程序与程序设计之旋转木马 -乐高教育教学设计姓 名卢钦教学主题程序与程序设计之旋转木马所在学校高州二中所教学段高二所属学科计算机授课时数1课时是否同意本教案用于乐高教育教学活动（）是否课程概述：（概括地描述使用乐高教育产品开展课堂教学活动的架构，约200字）1、 开展什么活动？（活动的主题和要解决的问题）活动的主题是旋转木马，要解决的问题是设计一个自动旋转木马，利用程序的三种控制结构，编程控制电机实现启动旋转木马时的匀加速和结束游戏时的匀减速，以及控制木马旋转的马力、圈数等，来完成模拟儿童游乐场旋转木马的任务。2、 达到什么目的？（主要指训练学生的什么能力） 要达到的目的是通过小组合作培养学生团结协作的能力，通过自由的搭建激发学生创新的能力，通过编程的学习锻炼学生的逻辑思维和自主探索学习的能力。3、 基于什么理念和方法的考虑？基于乐高“做中学”的教学理念，和乐高“4C”教学方法，以及“5F”教学理论来进行课程设计和教案编写。4、其他思考 课堂实践器材采用的是乐高头脑风暴教育机器人EV3套装，主要是由于该器材简单易用，学生上手快，再加上积木式结构，图形化编程，可扩展性好，便于学生在课堂上开展方案构思和系统设计。一、 结合课程标准简述本节课学习完成后所要达到的具体教学目标：1. 教学内容：（结合教材与学科内容的知识点） 基于乐高头脑风暴教育机器人，让学生尝试进行游乐场旋转木马系统的设计，体验程序的三种控制结构：顺序结构、选择结构、循环结构，体验如何利用齿轮传动及加减速，体验如何编程控制电机匀加减速，体验如何控制电机转动时间和圈数。2. 课程标准：（参照2011版） 广东教育出版社出版普通高中课程标准实验教科书信息技术（选修1）算法与程序设计第一章揭开计算机解决问题的神秘面纱1.3程序与程序设计语言。本节课的课标为：了解程序的三种控制结构：顺序结构、选择结构、循环结构的执行过程，了解如何把三种控制结构组合起来，在什么情况下适合使用什么结构。3. 教学目标（建议设置多维教学/学习知识目标与能力目标）：知识与技能：学生通过本堂课的学习，了解程序的三种控制结构，会画程序流程图，能够形成初步程序设计的方案；学生使用乐高头脑风暴教育机器人，尝试进行旋转木马系统的设计，加深对程序控制结构的理解，体验如何利用循环结构去完成重复的动作，如何设置循环条件，体验出现突发情况的时候，如何利用选择结构作出判断，并选择合适的应急方案。过程与方法：让学生亲历旋转木马系统设计的一般过程，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力；通过“做中学”的方法，将理论教学与实践活动有效的结合起来，充分调动学生的课堂积极性，激发学生的创新精神和创造能力。情感、态度、价值观：通过旋转木马设计的全过程，让学生体验技术问题解决过程中的曲折与艰辛，培养学生敢于克服困难和不折不饶的意志和决心；通过对游乐设施出现突发情况的预想，培养学生善于思考和总结的科学精神，以及随机应变的能力。二、描述教师将如何指导学生开展实践活动1实践活动引导（设计若干启发性问题来引导学生开展活动）：本案例以游乐场追忆童年作为情景，激发学生兴趣，引导学生运用所学知识去设计一个旋转木马的，在这个过程中，充分调动学生开展课堂讨论、小组合作、设计和反思等实践活动。2实践活动组织（考虑如何激发学生合作学习、自主学习、和人人参与的积极性）： 本案例是基于任务的教学模式，通过让学生完成任务的过程中，激发学生以小组为单位开展分工合作，充分调动学生的学习积极性，以及通过合理的分工，让每个学生都参与其中，都能在课堂上体验成功和收获的喜悦！3实践活动准备（考虑学生开展这项活动需要不需要进行课前辅导，例如熟识学科内容，调查研究，包括使用英特网，等等）： 在本堂课之前，要组织学生进行乐高头脑风暴教育机器人的使用培训，通过2到3次培训，让学生掌握乐高机器人的基本使用方法；为了帮助学生充分的了解系统设计的相关知识，还要让学生利用课余时间，上网查找相关的资料，为课堂上的设计活动做好知识的储备！4处理差异学生的策略（提出针对超前学生和滞后学生的个性化教学措施，确保人人参与活动）： 本堂课学生的分组至关重要，将学生每23个人分成一个小组，小组人数不能超过3个，否则达不到相应的学习效果，小组成员的搭配也很重要，超前学生和滞后学生一定要合理的搭配，这样在进行小组分工学习时，小组成员之间能够互帮互助，每个人都有自己的工作和任务，比如：1个同学编程，1个同学测量场地，另1个同学测试机器人，这样每个人都能参与其中，在课堂上都有收获！三、利用学情调查问卷分析学生的学习习惯、心理特征、知识结构，在此基础上分析活动设计的趣味性和难易度： 1. 学习习惯：学生平时习惯了按照书本的内容学习，而且学校没有合适的器材进行实践活动。但乐高机器人能帮助他们跳出书本的框框进行实践活动，这些对于学生来说是极富吸引力的。学生自己设计并实施实验探究的机会不多，这次全部由学生自己动手完成探究是很有挑战性的。2. 心理特征：学生在高二阶段，对新鲜的事物都有很大的好奇心，容易接受新的事物和知识，是学习如何进行科学探究的最好时期。3. 知识结构：由于有前面的学习基础作铺垫，学生对旋转木马并不陌生。因此这节课更注重学生的自主探究、反思、创新。4. 活动趣味性：a.学生能通过自己的测量、编程来控制机器人，会很有满足感。b.学生能在众人面前演示自己旋转木马，会很有成就感。5. 活动难易度：a.学生们对程序控制结构已有一定的了解，对于如何在适当时候使用这三种结构的相关知识，学生们都能很快理解。b.搭建旋转木马、编程控制电机匀加减速是顺利完成任务的关键，这需要学生注重团队的分工与合作，还要细心、耐心。 四、教学过程（按照教学步骤和相应的活动序列进行描述，要注意说明各教学活动中所需的具体资源及环境）Connect环节（联系学科内容和现实世界引入活动任务）思考与分析老师通过当前的热点话题，回顾程序控制结构的相关知识，作为本堂课前的一个小复习；然后通过设置一个生活中的实际问题，引起学生思考，并激发学生迫切想要运用所学知识去解决这个实际问题的兴趣和热情，从而引出这堂课的主题，旋转木马的设计与实施。通过联系现实导入教学内容，有如下方法：任务导入、情景导入、经验导入、视频导入、时事热点导入等，我在本堂课中采用的是任务导入和情景导入。活动过程设计教师活动学生活动设计意图资源及环境师：同学们，你们小时候有没有去过游乐场呀？你最喜欢、记忆最深的游乐设施是什么？播放游乐场各种游戏的视频师：老师呢，小时候也特别喜欢去游乐场，现在也常常带着儿子去游乐场，不过作为一名计算机老师，我除了关注游乐场之外，我还想知道游乐场里面的设施是怎样设计出来的，你们能不能帮一下老师呢？师：好，这个主意不错，那么我们就利用我们所学的知道，设计一下旋转木马，但是这个旋转木马该如何设计呢？师：同学们，那我们一起来讨论一下，旋转木马设计的一般思路！生：(异口同声)有啊！(七嘴八舌)旋转木马、碰碰车、卡丁车、摩天轮生：(表情激动的)我们能帮老师设计一个游乐场，我要设计碰碰车我要设计过山车我要设计旋转木马（学生们全都摩拳擦掌、跃跃欲试）生：额通过追记童年的快乐时光，将学生的注意力吸引回课堂上。引出今天这堂课的主题。制作好课件游乐场游戏视频Construct （指导学生搭建作品）思考与分析教师通过设置问题，引导学生进行讨论，让学生明白在旋转木马的设计中，设计分析是一个很重要的环节；通过让学生画出程序流程图，以及分组讨论，让学生进一步领会三种程序控制结构，让学生能够贴合实际需求，选择最合理的控制结构；最后通过让学生动手实践，包括搭建旋转木马、编写程序、调试机器人，体验旋转木马设计的全过程。活动过程设计教师活动学生活动设计意图资源及环境师：同学们，我们在进行旋转木马的设计时，需要考虑哪些因素呢？老师展示“旋转木马设计的思维导向图”师：我们在设计旋转木马时，要从以上几个方面进行分析，考虑问题要周全。接下来，我们可以开始设计旋转木马的方案了吗？师：可以，但是我们还需要考虑一个重要的问题，加速选择哪种控制结构？选择结构还是循环结构？师：这个要根据实际问题，具体分析，确定选择哪一种控制结构。接下来，我们一起来分析一下，这两种控制结构。师：首先我们来看一下旋转木马，请大家对照自己的学案，画出旋转木马的程序流程图。师：好，下面请同学们来回答一下这几个问题！老师指导学生活动，并与学生交流。（学生回答问题）生甲：应该使用几号的齿轮？生乙：如何改变齿轮的方向？生丙：如何控制电机加速？生丁：如何控制电机转动时间、圈数？生戊：在控制电机加减速的时候，应该使用什么控制结构？生己：如何选择设备和元件生：嗯生：那究竟是选择结构，还是循环结构呢？转木马的程序流程图学生分组讨论学生回答问题生：明白了！学生开始测量数据，编写程序，调试机器人，完成今天的任务。学生反复测试旋转木马，调试程序，不断优化。引导学生分析旋转木马设计的一般思路通过思维导向图理清学生的思路。学生通过画旋转木马程序流程图，理解旋转木马的工作流程。学生通过分组讨论，理清设计思路。让学生明确这堂课的设计目标和要求。学生分组活动学生分组活动制作好ppt课件提前设计好学生学案学生学案准备制作好ppt课件提前布置好旋转木马；搭建好机器人和电机结构；常用测量工具准备。Contemplate (引导学生评价和反思实践活动的成果)思考与分析通过让学生上台来讲解和演示所设计的机器人旋转木马，让学生自己反思设计过程中所遇到的一些问题，以及针对这些问题如何去寻求解决的方案，使学生在“做中学”的过程中，进一步加深对程序控制结构的理解；通过采取老师和同学提问，小组成员答辩的方式，培养学生善于反思和总结的科学精神，以及逻辑思维能力。活动过程设计教师活动学生活动设计意图资源及环境师：同学们，布置给大家的任务都完成了没有？老师展示ppt师：同学们，接下来请各个小组按照ppt上面所列的问题，准备5分钟的发言，待会儿依次上台来，讲解你们所设计的系统，并演示旋转木马。在学生讲解完后，老师给予掌声鼓励。在学生演示完后，针对演示过程中，出现的一些问题，老师进行提问。在所有的小组完成了讲解和演示之后，老师要进行总结。师：同学们，今天的任务，大家都完成得非常出色！师：老师很高兴，在今天大家所设计的旋转木马中，选择最合适的控制结构来完成任务，无论是启动初期的匀加速，还是游戏结束时的匀减速都做得非常好，设施非常安全！师：同学们，今天这堂课的任务就到这里了，下面请同学们完成对自己以及组员的评价！生：都完成了！学生分小组，依次上台讲解，并演示旋转木马。在学生讲解完后，其他小组同学给