五年級(jí)信息科技：基于“托馬斯”的傳感器邏輯編程一、教學(xué)內(nèi)容分析??本課隸屬于《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》第三學(xué)段（56年級(jí)）“過程與控制”模塊。其核心在于引導(dǎo)學(xué)生從體驗(yàn)、理解“開環(huán)控制”（如上節(jié)課的順序執(zhí)行）向初步探索“閉環(huán)控制”過渡，理解“反饋”在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的基礎(chǔ)作用。知識(shí)技能圖譜上，本課聚焦于“傳感器信息的讀取”與“條件判斷語句的應(yīng)用”這兩個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。前者是機(jī)器感知環(huán)境的起點(diǎn)，后者是實(shí)現(xiàn)智能決策的邏輯核心，二者結(jié)合構(gòu)成了實(shí)現(xiàn)簡單自動(dòng)控制的基石，為后續(xù)學(xué)習(xí)復(fù)雜的控制邏輯奠定了承上啟下的關(guān)鍵基礎(chǔ)。過程方法上，本課強(qiáng)調(diào)在真實(shí)項(xiàng)目（“托馬斯”循跡或避障）中實(shí)踐“抽象建模算法設(shè)計(jì)調(diào)試”的計(jì)算思維完整流程，引導(dǎo)學(xué)生將物理世界的感知問題轉(zhuǎn)化為可編程的邏輯模型。素養(yǎng)價(jià)值滲透方面，通過讓機(jī)器人模擬智能行為，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、有序、反思的工程思維習(xí)慣；在小組協(xié)作解決機(jī)器人“不聽指揮”的bug過程中，錘煉其合作溝通與抗挫折能力，體會(huì)技術(shù)服務(wù)于生活的價(jià)值。??學(xué)情診斷方面，五年級(jí)學(xué)生已具備圖形化編程的基本操作技能（如順序結(jié)構(gòu)、事件觸發(fā)）和機(jī)器人組裝經(jīng)驗(yàn)，對(duì)機(jī)器人能動(dòng)起來充滿興趣。然而，從直觀的“順序執(zhí)行”躍升到需要邏輯抽象的“條件判斷”，是典型的認(rèn)知難點(diǎn)。學(xué)生可能出現(xiàn)的障礙包括：難以準(zhǔn)確理解“如果…那么…”這一邏輯結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)判斷特性；混淆不同傳感器（如觸碰、紅外、光線）的返回值含義。教學(xué)過程中，將通過“前測性問題”（如：“你怎么讓機(jī)器人知道前面有障礙？”）和觀察學(xué)生最初的算法草圖進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估?；诖?，教學(xué)調(diào)適策略為：為邏輯思維較弱的學(xué)生提供“半成品”程序框架和直觀的流程圖支架；為快速理解的學(xué)生設(shè)置“優(yōu)化挑戰(zhàn)”，如增加多條件判斷或探索其他傳感器，實(shí)現(xiàn)分層賦能。二、教學(xué)目標(biāo)??知識(shí)目標(biāo)：學(xué)生能準(zhǔn)確陳述紅外傳感器或顏色傳感器的工作原理，即其如何將物理信號(hào)（距離/顏色）轉(zhuǎn)化為程序可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)；能闡釋“如果…那么…”條件判斷語句在程序中的執(zhí)行邏輯，理解其與順序結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵區(qū)別，并能在給定情境下正確選用和編寫該結(jié)構(gòu)。??能力目標(biāo)：學(xué)生能夠小組協(xié)作，針對(duì)“托馬斯”循跡或避障的具體任務(wù)，完成從問題分析、傳感器選擇、算法流程圖繪制到程序編寫與調(diào)試的全過程；在調(diào)試過程中，能根據(jù)機(jī)器人實(shí)際行為，運(yùn)用“觀察假設(shè)驗(yàn)證”的科學(xué)方法，定位邏輯錯(cuò)誤或硬件問題，并嘗試修正。??情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：在調(diào)試機(jī)器人反復(fù)失敗又最終成功的過程中，學(xué)生能表現(xiàn)出持續(xù)的探索熱情和堅(jiān)韌的意志品質(zhì)；在小組內(nèi)能主動(dòng)分享自己的調(diào)試發(fā)現(xiàn)，認(rèn)真傾聽同伴的分析，形成積極互賴的團(tuán)隊(duì)氛圍。??科學(xué)（學(xué)科）思維目標(biāo)：重點(diǎn)發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維，特別是“分解”與“算法思維”。能夠?qū)⒁粋€(gè)復(fù)雜的自動(dòng)控制任務(wù)（如“沿著黑線走”）分解為“持續(xù)檢測判斷位置做出調(diào)整”等可編程的步驟，并運(yùn)用條件判斷邏輯將其規(guī)范地表述為算法。??評(píng)價(jià)與元認(rèn)知目標(biāo)：學(xué)生能夠依據(jù)“程序結(jié)構(gòu)清晰度”、“任務(wù)完成穩(wěn)定性”等簡易量規(guī)，對(duì)本人及同伴的機(jī)器人程序進(jìn)行初步評(píng)價(jià)；能在課堂小結(jié)時(shí)，回顧自己遇到的主要困難及解決方法，反思“流程圖”在編程前規(guī)劃的重要性。三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)??教學(xué)重點(diǎn)：“條件判斷”語句的理解與初步應(yīng)用。此為重點(diǎn)，因其是連接傳感器輸入與執(zhí)行器輸出的邏輯樞紐，是實(shí)現(xiàn)任何智能控制的基礎(chǔ)編程結(jié)構(gòu)。從課標(biāo)看，它屬于“過程與控制”模塊中的核心大概念——“反饋”；從能力立意看，掌握條件判斷是從簡單腳本編寫邁向邏輯編程的關(guān)鍵一躍，是后續(xù)學(xué)習(xí)循環(huán)、變量等更復(fù)雜概念的基石。??教學(xué)難點(diǎn)：將具體任務(wù)抽象為準(zhǔn)確的、可編程的邏輯判斷條件。難點(diǎn)成因在于，學(xué)生需要完成從具象世界（“機(jī)器人偏離黑線了”）到抽象邏輯（“如果左側(cè)傳感器檢測到白色，那么向右轉(zhuǎn)”）的雙重轉(zhuǎn)換。這既需要理解傳感器數(shù)據(jù)的含義，又需要精準(zhǔn)把握條件與動(dòng)作的對(duì)應(yīng)關(guān)系。常見錯(cuò)誤包括條件設(shè)置相反、忽略持續(xù)檢測的需要等。突破方向是強(qiáng)化“感知決策執(zhí)行”模型的直觀演示與分步建模。四、教學(xué)準(zhǔn)備清單1.教師準(zhǔn)備1.1媒體與教具：多媒體課件，內(nèi)含“感應(yīng)門”、“自動(dòng)路燈”等生活實(shí)例視頻；“托馬斯”機(jī)器人（預(yù)先搭好，配備紅外或顏色傳感器）演示模型。1.2學(xué)習(xí)資源：分層學(xué)習(xí)任務(wù)單（基礎(chǔ)版含流程圖框架，挑戰(zhàn)版為空白）；程序模塊卡片；課堂評(píng)價(jià)量規(guī)表。2.學(xué)生準(zhǔn)備2.1硬件與軟件：每小組一套“托馬斯”機(jī)器人套件（已基本組裝）；安裝好圖形化編程軟件的電腦。2.2知識(shí)準(zhǔn)備：復(fù)習(xí)上節(jié)課機(jī)器人直行、轉(zhuǎn)彎的控制命令。3.環(huán)境布置3.1空間安排：小組合作式座位，中間預(yù)留足夠的機(jī)器人測試場地（鋪設(shè)簡易黑線軌道或設(shè)置障礙物區(qū)域）。3.2板書記劃：左側(cè)預(yù)留“感知決策執(zhí)行”模型圖，中間記錄核心算法邏輯，右側(cè)作為“問題與妙招”分享區(qū)。五、教學(xué)過程第一、導(dǎo)入環(huán)節(jié)1.情境創(chuàng)設(shè)與問題提出：“同學(xué)們好！今天我們的機(jī)器人朋友‘托馬斯’遇到了一點(diǎn)小麻煩。它想自己沿著這條黑線軌道走，可是只會(huì)直沖沖地撞出去。誰能幫它想想辦法，它需要具備什么‘本領(lǐng)’才能自己跟著線走呢？”（預(yù)設(shè)回答：用眼睛看、會(huì)自己拐彎…）教師順勢總結(jié)：“對(duì)，它需要一個(gè)‘眼睛’（傳感器）來感知線，更需要一個(gè)會(huì)思考的‘大腦’（程序）來做決定。”1.1喚醒舊知與路徑明晰：“上節(jié)課，我們學(xué)會(huì)了用程序命令控制它的輪子，那是我們‘命令’它。今天，我們要賦予它‘自主判斷’的能力！這節(jié)課，我們就來學(xué)習(xí)如何為‘托馬斯’裝上智慧的‘眼睛’和‘大腦’，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循跡。我們將一起探索傳感器如何工作，并學(xué)習(xí)一個(gè)強(qiáng)大的邏輯法寶——‘如果…那么…’?！钡诙⑿率诃h(huán)節(jié)任務(wù)一：解構(gòu)“智慧之眼”——傳感器信號(hào)初探1.教師活動(dòng)：教師展示“托馬斯”上的紅外傳感器，提問：“這個(gè)‘小眼睛’到底看到了什么？它怎么告訴主板？”隨后，在編程軟件中演示讀取傳感器值的模塊，并將數(shù)值實(shí)時(shí)顯示在屏幕上。教師手持機(jī)器人，讓傳感器分別對(duì)準(zhǔn)黑線和白紙，引導(dǎo)學(xué)生觀察數(shù)值變化?！翱?，數(shù)值跳動(dòng)了！這說明它感知到了不同。誰能總結(jié)一下，什么顏色對(duì)應(yīng)高數(shù)值？什么顏色對(duì)應(yīng)低數(shù)值？‘如果’數(shù)值小于某個(gè)中間值，我們可以認(rèn)為它‘看到’了______？”2.學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生觀察教師演示，記錄傳感器在黑、白不同顏色下的典型數(shù)值范圍。小組內(nèi)輪流操作自己機(jī)器人的傳感器進(jìn)行驗(yàn)證，嘗試說出傳感器數(shù)值與顏色之間的對(duì)應(yīng)規(guī)律。3.即時(shí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：①能準(zhǔn)確操作軟件，讀取并顯示傳感器數(shù)據(jù)。②能通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，歸納出傳感器數(shù)值與顏色（或距離）的定性對(duì)應(yīng)關(guān)系（如：白高黑低）。③能在教師引導(dǎo)下，用“如果…數(shù)值小于50…那么它看到了黑色”的句式進(jìn)行初步描述。4.形成知識(shí)、思維、方法清單：1.5.★傳感器是輸入設(shè)備：它將外界物理信息（如顏色、距離、觸碰）轉(zhuǎn)化為程序可以處理的數(shù)字信號(hào)。（教學(xué)提示：類比人的感官，強(qiáng)調(diào)其“輸入”角色，與電機(jī)“輸出”相對(duì)。）2.6.★傳感器數(shù)值的定性判斷：通過實(shí)驗(yàn)測定閾值（如50），建立“數(shù)值<閾值→檢測到黑線”的邏輯對(duì)應(yīng)。（認(rèn)知說明：這是將連續(xù)模擬量轉(zhuǎn)化為離散邏輯判斷的關(guān)鍵一步，避免學(xué)生追求精確值。）3.7.▲實(shí)時(shí)讀?。撼绦蛐枰安粩唷被颉爸貜?fù)執(zhí)行”讀取傳感器，才能獲得實(shí)時(shí)信息。（為后續(xù)循環(huán)結(jié)構(gòu)埋下伏筆。）任務(wù)二：構(gòu)筑“決策核心”——“如果…那么…”邏輯建模1.教師活動(dòng)：“現(xiàn)在‘眼睛’會(huì)看了，怎么思考呢？大家先別急著拖拽模塊，誰能告訴我，生活中哪些設(shè)備用到了‘條件判斷’？”（學(xué)生舉例：感應(yīng)門、自動(dòng)燈）。教師板書：“如果（有人），那么（開門）”?！斑@就是核心邏輯！現(xiàn)在，請(qǐng)小組討論，并畫一個(gè)簡單的流程圖：如果‘托馬斯’的左邊眼睛看到白色（說明身體偏右了），那么它應(yīng)該怎么調(diào)整輪子動(dòng)作才能回到線上？”教師巡視，收集典型流程圖進(jìn)行展示和辨析。2.學(xué)生活動(dòng)：小組基于任務(wù)一的發(fā)現(xiàn)，討論并繪制簡單的決策流程圖?？赡墚嫵觯骸叭绻髠鞲衅?=白色→右輪停（或慢），左輪轉(zhuǎn)→車頭右轉(zhuǎn)”。與其他小組交流，比較邏輯的異同。3.即時(shí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：①繪制的流程圖能清晰體現(xiàn)“條件”與“動(dòng)作”的對(duì)應(yīng)關(guān)系。②條件描述基于傳感器數(shù)據(jù)（如“==白色”或“數(shù)值>50”）。③動(dòng)作描述具體到電機(jī)控制（如“右輪功率調(diào)為0”）。4.形成知識(shí)、思維、方法清單：1.5.★條件判斷語句結(jié)構(gòu)：“如果<條件成立>那么<執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作>”。（教學(xué)提示：強(qiáng)調(diào)其分支選擇特性，與順序執(zhí)行完全不同。）2.6.★算法設(shè)計(jì)先行：編程前先畫流程圖或理清邏輯步驟，能有效減少錯(cuò)誤。（思維方法：這是計(jì)算思維中“算法思維”的實(shí)踐，培養(yǎng)規(guī)劃習(xí)慣。）3.7.易錯(cuò)點(diǎn)：條件與動(dòng)作不匹配：例如，看到白色（偏右）卻命令左轉(zhuǎn)，會(huì)越偏越遠(yuǎn)。（認(rèn)知說明：必須建立清晰的空間方位與糾正動(dòng)作的映射關(guān)系。）任務(wù)三：實(shí)現(xiàn)“知行合一”——基礎(chǔ)循跡程序搭建與測試1.教師活動(dòng)：“現(xiàn)在，讓我們把紙上的智慧變成真正的行動(dòng)！”教師演示將流程圖轉(zhuǎn)化為編程積木：將“重復(fù)執(zhí)行”拖入，內(nèi)部放入“如果…那么…”判斷。請(qǐng)一位學(xué)生口述條件（如“左傳感器數(shù)值>50”），教師拖入相應(yīng)邏輯模塊并設(shè)置閾值。再請(qǐng)另一位學(xué)生口述動(dòng)作（如“設(shè)置右電機(jī)功率為0”），教師完成搭建。“好，一個(gè)最簡單的‘單眼循跡’程序就完成了。大家現(xiàn)在動(dòng)手，搭建你們的第一個(gè)自動(dòng)程序！遇到問題，先小組內(nèi)根據(jù)‘觀察假設(shè)驗(yàn)證’三步法排查?！?.學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生參照演示或?qū)W習(xí)任務(wù)單，動(dòng)手在編程環(huán)境中搭建基礎(chǔ)循跡程序。到機(jī)器人進(jìn)行初步測試。觀察機(jī)器人行為，記錄現(xiàn)象（如：原地轉(zhuǎn)圈、沖出軌外、能勉強(qiáng)行走）。3.即時(shí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：①能正確拼接“重復(fù)執(zhí)行”、“如果…那么…”、傳感器判斷、電機(jī)控制四大模塊。②程序操作規(guī)范。③能描述測試現(xiàn)象，并嘗試與程序邏輯關(guān)聯(lián)（如“它一直左轉(zhuǎn)，可能是因?yàn)闂l件設(shè)反了”）。4.形成知識(shí)、思維、方法清單：1.5.★“重復(fù)執(zhí)行”+“條件判斷”的組合：這是實(shí)現(xiàn)持續(xù)自動(dòng)控制的基本程序框架。（核心結(jié)構(gòu)：強(qiáng)調(diào)二者缺一不可，一個(gè)負(fù)責(zé)循環(huán)，一個(gè)負(fù)責(zé)決策。）2.6.★調(diào)試是編程的核心環(huán)節(jié)：第一次運(yùn)行成功是偶然，不成功是常態(tài)。（價(jià)值觀滲透：培養(yǎng)工程師式的耐心與科學(xué)探究精神。）3.7.方法：觀察假設(shè)驗(yàn)證調(diào)試法：觀察現(xiàn)象→假設(shè)是條件閾值問題還是邏輯問題→修改參數(shù)或邏輯后重新驗(yàn)證。任務(wù)四：應(yīng)對(duì)“復(fù)雜路況”——雙傳感器判斷與程序優(yōu)化1.教師活動(dòng)：“剛才的單眼模式，就像閉著一只眼走路，容易摔跤。如何利用兩個(gè)傳感器走得更穩(wěn)？”拋出進(jìn)階問題。引導(dǎo)學(xué)生思考：“如果兩個(gè)傳感器都看到黑線，說明什么？（直行）如果左白右黑呢？（輕微左轉(zhuǎn)修正）”。鼓勵(lì)學(xué)生在原有程序基礎(chǔ)上增加“否則如果”分支，構(gòu)建更穩(wěn)定的雙分支或三分支判斷結(jié)構(gòu)。對(duì)進(jìn)展快的小組提出挑戰(zhàn)：“能不能讓機(jī)器人走得更平滑？試試調(diào)整電機(jī)的功率值，而不是簡單停止?！?.學(xué)生活動(dòng)：小組嘗試在程序中引入第二個(gè)傳感器的判斷，增加邏輯分支。通過對(duì)比測試，體驗(yàn)雙傳感器控制的穩(wěn)定性提升。部分學(xué)生嘗試微調(diào)電機(jī)功率，實(shí)現(xiàn)弧線修正而非急轉(zhuǎn)。3.即時(shí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：①能在程序中合理增加對(duì)第二個(gè)傳感器的判斷分支。②程序邏輯能覆蓋“直行”、“左轉(zhuǎn)修正”、“右轉(zhuǎn)修正”至少三種情況。③（挑戰(zhàn)）能通過調(diào)整功率值優(yōu)化機(jī)器人的行走軌跡平滑度。4.形成知識(shí)、思維、方法清單：1.5.▲多分支條件判斷：使用“如果…否則如果…否則…”處理多種情況，使控制更精細(xì)。（知識(shí)拓展：從單一判斷到復(fù)雜判斷的邏輯擴(kuò)展。）2.6.★控制參數(shù)的優(yōu)化：電機(jī)的功率、執(zhí)行時(shí)間是影響機(jī)器人行為表現(xiàn)的重要“參數(shù)”，需反復(fù)調(diào)試至最佳。（工程思維：理解參數(shù)調(diào)整對(duì)系統(tǒng)性能的影響。）3.7.應(yīng)用實(shí)例：循跡算法的多樣性：單傳感器巡邊、雙傳感器巡線、比例控制（P控制）雛形。（開闊視野：了解同一問題的不同解決策略層次。）任務(wù)五：挑戰(zhàn)“我的創(chuàng)意”——應(yīng)用遷移與個(gè)性化設(shè)計(jì)1.教師活動(dòng)：“我們的‘托馬斯’已經(jīng)是個(gè)循跡小能手了。你們的創(chuàng)意還能讓它做什么？”展示其他傳感器（如超聲波傳感器）并簡述其功能?！疤魬?zhàn)來了：你能重新設(shè)計(jì)一個(gè)程序，讓‘托馬斯’在場地里自由漫步，但遇到前方障礙物（比如我的手掌）時(shí)自動(dòng)避開嗎？請(qǐng)畫出你的算法草圖?！?.學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生根據(jù)興趣選擇挑戰(zhàn)任務(wù)。部分繼續(xù)優(yōu)化循跡的穩(wěn)定性和速度；部分嘗試使用超聲波傳感器，設(shè)計(jì)“前進(jìn)檢測遇障轉(zhuǎn)彎”的避障算法，并繪制草圖。3.即時(shí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：①能根據(jù)新任務(wù)，選擇合適的傳感器。②設(shè)計(jì)的算法草圖邏輯自洽，能清晰表達(dá)判斷條件與執(zhí)行動(dòng)作。③表現(xiàn)出積極的探索精神和遷移應(yīng)用意愿。4.形成知識(shí)、思維、方法清單：1.5.▲不同傳感器的應(yīng)用場景：紅外/顏色用于循跡、測距，超聲波用于避障，觸碰用于碰撞檢測。（學(xué)科知識(shí)聯(lián)系：建立傳感器類型與功能的對(duì)應(yīng)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。）2.6.★計(jì)算思維的遷移：面對(duì)新問題，能再次運(yùn)用“分解建模算法調(diào)試”的思維流程去解決。（高階思維目標(biāo)：掌握思維方法而非記憶特定程序。）3.7.創(chuàng)意編程的起點(diǎn)：基礎(chǔ)邏輯是相通的，結(jié)合不同硬件和創(chuàng)意，能實(shí)現(xiàn)無窮的變化。（情感激發(fā)：鼓勵(lì)學(xué)生將技術(shù)作為表達(dá)創(chuàng)意的工具。）第三、當(dāng)堂鞏固訓(xùn)練??基礎(chǔ)層：提供一段有明確邏輯錯(cuò)誤（如條件判斷設(shè)反）的循跡程序代碼（截圖），請(qǐng)學(xué)生扮演“程序醫(yī)生”進(jìn)行診斷和修改?！罢?qǐng)大家火眼金睛找找bug，這個(gè)‘托馬斯’為什么一見黑線就跑偏？”??綜合層：提出一個(gè)新情境：“如果軌道不是一個(gè)閉合圓圈，而是一個(gè)有直角轉(zhuǎn)彎的‘L’形，我們的雙傳感器循跡程序還能應(yīng)付嗎？可能會(huì)在拐角處遇到什么新問題？（提示：可能兩個(gè)傳感器同時(shí)看到白色）”引導(dǎo)學(xué)生思考臨界情況，并討論可能的解決方案（如加入計(jì)時(shí)器或狀態(tài)判斷）。??挑戰(zhàn)層：發(fā)布“速度與穩(wěn)定”挑戰(zhàn)賽預(yù)告：在保證穩(wěn)定跑完全程的前提下，哪一組能通過優(yōu)化參數(shù)（功率、閾值）和算法，讓“托馬斯”的用時(shí)最短？此挑戰(zhàn)作為課后項(xiàng)目，下節(jié)課展示。??反饋機(jī)制：基礎(chǔ)層問題通過全班搶答和教師點(diǎn)評(píng)即時(shí)反饋。綜合層問題采用小組討論后代表發(fā)言，教師提煉關(guān)鍵點(diǎn)并記錄在“問題與妙招”板書中。挑戰(zhàn)層任務(wù)提供課外指導(dǎo)資源鏈接，并鼓勵(lì)形成課外興趣小組。第四、課堂小結(jié)??“旅程接近尾聲，讓我們一起來盤點(diǎn)今天的收獲。誰能用‘我們今天賦予了托馬斯…的能力，關(guān)鍵是利用了…傳感器和…編程結(jié)構(gòu)’這樣的句式來總結(jié)？”引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)整合。接著，聚焦方法提煉：“回顧一下，我們從任務(wù)失敗到成功，最關(guān)鍵的一步是什么？（畫流程圖/耐心調(diào)試）對(duì)，規(guī)劃與調(diào)試同樣重要！”最后布置分層作業(yè)，并預(yù)告下節(jié)課方向：“今天我們用‘如果’讓機(jī)器人有了基本判斷，下次課我們將學(xué)習(xí)‘循環(huán)’，讓它的行為模式更豐富、更高效！期待大家更精彩的作品?！绷⒆鳂I(yè)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)性作業(yè)（必做）：1.完善課堂上的機(jī)器人程序，使其能穩(wěn)定完成循跡任務(wù)，并錄制一段成功運(yùn)行的小視頻。2.用自己的話，向家人解釋“如果…那么…”語句在機(jī)器人循跡過程中起了什么作用。拓展性作業(yè)（選做，建議多數(shù)學(xué)生嘗試）：嘗試修改程序，讓你的“托馬斯”在黑色軌道上遇到特定顏色的色卡（如藍(lán)色）時(shí)，能播放一段聲音或亮起燈光。思考并記錄：這需要在程序中增加哪些模塊？邏輯上如何銜接？探究性/創(chuàng)造性作業(yè)（選做，供學(xué)有余力者挑戰(zhàn)）：利用超聲波傳感器，設(shè)計(jì)一個(gè)“智能避障小車”程序。要求：機(jī)器人能在開闊區(qū)域自由前進(jìn)，當(dāng)任何方向檢測到障礙物距離小于15厘米時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)向避開。提交你的程序代碼和一份簡短的測試報(bào)告（描述遇到的主要問題及解決方法）。七、本節(jié)知識(shí)清單及拓展1.★傳感器（輸入設(shè)備）：機(jī)器感知環(huán)境的器官，如紅外、顏色、超聲波傳感器。它們將連續(xù)的物理量（光強(qiáng)、距離）轉(zhuǎn)化為離散的數(shù)字信號(hào)供程序讀取。（提示：區(qū)分“模擬傳感器”與“數(shù)字傳感器”的概念可在拓展中提及。）2.★閾值：一個(gè)預(yù)先設(shè)定的臨界值，用于對(duì)傳感器讀數(shù)進(jìn)行判斷。例如，設(shè)定閾值為50，則“數(shù)值<50”可判定為檢測到黑線。閾值需通過實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn)。3.★條件判斷結(jié)構(gòu)（“如果…那么…”）：程序的核心邏輯結(jié)構(gòu)之一。其執(zhí)行特點(diǎn)是：只有當(dāng)括號(hào)內(nèi)的“條件”成立（為真）時(shí)，才會(huì)執(zhí)行“那么”后面的指令塊；否則跳過。這是程序具備“智能”和“決策”能力的基礎(chǔ)。4.★“重復(fù)執(zhí)行”與條件判斷的組合：這是實(shí)現(xiàn)持續(xù)自動(dòng)化控制的最基本框架?！爸貜?fù)執(zhí)行”確保程序不斷循環(huán)運(yùn)行，在每次循環(huán)中，條件判斷模塊都對(duì)當(dāng)前傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷并做出響應(yīng)。5.流程圖：用標(biāo)準(zhǔn)化圖形表示算法思路的工具。在編程前繪制流程圖，有助于理清邏輯、減少錯(cuò)誤。常用圖形有：開始/結(jié)束（橢圓）、處理（矩形）、判斷（菱形）、流程線。6.調(diào)試：編程中不可或缺的環(huán)節(jié)。指通過觀察程序運(yùn)行結(jié)果，發(fā)現(xiàn)并修正錯(cuò)誤（Bug）的過程?？茖W(xué)的調(diào)試方法是“觀察現(xiàn)象→提出假設(shè)→修改驗(yàn)證”。7.多分支判斷（“如果…否則如果…否則…”）：用于處理多種可能情況的復(fù)雜條件判斷結(jié)構(gòu)。程序會(huì)從上到下依次判斷條件，執(zhí)行第一個(gè)符合條件的指令塊，后面的分支將被跳過。8.控制參數(shù)：影響機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)行為的可調(diào)數(shù)值，如電機(jī)功率（0100）、動(dòng)作持續(xù)時(shí)間（秒）。優(yōu)化參數(shù)是使機(jī)器人表現(xiàn)更穩(wěn)定、更高效的關(guān)鍵。9.感知決策執(zhí)行模型：自動(dòng)控制系統(tǒng)的通用模型。傳感器負(fù)責(zé)感知環(huán)境，控制器（程序）根據(jù)感知信息進(jìn)行決策，執(zhí)行器（電機(jī)等）負(fù)責(zé)執(zhí)行決策動(dòng)作。本課內(nèi)容完整實(shí)踐了這一模型。10.▲紅外傳感器原理簡析：發(fā)射紅外光并接收反射光，根據(jù)反射強(qiáng)度判斷物體顏色（深色吸收多反射少）或距離。（拓展：引導(dǎo)學(xué)生思考為何淺色返回值高。）11.▲從開環(huán)控制到閉環(huán)控制：上節(jié)課的順序程序是開環(huán)控制（只發(fā)指令，不管結(jié)果）；本節(jié)課加入了傳感器反饋，程序根據(jù)反饋決定下一步動(dòng)作，構(gòu)成了最簡單的閉環(huán)控制。這是自動(dòng)控制領(lǐng)域的核心概念。12.★計(jì)算思維在本課的具體體現(xiàn)：分解（將循跡任務(wù)分解為檢測、判斷、動(dòng)作三步）；抽象（忽略具體光線值，抽象為“黑/白”邏輯狀態(tài)）；算法設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)“如果左白則右轉(zhuǎn)”等規(guī)則）；評(píng)估（通過調(diào)試優(yōu)化算法）。八、教學(xué)反思??（一）目標(biāo)達(dá)成度分析從課堂觀察和最終作品來看，“理解并應(yīng)用條件判斷”這一核心知識(shí)目標(biāo)基本達(dá)成，約80%的小組能實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)循跡。能力目標(biāo)上，學(xué)生在調(diào)試環(huán)節(jié)表現(xiàn)出了超出預(yù)期的探究韌性，“觀察假設(shè)驗(yàn)證”的方法在教師引導(dǎo)下被多次運(yùn)用。情感目標(biāo)方面，小組內(nèi)在調(diào)試焦灼時(shí)能相互鼓勁、分享發(fā)現(xiàn)，合作氛圍積極。元認(rèn)知目標(biāo)通過小結(jié)時(shí)的提問有所觸及，但學(xué)生自我反思的深度普遍不足，多停留在“調(diào)好了參數(shù)”的表面，對(duì)“流程圖規(guī)劃如何避免了我走彎路”的深層反思較少。??（二）教學(xué)環(huán)節(jié)有效性評(píng)估導(dǎo)入環(huán)節(jié)的生活實(shí)例類比和挑戰(zhàn)性問題迅速激發(fā)了興趣。新授環(huán)節(jié)的五個(gè)任務(wù)階梯設(shè)計(jì)總體合理，但任務(wù)三到任務(wù)四的跳躍對(duì)部分學(xué)生偏大。當(dāng)學(xué)生還在為單傳感器程序焦頭爛額時(shí)，立即引入雙傳感器和“否則如果”，導(dǎo)致有些小組應(yīng)接不暇。心里當(dāng)時(shí)就想，是不是該在這里插入一個(gè)更扎實(shí)的‘單傳感器調(diào)試成功’分享會(huì)，讓成功組分享經(jīng)驗(yàn)，樹立信心，再平穩(wěn)過渡到進(jìn)階？鞏固訓(xùn)練的分層設(shè)計(jì)滿足了不同學(xué)生需求，“程序醫(yī)生”活動(dòng)尤其受歡迎，讓學(xué)生在找別人錯(cuò)誤中鞏固了正確概念。??（三）學(xué)生表