家长与教师指南

第 5 周：让机器人作出反应

课时长度：70 至 85 分钟

学习目的

这是编程的重头戏周。学生要把第 4 周的传感器和第 3 周的顺序结构，跟循环和条件组合到一起，让机器人能自己作出反应。他们会学到：循环负责重复步骤，无限循环会一直重复到有人叫停，而「重复直到」循环则一直跑到某个条件变成真为止。他们还会认识条件和布尔（真/假）判断，然后用「如果」和「如果/否则」来选择动作。他们要编写避障程序：循环、读距离传感器，一旦有东西靠近就转弯；还要探索循线，通过查看光线或颜色传感器来调整方向、始终压在线上。

预期的学生成果

这一周结束时，学生将能够：

说明循环、无限循环和「重复直到」循环各自是怎样重复步骤的
把条件描述成一次非真即假（布尔）的判断
用「如果」在条件为真时才执行步骤，用「如果/否则」在两个动作之间作选择
用循环读取距离传感器，并在有东西靠近时转弯，从而编出避障程序
说明循线是怎样不停查看光线或颜色传感器，来调整方向、始终压在线上的

建议的节奏

About 70 至 85 分钟. Adjust to your group - these are guides, not limits.

步骤	重点	分钟
循环与条件	循环、无限循环、重复直到、条件、布尔值、如果，以及如果/否则。	18 min
避障程序	循环、读距离传感器，并用「如果/否则」在近了时转弯。	20 min
预测遇墙时的反应	先预测机器人碰到墙会怎么做，再动手验证。	6 min
反应可靠性测试	跑三次，并记录机器人有没有避开障碍物。	8 min
循线探索	用光线/颜色传感器配合「重复直到」和「如果」，让机器人压在线上。	18 min
知识检测	关于循环、条件和作出反应的五道题。	8 min
反思	写一写「如果」和「如果/否则」的区别，以及为什么作出反应离不开循环。	7 min

开始之前

场地布置

为每位学生或每组打印规划页、「如果/否则」决策卡和反应测试记录表。
走套件路线的：先充好电，装上距离传感器和光线或颜色传感器，并布置一个小型障碍赛道和一条胶带线。
走模拟器路线的，在每台设备上打开障碍赛道和循线两个任务。

提前准备

自己先把避障套路编一遍，好摸清你手上这个传感器适用的「靠近」值。
用你真正要用的那卷胶带和那块地板，核对光线/颜色传感器在线上和离线时的读数。
提前把不插电路线用的「一直循环」「如果」和「如果/否则」卡片剪好。

材料

积木程序规划页（可打印）(套件, 模拟器, 不插电)
「如果/否则」决策卡片组（可打印）(套件, 模拟器, 不插电)
反应测试记录表（可打印）(套件, 模拟器, 不插电)
一套带距离传感器和光线或颜色传感器的可编程机器人套件(套件)
纸箱或书本，用来搭一个小型障碍赛道(套件)
浅色地板上的深色胶带（或者印出来的线），用于循线(套件)
装有浏览器模拟器的电脑或平板(模拟器)
程序卡片（一直循环、如果、如果/否则、前进、转弯、读传感器、停），以及地板网格或一条胶带线(不插电)
一位同伴来扮演机器人，照着卡片行动(不插电)

安全

caution会作出反应的机器人会自己改变方向，所以它行驶时，让手指、头发和宽松的衣服远离转动的轮子。(套件)
caution把胶带线和障碍赛道的道具都贴平放稳，并清空地面，免得运行时有人绊倒。(套件, 不插电)
info常常保存你的积木程序，免得刷新浏览器时把成果弄丢。(模拟器)

完整安全须知

Review these once with your group. They apply across the whole course; the notes above are what matters most this week.

Batteries and circuits套件

Use only appropriate low-voltage educational equipment - no wall outlets and no household batteries wired by hand.
Never connect a battery's two terminals directly to each other.
Stop right away if a motor, wire, or battery becomes hot, and tell an adult.
Disconnect the power before changing wheels, motors, or other mechanical parts.

Motors and gears套件

Keep fingers, hair, jewelry, sleeves, and loose clothing away from moving gears and wheels.
Do not force a stalled motor that has stopped turning - switch it off and find out why.
Make sure moving parts are secured before you run a test.

Moving robots

Test on the floor, not on a table where the robot could drive off an edge.
Keep robots away from stairs, roads, water, pets, and people's feet.
Use a clear, open test area.
Always include a safe-stop behavior so the robot halts when the job is done or something is in the way.

Tools and materials套件, 不插电

Ask an adult for help with cutting or any sharp tools.
Use safe classroom materials - no sharp, toxic, or breakable items.
Never launch or swing an attachment toward a person.

怎样组织这节课

1.动手编程之前，先借助第 1 周的「感知、决定、行动」循环，讲清楚循环、无限循环与「重复直到」的区别，以及条件（真/假）。
2.带着全班一起搭出避障套路（一直循环、读传感器、如果/否则），然后让学生两人一组去改造它。
3.做预测和三次反应测试，让学生明白「会反应」讲的是可靠性，而不是碰巧成功的那一次。
4.把循线当作一种不停查看、不停修正的行为来探索；机器人会扭来扭去，别指望笔直。
5.以知识检测和反思收尾。

常见误解

「机器人只要查一次就行了」：没有循环，它只会反应一次，之后就不再有任何回应。
「如果/否则会把两支都执行」：它只会执行为真的那一支，或者为假的那一支。
「转得越大越跟得住线」：大幅修正每次都会冲过头；小幅、频繁的修正才管用。
把传感器数字和条件混为一谈：传感器给的是数字，条件把它变成真或假。

可以问的问题

循环在哪里？是什么让它停下来的？
这里的条件是什么？它什么时候为真？
机器人在「否则」那一支里做什么？它为什么需要这一支？
机器人是怎么知道自己偏离了线的？

课堂与分组的调整

降低难度

给学生一个几乎写好的程序，只把「如果/否则」留空，他们只需要填上「转弯」和「向前走」。

提高难度

让学生用嵌套的「如果/否则」把两种行为合到一起：既沿线行驶，又要避开压在线上的一个障碍物。

小组与全班

In pairs or small groups, give each student a role that rotates - driver (builds or types), navigator (reads the plan), and recorder (fills the worksheet) - so everyone participates. For a whole-class demo, run one shared robot or simulator on the board, have students predict together, then let groups repeat it on their own path. Groups can also mix paths: one builds on the kit while another checks the same idea in the simulator or unplugged, then they compare results.

有器材与无器材说明

Every activity this week runs three ways - all three teach the same core idea, so pick whichever fits your room. No specific product is required.

套件

积木程序规划页（可打印）
「如果/否则」决策卡片组（可打印）
反应测试记录表（可打印）
一套带距离传感器和光线或颜色传感器的可编程机器人套件
纸箱或书本，用来搭一个小型障碍赛道
浅色地板上的深色胶带（或者印出来的线），用于循线

模拟器

积木程序规划页（可打印）
「如果/否则」决策卡片组（可打印）
反应测试记录表（可打印）
装有浏览器模拟器的电脑或平板

不插电

积木程序规划页（可打印）
「如果/否则」决策卡片组（可打印）
反应测试记录表（可打印）
程序卡片（一直循环、如果、如果/否则、前进、转弯、读传感器、停），以及地板网格或一条胶带线
一位同伴来扮演机器人，照着卡片行动

疑难排查

这一周活动中常见的问题，以及可以试试的办法。

机器人直愣愣地撞上障碍物套件Try: 检查那个「如果」是不是真的在读传感器，以及当墙就在正前方时，你设的「靠近」值是不是比读数更大。
机器人在原地打转，停不下来套件Try: 你的「靠近」值可能太大了，导致它总觉得旁边有东西；把它调小，或者在「否则」里加一小段前进。
机器人开出了网格，或者撞进墙里模拟器Try: 确认读传感器和「如果/否则」是放在循环里面、而不是循环后面，这样每一步才会检查一次。
机器人只会转弯，从来不往前走模拟器Try: 把前进放进「否则」那一支，这样前方畅通时它才会往前开。
「机器人」作弊，直接绕着障碍物走不插电Try: 提醒他机器人只能照卡片来；必须真的去判断那个条件，再按判断结果行动。
机器人忘了要一直判断不插电Try: 「一直循环」那张卡的意思就是每次都要回到最上面；每做完一个动作就指一下那张卡。
机器人一上来就跟丢了线套件Try: 重新核对在线上和离开线时的读数，把阈值定在两者之间；这两个读数必须差得够明显。
机器人在原地打圈套件Try: 把修正的转弯幅度调小；幅度一大，每次都会冲过头。
循环永远结束不了模拟器Try: 检查「重复直到」的那个条件（到达终点格）在这条路径上确实有机会变成真。
机器人渐渐偏离了线模拟器Try: 确认读传感器和「如果/否则」都在循环里面，这样它才会每一步都检查并修正。
「机器人」一路顺顺当当走完了整条线，根本没检查不插电Try: 那是人在提前规划：让他每走一步都停一下，重新判断一次条件，就像循环那样。
「机器人」为往哪边转跟人争起来了不插电Try: 把规则写成「离开线就一律朝线的方向转」，这样就没有猜的余地了。

知识检测参考答案

这里的答案只给成人看；学生活动纸上是不显示答案的。

1. 判断这句话是对还是错。
正确答案：错
原因：错。无限循环会一直重复下去，直到有什么把它停住；它自己是不会结束的。
2. 循环在程序里起什么作用？
正确答案：它把一个或多个步骤重复执行，省得你一遍遍地写出来
原因：循环替你重复步骤，这样机器人不用一段又长又臭的程序，也能反复地做某件事或查某件事。
3. 无限循环和「重复直到」循环有什么区别？
正确答案：无限循环会一直重复到你停掉程序；「重复直到」循环会一直重复到某个条件变成真
原因：无限循环只有在你停掉程序时才会停；「重复直到」循环一旦条件变成真，就会自己停下。
4. 像「墙近不近？」这样的条件，答案只能是：
正确答案：真或假（一个布尔值）
原因：条件是一次非真即假的判断，而只取真或假的值就叫布尔值。
5. 「如果/否则」积木块是干什么的？
正确答案：条件为真时执行一组步骤，为假时执行另一组步骤
原因：「如果/否则」积木块在两个动作之间作选择：条件为真时走「如果」那些步骤，为假时走「否则」那些步骤。
6. 避障是怎么工作的？
正确答案：一个循环读取距离传感器，如果有东西靠近机器人就转弯；否则就往前走
原因：避障就是一个循环：读取距离传感器，并用「如果/否则」在有东西靠近时转弯、在前方畅通时前进。