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核心素養(yǎng)培育背景下“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”模式的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究——以《機(jī)器人冰球》一課為例
瞿超 2023/6/19 20:03:23
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各小組實(shí)踐并記錄每次冰球破門時(shí)間，如表2所示。通過(guò)學(xué)生交流了解到第4次最快成績(jī)產(chǎn)生的原因是：通過(guò)編程將電機(jī)前進(jìn)速度調(diào)至100。
表2 直線快速破門實(shí)踐記錄單
出發(fā)次數(shù) 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 第6次
成績(jī) 1.8秒 1.5秒 1.3秒 0.9秒 1秒 1.1秒
速度 40 60 80 100 95 90
各小組交流后得出結(jié)論：當(dāng)機(jī)器人直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，編程過(guò)程中電機(jī)速度調(diào)到最大100就能實(shí)現(xiàn)快速前進(jìn)達(dá)到最快進(jìn)球。
要求角色1為操控手，角色2觀察冰球如何才能更快破門？組織6次統(tǒng)一比賽后，學(xué)生說(shuō)：“為什么機(jī)器人速度調(diào)到100后還是出現(xiàn)了進(jìn)球的快慢”。通過(guò)仔細(xì)觀察后互相交流分享，總結(jié)出機(jī)器人冰球直線快速破門的技戰(zhàn)分析如表3所示。
表3 直線快速破門的技戰(zhàn)術(shù)分析
影響要素 應(yīng)對(duì)策略 技術(shù)支撐
1.程序中電機(jī)速度 1.電機(jī)速度調(diào)至最大100 編程
2.操作員聽到發(fā)令后的反應(yīng)速度 2.集中注意力且手指頭放在觸發(fā)鍵 策略與反應(yīng)速度
3.出發(fā)位置到球門距離 3.機(jī)器人邊緣貼線（俯視不出界） 策略
4.比賽場(chǎng)地平整度 4.賽前清潔場(chǎng)地 外界干擾
5.車輪大小 5.選擇適合車身且盡可能大的車輪 硬件
項(xiàng)目一的探究方式屬于目標(biāo)性與定向性探究。為了能讓學(xué)生在“玩中學(xué)”的同時(shí)鞏固上節(jié)課機(jī)器人直線前進(jìn)的編程知識(shí)，在設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)注重服務(wù)于目標(biāo)的場(chǎng)地設(shè)計(jì)，預(yù)設(shè)了學(xué)生不同的探究結(jié)果，但對(duì)實(shí)際探究的結(jié)果并不會(huì)有給出“標(biāo)準(zhǔn)答案”。探究結(jié)束時(shí)組織各小組分享交流實(shí)踐結(jié)果，并對(duì)學(xué)生的結(jié)果作一定的引導(dǎo)與評(píng)價(jià)。
（二）構(gòu)建新知
本節(jié)課的重點(diǎn)在于利用程序中的轉(zhuǎn)彎圖標(biāo)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的左轉(zhuǎn)與右轉(zhuǎn)并能在項(xiàng)目實(shí)踐中靈活應(yīng)用，教師講述轉(zhuǎn)彎圖標(biāo)的參數(shù)后引導(dǎo)學(xué)生自主編程，讓學(xué)生自主體驗(yàn)機(jī)器人的左前轉(zhuǎn)、右前轉(zhuǎn)、左后轉(zhuǎn)和右后轉(zhuǎn)。
（三）突破提升
1.突破難點(diǎn)
項(xiàng)目二：機(jī)器人冰球變向快速破門�；顒�(dòng)設(shè)計(jì)的目的是讓學(xué)生學(xué)會(huì)機(jī)器人轉(zhuǎn)彎的編程并在項(xiàng)目實(shí)踐中靈活應(yīng)用。項(xiàng)目二的設(shè)計(jì)主要在項(xiàng)目一的基礎(chǔ)上調(diào)整了出發(fā)位置，促使學(xué)生需要運(yùn)用轉(zhuǎn)彎的程序圖標(biāo)進(jìn)行編程才能實(shí)現(xiàn)冰球在1號(hào)球門破門得分。本項(xiàng)目難度不高，確保所有學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人推動(dòng)冰球破門，讓學(xué)生在探究過(guò)程中體驗(yàn)到成功的喜悅。引導(dǎo)小組嘗試用三種不同的路徑完成項(xiàng)目二，主要的目的是培養(yǎng)學(xué)生探索新路徑的能力以及嘗試自我分析每條路徑的優(yōu)劣，實(shí)現(xiàn)自我否定，從而不斷優(yōu)化小組方案。項(xiàng)目二：變向快速破門活動(dòng)設(shè)計(jì)如表4所示。
表4 變向快速破門活動(dòng)設(shè)計(jì)
組織各小組分享實(shí)踐策略并共同分析，讓學(xué)生先獨(dú)立分析、再小組交流，集思廣益列舉實(shí)例予以論證�？梢园l(fā)現(xiàn)各小組機(jī)器人的行經(jīng)路線有很大不同，學(xué)生們分析了每條路線的優(yōu)劣，基地2出發(fā)機(jī)器人行經(jīng)路徑優(yōu)劣分析匯總?cè)绫?所示。
表5 基地2出發(fā)機(jī)器人行經(jīng)路徑優(yōu)劣分析
2.進(jìn)階提升：互動(dòng)交流——方案優(yōu)化——實(shí)踐論證
各小組的分享交流后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題：
①機(jī)器人居然能夠橫向出發(fā)？
引導(dǎo)學(xué)生再一次熟讀規(guī)則，學(xué)生根據(jù)規(guī)則了解到機(jī)器人從基地內(nèi)出發(fā)，意識(shí)到機(jī)器人橫向擺放也在基地內(nèi)，完全符合要求沒(méi)有犯規(guī)。
②為什么線路5（轉(zhuǎn)了兩次彎）與線路4（轉(zhuǎn)了一次彎）進(jìn)球時(shí)間一樣呢？
學(xué)生積極思考并交流反饋：線路4比線路5少轉(zhuǎn)1次彎（線路4占優(yōu)勢(shì)）；線路4與線路5的累計(jì)轉(zhuǎn)彎的角度都是90°（優(yōu)勢(shì)抵消）；線路5的橫向的行經(jīng)路徑正好是直角三角形的斜邊，線路4的行經(jīng)路徑是直角三角形的兩條直角邊，根據(jù)三角形定律“三角形兩邊之和大于第三邊”得出：線路5的行經(jīng)路徑比線路4的行經(jīng)路徑短（線路5占優(yōu)勢(shì)）。
結(jié)論：線路4與5相比，線路4少轉(zhuǎn)一次彎但行經(jīng)路徑長(zhǎng)，線路5多轉(zhuǎn)一次彎但行經(jīng)路徑短。
學(xué)生們掌握了規(guī)則的奧秘后，意識(shí)到機(jī)器人出發(fā)位置的擺放是很重要的策略；了解線路5的優(yōu)勢(shì)（路徑最短）并提出了更優(yōu)化的實(shí)踐方案，機(jī)器人在基地內(nèi)斜向出發(fā)，避免了一次轉(zhuǎn)彎，行經(jīng)最短路徑如表6所示。
表6：優(yōu)化方案
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