深入研究學生的身心發(fā)展特點，因材施教，努力做到讓所有學生都能學有所得，讓學生通過虛擬機器人的學習，能夠在創(chuàng)新思維、動手實踐和解決問題等能力上得到真正的發(fā)展與提升，為今后的學習、工作、生活打下良好的基礎。參考文獻：

[1] 簡子洋.3D仿真虛擬機器人課堂教學策略研究[J].中國現(xiàn)代教育裝備, 2012(18).[2] 龍麗嫦.虛擬機器人：讓信息技術(shù)教育更豐盈[J].中國現(xiàn)代教育裝備, 2012(18).[3] 熊國全.淺談仿真機器人教學中任務設計的有效性[EB/OL].[2013-3-26].http://wenku.baidu.com/view/2d50842abcd126fff7050be2.html.

第二篇：淺談仿真機器人教學中任務設計的有效性

淺談仿真機器人教學中任務設計的有效性

寧波鎮(zhèn)海區(qū)仁愛中學 熊國全 315200

由于仿真機器人教學便于組織管理，便于有效普及機器人基本知識，越來越多的學校開展這方面的活動。隨著仿真機器人教學和實踐的不斷深入，由于仿真機器人軟件先天不足和教學經(jīng)驗缺乏等原因，不少老師為完成教學任務而拼湊任務，甚至直接將競賽任務用于課堂教學，忽視任務設計的有效性，讓仿真機器人教學又成了“培訓式教學”，以致影響了仿真機器人教學的效果，不利于學生信息素養(yǎng)的培養(yǎng)。

什么是任務的有效性？任務的有效性是指在教師的幫助下，在強烈的問題動機的驅(qū)動下，學生通過對學習資源的積極主動應用，完成既定任務的同時，應該在知識、技能、情感等方面獲得全面的發(fā)展。如何設計有效的任務，讓仿真機器人教學煥發(fā)出強大的生命活力，是一個值得深思的問題。經(jīng)過幾年的探索，筆者對仿真機器人教學中任務設計的有效性有了一點淺薄的認識，現(xiàn)拋磚引玉，供同行參考。

一、創(chuàng)設情景 突出趣味性

新課程強調(diào)“營造良好的信息環(huán)境，打造終身學習的平臺”。筆者認為學生對機器人充滿著好奇心，對學習仿真機器人抱有很高的熱情,但是，在仿真機器人教學中，沒有創(chuàng)設趣味性情景的任務對延續(xù)學生的學習興趣是一個極大的傷害,就談不上任務的有效性。為此，要設計有效的任務，就要創(chuàng)設有效的任務情景：一方面任務情景要以激發(fā)學生興趣為基點，生動具體，形象逼真，有趣味性，在開始的教學環(huán)節(jié)能有效激發(fā)學生的學習興趣，引起探索知識的欲望，在后續(xù)操作探究教學環(huán)節(jié)中能讓學生興趣持續(xù)下去，激發(fā)思維的積極性，持續(xù)情緒的活躍性，從而有利于學生有效完成任務；另一方面任務情景要以積淀學生信息素養(yǎng)為重點目標，與具體的知識與技能、過程與方法相關(guān)聯(lián)，切不可喧賓奪主。這樣，學生在學習過程中，才能通過完成任務能夠掌握本節(jié)課內(nèi)容，達到相應的學習目標，獲取一個有價值和有意義的成果，否則任務情景再精彩也沒有價值。

例如講授灰度傳感器的作用時，若按以往方法，我會將任務設計成小車走軌跡。學生在完成任務的過程中也能夠掌握部分與灰度傳感器相關(guān)的知識，但任務情景為教學需要而有意杜撰，比較單一，缺乏真實感、趣味性，也沒考慮后續(xù)階段如何持續(xù)學生興趣，學生就感到?jīng)]有意思，自然沒有了學習的興趣和欲望。后來，由于杭州蘿卜圈公司的3D仿真軟件突出了基于物理引擎的設計，能模擬真實的剛體運動以及物體的密度、質(zhì)量、速度、加速度等各種現(xiàn)實物理動力學屬性，在發(fā)生碰撞、受力、摩擦的運動時能模擬出因不同屬性而發(fā)生的不同運動效果，我用蘿卜圈公司的3D仿真軟件設計了生動具體的《環(huán)游金字塔》情景。剛上課，逼真的隧道、高高聳立的金字塔等場景一下子吸引學生的注意力，把學生從極具誘惑力的網(wǎng)絡世界引到我設計的教學任務中，從而激起學生濃厚的學習興趣和主動探究的欲望。完成任務伊始，機器人走在規(guī)定的路線上如何避免掉下車道的情景引起學生興趣，而后機器人穿越隧道時驚險紛呈，再其次，程序不夠完善的機器人被旋轉(zhuǎn)的木頭打下車道，又引起學生的驚呼，??。同時在完成任務的過程中，學生必須利用灰度傳感器的作用來編寫程

序，結(jié)合使用前幾節(jié)課所學的傳感器，才能讓自己的小車順利通過一道道關(guān)卡。這樣，這個任務精彩迭起，足以持續(xù)引起學生的興趣，使學生更主動參與完成任務的操作，又至始至終貫穿著本節(jié)課的學習內(nèi)容。為了使自己的機器人順利環(huán)游金字塔，學生能以高漲的情緒開展思維，運用與灰度傳感器相關(guān)的知識編寫程序。這樣通過老師創(chuàng)設一定的教學情境，在有效任務的驅(qū)動下，學生利用所學的知識進行機器人知識的綜合運用，同時提升了學生的機器人學習和創(chuàng)作能力，最終有效地培養(yǎng)了學生的信息素養(yǎng)。

二、回歸現(xiàn)實 突出科學性

仿真機器人教學，可以幫助學生通過編制程序控制機器人在虛擬環(huán)境的運動來學習科學的思維方式，提高邏輯思維能力，培養(yǎng)分析和解決問題的能力。但是，仿真機器人教學畢竟是在計算機中模仿真實機器人的運動，以往受仿真軟件限制，教學中設計的任務常常不考慮現(xiàn)實生活中很多的不可忽視的因素，以致往往出現(xiàn)機器人運動過于理想化，虛擬化的現(xiàn)象，如：仿真機器人上坡與下坡速度一樣，運動時不用考慮摩擦力和動力等。學生與這種遠離現(xiàn)實的仿真機器人的頻繁接觸，容易片面強化仿真的虛擬性、仿真性，而不會考慮真實環(huán)境中不得不面對的因素，如摩擦力，物體的慣性等，這樣就容易割斷仿真世界與客觀世界的聯(lián)系，導致學生感受不到來自自然與自我的挑戰(zhàn)，容易忽視科學解決問題的重要性。這樣的教學，不但難以達到仿真機器人的教學目的，而且不利于學生思維嚴謹性和周密性的培養(yǎng)，不利于學生科學素養(yǎng)的形成。

機器人的運動本身就是綜合了多門學科知識的運動，因此仿真機器人教學中，設計教學任務時不能理想化，虛擬化，應回歸現(xiàn)實突出任務的科學性，引導學生把信息技術(shù)作為獲取信息、探索問題、協(xié)作解決問題的認知工具，在探索中掌握其他學科和信息技術(shù)的知識，在潛移默化中培養(yǎng)學生科學、綜合地分析和解決問題的能力。

例如，設計任務《駕駛員考駕照》時，我利用杭州蘿卜圈公司的3D仿真軟件，將任務回歸現(xiàn)實，如道路有起伏，有彎道，有上坡和下坡等。學生在完成任務時就發(fā)現(xiàn)：汽車速度過快，在啟動時會顛簸，導致改變行駛方向，甚至于沖下道路。于是我引導學生聯(lián)系實際生活來思考小車的變速運動，學生最終提出方案：在啟動時，先慢速起步，等速度上去了再加速至高速就不會顛簸。學生很快又有新問題：在走彎道時，高速行駛的小車很容易沖下道路；由于道路有起伏，高速行駛的小車會顛簸，也容易沖下道路。于是我引導學生分析走彎道時汽車速度不能過快的原因，引導學生分析某個瞬間汽車的受力方向，將相關(guān)科學知識遷移過來，以完善學生的知識。這樣，通過模擬逼真的現(xiàn)實物理運動來促使任務回歸現(xiàn)實，強化了現(xiàn)實生活中很多的不可忽視的因素，突出了科學性，大大加強了機器人教學與其它學科知識整合，有效促進學生科學素養(yǎng)的形成。

三、以生為本 突出操作性

不少比賽任務非常新穎，對學生有很大的吸引力，但對于學生而言，這些任務作為課堂任務卻沒有可操作性，如，NOC的比賽任務《野外生存》非常有趣，可在一個課時內(nèi)大多數(shù)學生是沒有能力完成這項復雜任務，少數(shù)有能力完成任務的學生因缺少足夠的時間也無法完成。仿真機器人教學中，通過上機操作學生能完成的任務才可能具有有效性，為此，教師設計任務時，應秉持一切從學生出發(fā)的原則，充分考慮學生現(xiàn)有的文化知識結(jié)構(gòu)、認知能力、年齡、興趣等特點，設計出貼近學生的操作能力和思維水平的任務，這樣的任務才能稱得上有效的課堂任務。

例如，在講授伺服電機時，我進行任務設計時，以學生為中心，設身處地的為學生著想，考慮到學生對《野外生存》感興趣，于是從NOC的比賽任務《野外生存》中分解出適宜學生學習的《飛渡天險》任務：基本任務是機器人沿著彎曲的道路來到鐵索下，伸出手臂抓住鐵索越過峽谷滑至另一端的山頂，最后放開手臂落到山頂平地，提高任務則是在此基礎上調(diào)整機器人方向，繼續(xù)沿著山路前進至終點。任務《飛渡天險》考慮到學生特點、知識接受能力的差異，容易被學生接受；其次是設計《飛渡天險》時考慮了任務的大小、知識點的含量、前后的聯(lián)系等多方面的因素，任務規(guī)模小，完成任務的程序比較短，容易被學生理解；再其

次是《飛渡天險》任務中涉及到許多學生能理解的科學原理，如慣性，重心等，符合學生的現(xiàn)有的文化知識結(jié)構(gòu)，完成任務過程中，師生可以適時地加以總結(jié)，概括出其規(guī)律性的知識，實現(xiàn)從現(xiàn)象到本質(zhì)，由感性到理性的過渡。這樣，相對初中學生來說，《山地賽車》任務具有一定的可操作性，學生在操作中探求新知，實踐中把握真知，學習中掌握方法，有效地幫助學生獲取新知、熏陶科學情感。

四、關(guān)注問題 突出生活性

與學生的生活相去甚遠的課堂任務是很難吸引學生的。信息技術(shù)課程標準明確提出要結(jié)合學生的學習和生活實際設計問題，讓學生在活動過程中掌握應用信息技術(shù)解決問題的思想和方法。機器人的產(chǎn)生是基于人類社會生產(chǎn)力發(fā)展的需要，是人類認識自然、改造自然的產(chǎn)物。因此，在仿真機器人教學中要關(guān)注生活中的問題，突出任務的生活性，比如我們可以引導學生發(fā)現(xiàn)生活中的問題，使學生對新的知識產(chǎn)生強烈的探究愿望、解決問題的熱情與責任感，促使學生嘗試在完成任務的過程中掌握應用機器人基本知識解決問題的思想和方法，從而有效培養(yǎng)學生的思維能力和探究能力。

設計任務時教師既要根據(jù)教學實際，又要聯(lián)系學生實際，關(guān)注問題突出任務的生活性。實踐證明，學生在完成一個與他們實際生活和學習密切相關(guān)的學習任務時，會持續(xù)保持一種良好的學習狀態(tài)。例如為了講授測障傳感器和測距傳感器的作用，我提出一個現(xiàn)實問題：現(xiàn)在隨著社會發(fā)展，汽車普及的很快，汽車追尾事故的發(fā)生非常頻繁。同學們，假如現(xiàn)在你是汽車設計師，你會如何從技術(shù)上避免汽車追尾事故的發(fā)生？這個問題一提出，不少同學都建議：在汽車前方加上某種設施幫助駕駛員預防追尾事故。從而引出：在汽車前方加上測障傳感器作為檢測裝置，當檢測到汽車前方有物體，將要發(fā)生追尾時，汽車在機器人控制下自動剎車。待學生完成這一任務，我又提出新的質(zhì)疑：大家坐過公交車，當司機突然剎車，站著的乘客會有什么反應？學生：容易摔倒。老師：對，汽車在機器人控制下突然剎車，對乘客會產(chǎn)生很大的安全隱患，那么我們?nèi)绾胃倪M設置以減少安全隱患？于是老師引導學生了解測距傳感器的作用，讓學生積極主動尋找問題，主動獲取新的知識。最后，師生利用提問與討論等方式，發(fā)揮課堂的群體作用提出新的方案：在汽車前方加上測距傳感器作為檢測裝置，當測距傳感器檢測到汽車與前方有物體的距離小于一定值時，汽車在機器人控制下自動給駕駛員發(fā)出警報或控制汽車減速，當汽車與前方有物體的距離小于危險臨界值，易發(fā)生追尾事故時，汽車在機器人控制下自動剎車，此時由于汽車速度不快，急剎車產(chǎn)生的安全隱患對乘客影響比較小。這樣設計任務，學生容易在探索生活實際問題的過程中提出自己的實踐內(nèi)容或?qū)W習目標，形成開放式的教學模式，達到預先教學的效果，才能有效地將信息技術(shù)的學習與生活應用有機的結(jié)合起來。

五、倡導成功 突出層次性

仁”容易導致水平高的學生無事可做，水平低的學生做不出來，為此在任務設計時要注意學生知識結(jié)構(gòu)，要考慮到學生能力的多層次情況，由淺入深，化繁為簡，循序漸進地來設計任務，讓學習能力強的學生感到吃得飽，讓學習能力較差的學生不會感到消化不了。這樣學生在完成一些與自己有能力完成的任務時，往往會專心致志，樂此不疲，待他體驗到成功的喜悅，面對自己的成果，充滿自豪，從而進一步激發(fā)他探索的激情和信心，使學習從一個水平進入到另一個更高的層次。

例如：講授迷宮搜索算法時，《山地賽車》任務：基本任務是小車從起點出發(fā)，沿著彎彎曲曲的盤山公路到達指定地點，提高任務是小車從指定地點原路返回出發(fā)地，終及任務則是按NOC的《野外生存》比賽任務的要求，小車快速行駛在盤山公路上。由于基本任務比較簡單，又有師生示范，絕大多數(shù)學生容易理解任務，也能夠及時完成任務。當大部分學生完成基本任務，教師可引導學生完成提高任務。中學生具有很強的表現(xiàn)欲望，希望自己的行為被其他同學和教師所認可，一般會有一半以上的學生盡自己的最大努力去完成它。當有部分學生完成提高任務，教師可以展示3D仿真軟件的在線比賽模式，引導學生思考、探究：如何讓

自己的小車快速在山道上行駛？經(jīng)過一段時間，有部分學生受小時候玩過的四驅(qū)車的啟發(fā)，創(chuàng)新地提出在小車上加上導輪，在編程時讓小車偏向一側(cè)行駛，從而將速度提高許多，小車完成任務的時間大大減少。這樣，通過層次性任務設計，層次較低的學生也能面對自己的機器人體驗到成功感，而層次較高的學生在面對成功時會努力嘗試各種新穎的方法，激發(fā)他們進一步探索的激情和信心。

第三篇：4.神秘的虛擬機器人--教學設計

神秘的虛擬虛擬機器人 教學設計

學習目標：

1.掌握虛擬機器人的定義、掌握虛擬機器人的基本構(gòu)成。

2.培養(yǎng)學生搜集整理歸納信息的能力，培養(yǎng)學生高級思維的能力。3.學生借助虛擬機器人平臺，體驗虛擬機器人-直行，學生通過小組合作，自主學習，培養(yǎng)學生對虛擬機器人的興趣，培養(yǎng)學生關(guān)心科技、熱愛科學、勇于探索的精神，培養(yǎng)學生的邏輯思維能力、自學能力、團隊精神和團結(jié)協(xié)作的能力。

學習過程：

一．引入

1．觀看視頻。

2．自由討論，談論虛擬機器人。

3．小組討論 并班級內(nèi)匯報。通過學生感興趣 的視頻引入新課。

二．新授課

掌握機器人的定義

1．提問：你認為什么是機器人呢？是人嗎？是機器怎么又叫機器人呢？

2．根據(jù)我們剛剛發(fā)現(xiàn)的機器人的特點，想一想：大家熟悉的電動玩具和遙控小汽車是機器人嗎？為什么？

3．同學們發(fā)現(xiàn)機器人它們有什么共性呢？能不能幫助機器人作個明確一些定義？分組討論，說說你們怎樣給機器人定義。三．體驗虛擬機器人

1.打開IRobotQ 3D 圖標，輸入賬號秘密，單擊GO!按鈕。

2.選擇左側(cè)山東小學信息機器人單元----神秘虛擬機器人__直行，點擊進入。3.點擊進入

選擇合適的機器人和控制程序。

4.單擊

進入房間，單擊開始運行仿真演示。

四．反思提升 這節(jié)課你有什么收獲？？

第四篇：小學科學機器人教學設計

冀教版小學五年級下學期科學《機器人》教案PPT課件教學設計 機器人

教學目標

1、科學知識目標

能描述機器人的三個基本特征。

能說明自己預測機器人發(fā)展趨勢的理由。

2、科學探究目標

能搜索有關(guān)機器人的信息和資料

能按照要求根據(jù)實際生活或?qū)W習需要實際一個機器人。

3、情感態(tài)度與價值觀

能通過與其他人交流，改進本組的設計方案 能客觀的評價別人的設計方案 ST-SE 能舉例說明機器人將會給人類社會的發(fā)展帶來哪些好處和問題 能判斷周圍哪些事物屬于機器人 教學準備

有關(guān)機器人的圖片資料或相應課件 有關(guān)智能機器人的圖片資料或相應課件 課時安排 2課時 教學過程

一、引入

師展示遙控玩具消防車，激發(fā)學生研究機器人的興趣。

師：社會發(fā)展到今天，人類創(chuàng)造了各式各樣的工具，這其中最奇妙的就是機器人。例如像剛才這個玩具，在一定程序控制下，能夠自動工作的機器我們叫它機器人。

二、認識機器人

1、師：你知道哪些機器人，它們能幫我們干什么？讓我們逐一認識他們。師展示機器人的圖片或視頻資料并講解。

機械手、工業(yè)機械人、仿人機器人、八腳走路的機器人（不限于這四種）

2、師：剛才我們認識了一些機器人，請大家思考機器人在哪些領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用？給人類帶來了哪些積極影響？ 生交流：軍事、勘探、醫(yī)學

提高工作效率減少環(huán)境污染 師：機器人在這些領(lǐng)域發(fā)揮著如此巨大作用，是不是他只會給人類帶來好的影響？和小組同學討論討論。

生在小組內(nèi)討論這一議題，并形成自己的觀點記錄下來，同時準備好和其他同學討論這一觀點的理由論據(jù)。全班開展討論會

例如：機器人的使用能提高工作效率減少環(huán)境污染但也會帶來戰(zhàn)爭，工廠裁員，機器人傷人等問題，引導學生認識到科學技術(shù)是一把雙人劍

（師提示學生學會傾聽，把其他同學的重要觀點記錄下來）

3、閱讀科學在線 指名談收獲 判斷日常生活中常見物體哪些屬于機器人

三、布置作業(yè)

搜集并整理智能機器人的圖片或資料 第二課時

一、引入

師播放智能機器人的課件，激發(fā)學生興趣。師：這個機器人與上節(jié)課的機器人有哪些不同？ 生：有智能

師：所以我們叫它智能機器人，今天我們就來認識智能機器人。師板書課題

二、認識智能機器人

1、生將自己收集到的有關(guān)智能機器人的資料與本組同學交流，把全組同學的資料整理在一起。

每組選派代表向大家介紹自己最感興趣的智能機器人

如：第一臺智能機器人、導盲機器人、火星漫游者機器人、打字機器人、納米微型機器人

2、師：機器人的發(fā)展真迅速，想象未來的機器人會是什么樣的？ 師生交流自己的想法 師：當今社會，科學技術(shù)的發(fā)展這么神奇，是否將來有一天機器人的智力超過人類？為什么？ 師生交流看法

三、設計自己的機器人

師：近期有個機器人設計大賽，你想?yún)⒓訂幔?師指導

1、明確任務 自己設計的機器人要完成什么任務，應具有什么功能？

2、查閱資料

3、完成設計方案 考慮到機器人的三個基本特征，鼓勵學生綜合運用所學的知識和技能完成方案設計

生設計自己的機器人

和小組同學交流自己的設計方案，征求意見改進自己的設計

展示評比，頒發(fā)最佳設計獎

第五篇：任務三 智能化的機器人系統(tǒng) 教學設計

任務三 智能化的機器人系統(tǒng) 教學設計

1教學目標

1、了解機器人的組成;

2、知道硬件組成部分及其作用;

3、知道軟件的控制作用;

4、認識機器人圖形化編程方式 2重點難點

知道硬件組成及其作用及圖形化編程方式 3教學過程

活動1【導入】

一、引入

在廣西南寧科技館的入口有一個人形機器人,它很聰明,你可以向它提問,它都能對答如流。展示圖片。它怎么那么聰明呢?讓我們一起來了解機器人的組成部分及其作用吧!活動2【講授】

二、新課

1、機器人的硬件

活動:分組拆卸巡邏報警機器人

注意:拆裝順序,放好零件,做好記錄,填寫48頁的表格說說組成部件

2、教師講解和小結(jié)

傳感器;控制器;輪子;電機;塑料件;電池等組成,稱之為硬件系統(tǒng)。控制器相當于機器人的大腦,由它命令機器人做什么;輪子,喇叭,燈等統(tǒng)稱為執(zhí)行部件,執(zhí)行部件的帶動要靠電動機,電動機的運轉(zhuǎn)要靠電池來維持。不管多么復雜的機器人,它都由這些基本的部件所組成。

3、機器人的軟件的作用

幾年的電腦學習我們知道電腦的工作除了硬件,還必須有軟件。機器人也一樣,前面所說的控制器是它的大腦,存儲著執(zhí)行任務的程序,這些程序就稱之為軟件。機器人就是按照控制器中的程序來執(zhí)行任務的,可見軟件的作用。

4、機器人圖形化編程方式

編寫程序這項工作就由人腦來完成了。常用的工具軟件有圖形化交互和代碼編寫。用圖形化編程的話,比較簡便和快速。但是在編寫之前,首先要清楚機器人的工作過程或動作順序。比如課本上的一個例子。活動3【練習】【學生練習】

說說機器人工作的動作。52頁 活動4【活動】【學生活動】

本課重點是知道軟件的控制作用,這里著重讓學生通過小組探討尋找答案。(定一定)

1、請同學們按6人一組分組,領(lǐng)取巡邏報警機器人。

2、編寫簡單巡邏報警機器人遇到障礙物報警的控制程序。(1)機器人前進。

(2)如果沒有碰到障礙物繼續(xù)前進。(3)如果碰到障礙物停止前進。

(4)閃爍報警燈。

本環(huán)節(jié)充分體現(xiàn)了教師把學習的主動權(quán)交給學生,培養(yǎng)學生“善于觀察”“善于思考”“善于實踐”給予學生充分的自我發(fā)展空間,有效地激發(fā)了學生學習的積極性。