《循迹机器人中的灰度传感器》信息化课堂教学设计
范昭君
摘要：本文以《循迹机器人中的灰度传感器》作为项目实施的载体，从教学模式、教学目标、教学手段、教学内容、教学方法和教学整体设计过程等方面阐述了该项目的整体实施过程，其主要教学特色是采用课程教学网站、蓝墨云班课教学平台、微课视频、动画模拟等多种信息化教学手段，在课堂设计中突出学生的主体作用，采用小老师讲解重难点的方式，激励学生学习的兴趣。教学评价方面，采用手机和网络平台，实现教师点对点评价、学生投票互评等多种评价模式，更加有效地对教学过程进行监控和评价。
关键词：信息化课堂教学设计；翻转课堂；微课视频
《机器人制作与编程》以创意之星机器人为项目实施载体，采用一体化教学模式，将理论教学与实践教学融合。本次选取一节课《循迹机器人中的灰度传感器》（45分钟）作为信息化课堂教学进行设计与研究。与传统的教学相比较，本节课程的设计既有以下特点：（1）提高学生课堂参与度，调动学生自主学习能力；在课堂教学过程中促进学生的自主学习能力，小组同学协助学习能力以及以学生为主体的教学模式的完美融合；（2）学生获取信息的方式更加多样化，例如：课程学习网站、蓝墨云班课上发布的学习资料、微课、互联网等等，促使学生成为学习的主导者；（3）在课堂上测试课堂的学习要点，及时解决学生的困惑；（4）信息流动性、完整性好，能双向交互。
1课程教学模式
《机器人制作与编程》课程遵循“工学结合、行动导向”及“教、学、做”一体化模式，通过基于工作过程一体化的教学模式，“以项目为主线、以任务为引领，以情境为依托，以学生为主体、以教师为主导”，将“师傅带徒弟”的教学方法与“老师教学生”的教学方法完美融合，形成以学生为主体、学生自主协作、发现解决问题的新型教学模式，不仅极大地提高了课堂效率，也极大地调动了学生学习的积极性。
課程在2个学习情境下又设置多个子情境，子情境中分若干任务。采用‘抛锚牵引”式布置学习任务，由教师提供解决问题的线索，引导学生自主学习知识，克服困难，完成任务，在学习过程中获取乐趣。学生在完成任务时，团队一般由2～4人组成，协作学习。针对任务采用张贴法、头脑风暴法等多种形式各抒己见，共同讨论研究解决问题的办法，提高学生任务完成的参与度，加深学生对问题的理解，完成任务后，由企业专家在线点评，做到理论联系实际，实验室与工厂实际的有机结合。整个教学以赛促学，鼓励学习好的学生参加中国机器人大赛，在真实比赛中，加深理解。在一体化教学过程中可以直接反映出学生的学习效果。通过“双元教学监控，多元考核评价”，可以全面综合的对学生的“知、能、技”进行综合客观的考评。
2教学设计思路
2.1教学内容
《循迹机器人》是《机器人制作与编程》课程里智能机器人部分的第一个项目，项目实施主要包括2个阶段：第一阶段是机器人结构搭建，旨在提升学生机器人总体结构设计及软件熟悉等方面；第二阶段是循迹机器人项目，侧重点为灰度传感器的工作原理、基本特性、查询、传感器的安装及循迹策略的设计。
2.2教学目标
本节课程的知识目标是：（1）掌握灰度传感器的概念；（2）掌握灰度传感器的组成；（3）掌握灰度传感器的工作原理。制定的技能目标是：（1）具有传感器查询能力；（2）具有传感器安装的能力；（3）具有循迹机器人总体策略设计的能力；（4）具有northstar软件使用的能力；（5）具有软硬件联调的能力；职业素养目标是：（1）使学生具有团队合作能力；（2）培养学生收集信息的能力；（3）培养学生协作沟通的能力。
2.3教学方法
在教学内容的实施方面主要采用以下6种教学方式：
（1）自主学习法
通过在课程学习网站、QQ群文件里上传的课程预习资料及测试题，让学生利用互联网、蓝墨云班课教学平台等多种方式自主学习，寻找问题的答案及解决办法，然后小组讨论得出结论。上课过程以学生为主体，通过学生讲解及提出的问题，逐个解答，引导学生，完成设计任务。
（2）头脑风暴法
课程任务的引出、项目的计划等都大量运用头脑风暴法，调动学生的积极性，引导学生参与到项目中，有效提高教学效率。
（3）任务驱动法
课程设置以传感器的概念、组成、工作原理及基本特性为主线，以任务为导向，以学生为主体，以机器人为项目实施载体，通过视频引入激发学生学习兴趣，分析视频，明确任务目标；通过完成任务的具体实践，调动学生的学习积极性；通过项目的实施，学生既学会了实践技能，又掌握与此相关的理论知识。
（4）现场教学法
该项目的教学在工业机器人实训室进行，以创意之星套件为研究对象，以学生活动为主体的教学方法。培养学生的主动性，激发学生学习的积极性。
（5）对比分析法
指导每组学生将其设计结果现场演示，在场学生提出问题，组员解答，相互学习，加深学生对该项目的理解，为进一步优化指引方向。
（6）分数激励法
考核成绩是将教学质量提高的重要手段，能够很好的激发学生的学习积极性。因此，在课程教学过程中，对表现优异的小组和同学适当加分，对积极回答问题并正确的同学加分，对有创新点的同学加分。
3教学过程设计
3.1课前准备
在课前要求学生通过课程网站和蓝墨云班课教学平台，自学并了解：（1）复习回顾上节课搭建机器人的基本机构；（2）学习灰度传感器的基本原理；（3）完成课前预习测试；（4）本节课程的教学重点及难点；（5）采用预习视频《循迹机器人》，使学生提前对教学项目有一个形象具体的认知。
3.2课程实施
本节课集体教学过程中的实践分布具体为：复习分享（6分钟）→新课引入（8分钟）→知识要点（8分钟）→任务实施（14分钟）→总结拓展（4分钟）。
3.2.1复习分享
在课前要求学生通过课程网站和蓝墨云班课教学平台给学生发布了预习资料和预习任务，通过网站查看预习用时及预习效果，在课堂上，每组学生提出预习中存在的问题。
3.2.2新课引入
通过播放‘百度无人驾驶汽车”的新闻报道，引出本次项目的主要任务及循迹机器人现实生活中的应用。帮助学生清晰任务要点，激发学生学习的兴趣。给出实验室中搭建的循迹场地，播放上届学生优秀作品视频：循迹机器人，并分析循迹任务，让学生明确任务目标。
3.2.3知识要点
本次课程的重点内容采用翻转课堂的教学方式，知识要点（灰度传感器的概念、灰度传感器工作原理）由学生扮演小老师讲解，小老师讲解完后，老师指出存在的问题，并总结灰度传感器的特性。最后通过翻牌游戏完成课堂小测。
3.2.4任务实施
本次课程的教学任务主要有三个，都是由蓝墨云班课教学平台发布的，任务一是传感器的查询，学生自主学习平台的微课视频，完成传感器查询任务。任务二是指导学生根据PPt完成传感器的安装；任务三是设计循迹策略，编程，编译下载运行，调试循迹机器人。
3.2.5总结拓展
学生完成教学任务后，上传至微信平台，微信连线企业专家进行作品点评，指出项目实施过程中存在的问题，教师对项目进行总结。学生、老师通过微信公众号投票窗口，选出今天的优秀组员及优秀团队。
3.2.6教学总结
总结本节课内容，通过移动教学平台布置本节课后作业，在课程学习网站和移动教学平台发布下节课预习任务。
4总结
《循迹机器人》是《机器人制作与编程》课程里智能机器人部分的第一个项目，项目实施主要包括2个阶段：第一阶段是机器人结构搭建，旨在提升学生机器人总體结构设计及软件熟悉等方面；第二阶段是循迹机器人项目，侧重点为灰度传感器的工作原理、基本特性、查询、传感器的安装及循迹策略的设计。该项目知识点较多，内容相对比较繁琐，因此，需要小组同学的明确任务分工，也需要组员及时交流和沟通，这一切都是保证项目正常进行的有力条件。
本次课程教学设计特色有以下几点：
（1）课题典型，目标明确：以学生实际情况出发，针对传感器基本原路理论性较强的环节，通过项目化教学，从原理到选取再到应用，通过多种手段，使其加深理解并掌握。
（2）教学设计新颖：通过视频播放激发学生学习兴趣，通过多种教学方法结合使用，掌握循迹机器人传感器的原理、安装及应用过程，教学过程完整。
（3）信息化资源使用：微信互动、公众号、QQ群、课程学习网站、多媒体演示、视频播放及做游戏相结合，学习氛围轻松有趣，寓教于乐。
