面向未来学校的初中信息技术“高度感知”实践探索
《新一代人工智能发展规划》明确指出，“人工智能成为国际竞争的新焦点，应逐步开展全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育”。机器人课程包含控制器、传感器、机器人设计及程序编写等知识，是涉及学科门类最为广泛的知识载体。它是一门理论和实践紧密结合的课程，强调知识的构建性和系统性，机器人教育是培养提升学生创新思维和综合实践能力的有效途径。因此，机器人教育逐步成中小学开设人工智能和综合实践类课程的首选。
●总体设计
混合式教学是指将面对面课堂教学和基于数字化或网络化的线上学习结合起来，二者优势互补，从而达到教学效率的提升。基于网络技术的虚拟机器人课程教学，能有效整合数字化教学资源，非常适合混合式教学模式。
1.课程目标及内容
为充分发挥机器人的教学育人价值，课程目标从三个维度进行厘定：①掌握机器人基础知识和原理，这里的掌握有三层含义，即正确记忆、正确理解和灵活应用;②在解决场景任务过程中，逐步养成良好的自主学习习惯和运用信息技术解决综合性问题的能力;③增强学习机器人的兴趣和探究问题的热情，体会战胜困难的成就感，树立正确的科学技术观和较强的信息技术创新意识。
《创新课程·虚拟机器人入门与实践》的材料包含10个章节、20个任务场景（如图1），内容由易到难，有理论内容，也有实践练习。
2.混合式教学的构建
（1）教学环境设计
构建基于IRobotQ网络机器人教学软件平台，部署“高度感知”虚拟的物理任务场景，采用CS部署方式，为“高度感知”线上线下教学提供环境支撑。
（2）教学前端准备
前端准备是对学生的学情进行分析，包括学习机器人的态度、学习习惯和已有知识储备等。以虚拟机器人课程第五章“高度感知”场景任务为例，学生学习了“新手入门”“循迹踢球”和“方向”等场景任务，已经熟悉了平台的操作使用，熟悉控制器、驅动电机和常用传感器、设备的连接和控制，能够搭建具备一定功能的机器人和设计控制程序。学生对基于虚拟物理场景的机器人课程有着浓厚的兴趣，有一定的分析、解决场景任务的经验积累，同时也存在不足的地方，如从人工智能的角度进行系统性思维的能力偏弱等。
（3）活动及资源设计
活动设计：案例“高度感知”场景任务是使用海拔高度计设计机器人从两层高的天桥（起点）出发，经过天桥的台阶走到地面终点，即为完成任务，任务场景如图2所示。要求使用机器人部件的数量不得超过100个，得分规则是机器人完成任务用时越短分数越高，得分高者方案优。
资源设计：利用多媒体技术制作微课，如海拔高度计应用、距离传感器应用、程序编写技巧、合理规划路线等视频资源。创建QQ学习交流群，为共享“海拔高度计使用说明和高度感知”学习资料、交流讨论及学习打卡提供便利。
案例设计????“高度感知”教学设计
1.教学目标
知识与技能目标：掌握海拔高度计的功能原理和使用方法;学会使用while条件循环语句。
过程与方法目标：在任务子问题引领下，提升任务流程分析、分解能力;在高度感知任务探索中，掌握利用程序思维方式处理问题的流程方法。
情感态度与价值观目标：设计机器人完成任务，激发学习机器人的兴趣;通过搭建机器人及设计程序，体会编程的思维方式和战胜困难的成就感。
2.教学重难点
重点：利用while条件循环语句，控制机器人行走线路。
难点：海拔高度计和距离传感器的综合设计运用。
3.教学流程（如图3）
4.教学过程
（1）课前：组织学生线上自主学习
①环节1：设计任务，准备资源，发布自学任务。
结合“高度感知”任务场景，设计任务描述及任务要求，准备视频学习资源、课程材料、平台配套的海拔高度计使用说明文档等资源包;通过QQ学习交流群，发布学习任务，共享学习资源包;学生明确任务要求，设计任务方案，搭建下楼机器人，编写控制程序并测试效果。
设计意图：明确任务目标，使用好学习资源是学生有效自主学习的首要前提。教师充分考虑学生的学习特点，设计资源做到精而不泛。策略是将系统性不强的知识内容（如案例中的海拔高度计原理及应用）浓缩为精简文案或短视频，其视频长度控制在3～5分钟，综合性思路方案视频讲解长度控制在10分钟为宜。
②环节2：围绕子问题深入讨论，分解任务。
在学习交流群内，教师依次发布子问题：“机器人从起点到终点需要完成哪些动作？”“怎样让机器人知道什么时候走完第一段阶梯？”“在算法分析中，利用while条件循环指令判断是否结束了第一段阶梯？”“任务中设计机器人需要使用哪些零部件？”“海拔高度计有哪些功能属性及常应用于哪类场景？”引导或邀请学生参与讨论，并在学习群内提出自己的疑问或分享学习体会。
③环节3：积极引导，打卡线上任务。
完成机器人设计并测试其任务完成度，填写设计方案表，记录困惑与收获并提交，完成自学打卡。
设计意图：教师