无人驾驶设计师

 

【学科核心素养】

1. 信息意识：使用编程软件来模拟设计无人驾驶小车。提出设计方案，根据不同情景进行分析，在探究过程中将大任务逐渐分解成依次解决的小问题。

2. 计算思维：使用编程软件进行模拟设计，能够根据不同的需求选择不同解决方案，通过分解问题来提高解决实际问题的能力，在实践中不断完善脚本。

3. 信息社会责任：对掌握一门计算机语言，能具备积极的学习态度、理性的价值判断能力和负责的行动能力。

4. 数字化作品与创新：结合生活实际，添加更多元素设计不同的功能以应对各种路况，在设计中尽可能考虑复杂情况，不断打磨优化。

【课程纲要要求】

能使用软件，结合生活中的具体问题，体验算法思想及其意义，初步了解算法。知道算法的多样性，能有意识地设计与改进算法，优化问题解决的方案。

能结合生活中的实际问题，进行算法分析，选择程序结构，并编写程序解决问题。能读懂简单的程序，知道程序表达的基本意义，会测试与调试程序。

【教学内容分析】

本课是五年级赛车游戏的改编内容，主要学习任务是用侦测模拟“传感器”，通过条件语句对“传感器”的返回值进行判断，设计并制作无人驾驶小车。涉及的知识点有：重复执行控件、颜色侦测、条件判断、计时器。为了让学生在兴趣中更好地掌握，根据课本的教学目标可将教学内容分成四部分：第一部分分析设计任务，理清要解决的问题。第二部分编写脚本，用侦测和判断控件设置“传感器”，第三部分完善优化，加入计时功能，不断完善小车脚本。最后拓展部分，引导学生思考更多路况可能，为小车设计更多功能。

【学情分析】

教学对象为小学五年级学生，为了最大程度帮助学生在已有的认知基础上，更好地将各知识点汇集起来完成任务，采用“任务驱动法”来组织教学。学生在教师创设的生活情境中分析实际问题，在完成任务的过程中掌握知识点。通过任务驱动和学生自主探究，组织学生设计制作无人驾驶小车，通过该任务分解让学生尝试各种控件的应用技能与方法，以交流合作激发创新热情。

 

【教学目标】

1. 运用侦测和判断控件，设置“传感器”，使赛车能从起点驶向终点。

2．根据不同车道，分析选择合适的侦测控件，通过知识迁移实现小车无人驾驶。

3．通过分析影响无人驾驶小车稳定性的因素，尝试改装赛车稳定提速。

【教学重难点】

重点：理解侦测的意义。

难点：巧用条件判断。

【教学策略与手段】

教师创设情境，用实际问题激发学生的兴趣。以师生对话和任务驱动法抛出知识需求，让学生自主探究，从而激发创新动力。

【教学环境】

教学课件、学生学件、视频资源、计算机教室、教学广播系统。

【教学过程设计】

一、创设情境

师：（展示视频）这辆汽车没有司机就能跑，你知道这是怎么回事吗？

师：原来这是无人驾驶汽车（出示课题），如果是你来设计模拟无人驾驶汽车，你认为它应该具备哪些基本功能？

出示本课的三个任务：跑起来、会转弯、稳又快。

【设计意图】创设无人驾驶汽车情境，通过师生对话激发学生参与设计无人驾驶小车的兴趣。

 

二、知识新授

     （一）跑起来

师：要想设计无人驾驶小车，你需要什么素材？预设生：场地、小车

师: 打开桌面上的场地文件，你认为无人驾驶第一步实现的功能是什么？  

预设生：跑起来。

师：下面我们用这个最简单的直线车道来测试这个功能。

从哪儿跑到哪儿？从蓝线出发开到终点小旗结束。

学生完成任务一：让小车自动从起点驶向终点。

师：点击绿旗，小车需要手动拖回原位，还要添加什么控件？

学生添加初始化脚本。

师：小车没有停止，我们需要添加什么控件可以让小车碰到终点停止？

学生完善程序添加侦测终点脚本。

【设计意图】根据问题分析分析情境，理清需要的角色和关系，确定角色初始状态，培养学生分析问题的能力。 

 

（二）会转弯

师：切换车道2测试小车，出现了什么问题？

分析车道2出现两个转弯，先左转后右转，小车无法辨别路况变化。

现实生活中无人驾驶汽车是如何实现自动识别路况的呢？它靠的的是车子上安装的各种传感器。（传感器）那现在我们就要为小车装上虚拟传感器。

师：感知左右至少需要几个传感器？你认为在哪里装上传感器比较合理？

【设计意图】师生共同探讨传感器位置和形状，在讨论中感受传感器在无人驾驶中起到的重要作用。

师：切换小车造型2，点击绿旗，观察调试结果完成学习单第二项填空。

出示表格分析转弯原理，结合图纸分析选择侦测控件。

为小车添加脚本，使小车实现自动右转。

师：接下来小车遇到了左转，你能根据右转添加左转脚本吗？

学生完成任务二：实现小车弯道行驶。

【设计意图】引入“侦测+判断”模拟传感器判断小车行进方向，利用侦测和条件语句实现任务三。

 

（三）稳又快

师：切换车道3，你的小车能实现无人驾驶吗？如何让小车开得更快？速度过快会怎样？说明小车要稳又快，且稳更重要。

怎样判断谁的小车稳？怎样判断谁的小车快？

让我们添加计时器来比一比。

师：请大家思考小车行驶的稳定性与哪些因素有关？

生预设：与速度、旋转角度有关。

师：请同学们调试小车参数，将实验记录填在学习单里，找到你的最快速度！

任务四：添加计时器为小车计时，调试小车不断提速。

【设计意图】通过前面学习的“侦测+判断”控件，在原有基础上增加侦测左转弯控件，实现无人驾驶小车完成第三车道的功能。

（五）拓展任务

在实际驾驶过程中会遇到很多突发状况，我们考虑设计时要考虑到最复杂的情况，这样不断打磨完善才会有优秀的设计作品。你可以利用老师给的素材为无人驾驶设计出更多新颖功能吗？请你为小车设计传感器并添加脚本！

任务五：为小车设计更多传感器以应对不同的路况。

 

三、总结提升                        

通过今天的学习，同学们模拟设计了一辆无人驾驶小车。无人驾驶的实现关键在于传感器侦测路况做出反应，你能说一说我们用了哪些判断控件吗？另外同学们还根据老师给的素材为小车设计了许多新颖的功能，老师这里有一辆来自金陵汇文小学的无人驾驶消毒车，疫情期间它可以为校园自动消毒。课后也请同学们思考你还可以为你的无人驾驶小车设计什么功能，老师期待你的作品！

四、板书设计

无人驾驶设计师