基于Makecode+Micro：bit平台的 人工智能教学尝试

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　　闽教版六年级下册机器人部分教学内容受硬件条件影响，基本以理论教学为主，不能让学生深刻体验人工智能的魅力，而MakeCode软件平台与MicroBit硬件结合，是一个简单可行的实践方案。MakeCode是由微软开发的一款面向青少年的图形化编程语言，平台开源，只要电脑连接互联网，就可以开展编程教学活动。而Micro：bit是由BBC公司推出的微型电脑板，这块板上集成了LED、磁力与加速传感器、蓝牙，还预留连接环孔跟外接设备相连。笔者根据多次反复比较，最终决定选用以Micro：bit为核心的Kittenbot硬件套装进行教学实践探究。下面笔者以《机器人的大脑》一课为例谈一谈基于Makecode+Micro：bit平台的教学尝试。
　　● 基于学情的目标制定
　　《机器人的大脑》是闽教版小学信息技术六年级下册第9课教学内容。学生经过前半学期对Scratch编程语言的学习，已经初步具备了Scratch图形化编程基础，初步了解了程序的基本结构。在第8课学生了解并组装了带有电机和传感器的简易机器车，了解了MakeCode平台各模块指令，能编写简单的程序。本课以声音控制机器人为例，分析机器人的工作过程，让学生明白外部信号如何在计算机里表示，机器人对接收到的信号是如何进行处理并做出反应的。
　　● 基于需求的课前准备
　　根据课堂活动需求和学校现有条件，将班级学生以6人为一组编排成学习小组，确定学习组长和成员分工。课前准备上节课装好的8台机器车（装有声音和超声波传感器），制作声控小车工作流程的微课，将Makecode离线编辑地址制作成网页快捷方式（https：//makecode.microbit.org/），提供扩展包地址（https：//github.com/KittenBot/pxt-powerbrick）备准一个学习包（主要提供学生从软件平台中找到相应的模块指令，如图1所示）。
　　● 基于探究的教学活动
　　1.导入（5分钟）
　　师（手上拿一台装有声音传感器的机器人小车）：今天，我们一起来玩一个游戏。一、二大组的同学先跟老师来练习一下节奏，拍一下，停一下X 0 | X 0 | X 0 ||;三、四大组的同学换一个节奏，连续不停地鼓掌XXXX | XXXX | XXXX||。请同学们分组用刚才的节奏鼓掌，我们看看屏幕上的机器人小车的运行情况。说说你看到了什么现象？（请学生说，引导说出掌声连续—机器人持续前进—有声音时前进，没声音时停止—声音“驱使”机器人前进）你们想知道机器人是怎样工作的吗？今天，我们一起学习12课——《机器人的大脑》。（出示课题：机器人的“大脑”）
　　导入分析：用手机现场直播机器人的活动过程，改变了以往教师口述导入的理论学习方式，掌声与机器人互动的形式激发了学生的学习兴趣，促使学生对机器人如何工作进行思考，得出最初原始的答案，感性认识为课堂中的理性探究做好铺垫。
　　2.新课——分析机器人工作过程（8分钟）
　　师：想一想，如果刚才我们发出轻微的声音，机器人也会前进吗？（生：不会，要大声）多大声才算大呢？（……）声音传感器可以侦测的范围是0～1023之间，我们需要在这个范围之内给机器人预设一个值，这个预设值是多少呢？（生：50、100、200、300、1000）大家是怎么想的？（生：排除轻微的声音、排除环境干扰声）如果我预先不知道这个值是多少，怎么办？（生：随便设一个值，进行调试）预设了数值，怎么让机器人去判断？（生：把侦测到的声音跟预设值进行比较）能用一句来说吗？（生：如果声音大于预设值，则机器人前进，否则机器人停止）这是我们人类的想法，怎么将它变成机器人的想法？（生：编写程序）这程序就像机器人“大脑”——主控器里的思想。我们编写程序之前也要有自己的思想，就是我想让机器人什么情况下前进，什么情况下停止。这样的想法可以用程序流程图来表达（如图2）。
　　请同学们对照程序流程图，从Makecode里找到对应的指令。请各小组讨论后完成桌面的学习记录单。（每个小组派一个同学来完成学习记录单，集体讨论学习单）声控小车用到了哪些指令？（生：条件、比较、声音强度、电机控制）比较声音大小为什么用“大于”？（生：大于表示侦测到声音大小超过声音预设值就前进，如果用小于，则声音大小为0也会让小车前进）如果发现小车太敏感，侦测到细微的声音就往前跑，怎么办？（生：调大声音的预设值）如果很大声都没反应，可能是什么问题？（生：可能是声音预设值太大了）
　　新课分析：机器人工作过程，即程序流程图的执行过程。分析过程以流程图为核心，探究实现“掌声驱使机器小车前进”这一任务。学生通过探究明白“提出任务—规划过程—尝试实现”的流程，头脑中对课堂任务有了初步的想法。条件比较时，如果学生提出“小于预设值停，否则前进”，那么教师可以引导简单比较不同条件与电机控制的关系。
　　3.小组尝试（12分钟）
　　师：接下来，同学们请在自己的计算机上尝试一下，然后各组讨论推荐一个程序下载测试。如果发现预设值不够准确，继续在刚才那个程序里修改。老师在你们计算机桌面上准备了一个学习包，遇到困难的同学可以打开学习包一起学习。好，现在各小组到老师这边来领取机器人。以小组为单位，打开相应的学习包学习，尝试利用Makecode编写程序。（教师巡视，发现问题拍程序图对比，集中分析）大家来找茬，找出三幅图中典型的错误。（分别是端口错误、声音参考值大小不合适、比较符号不对、电机转速不对）
　　探究分析：小组探究让学生明白，从程序完成到任务实现还需要经过“尝试—调整”的反复实践过程。软件硬件结合，让学生对程序中的错误有深刻的认知，学生编写程序—硬件执行的过程就是人工智能的实现过程。
　　4.拓展创新——拓展包（7分钟）
　　师：未完成的小组可以继续完成声控小车程序。已经完成的小组想一想：这台机器人同时装有超声波传感器，你能尝试用超声波传感器来控制机器人吗？（拓展包准备避障机器人的流程图，学生根据流程图编写程序，教师适当介入）
　　拓展分析：基础任务是从“0”到“1”的教学，只要教师铺垫得当，学生顺利迈出第一步，后面的拓展就是从“1”到“无穷”的过程。
　　5.交流评价（5分钟）
　　抽两个小组说设想，运行机器人，大家评议给分。（其他小组课后评分）
　　学生说自己的机器人是怎樣工作的。（我们做的是声控小车，如果声音大于×××，小车就前进，否则小车停止）（完全实现声控小车设计的小组得2分，初步完成有待改进的得1分;拓展完成避障小车的，根据效果得3分）引导学生讨论各小组机器人的优缺点，提出改进办法。
　　交流分析：交流评价的过程，既是学生回顾反思的过程，也是课堂总结提升的过程。学生通过讨论交流、总结描述、拓展改进，对程序执行过程有了理性的认识，同时，学生逻辑思维能力也得到提升。
　　● 教学感悟
　　通过实践教学，基于Makecode+Micro：bit平台的人工智能进课堂活动取得了良好的成效，激发了学生学习编程的兴趣，学生能积极地参与到课堂教学中，课堂教学气氛活跃，取得了良好的效果。同时，软硬件结合的教学实践也激发了学生的创新意识，学生不再是教师教什么就做什么，而是成为课堂的设计者，在作品中融入了自己的创意和想法。
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