B7:E教中国·STEAM课程 上一版 下一版

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国内统一刊号:CN32—0019
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第334期 总第5481期 2017年09月19日 星期二
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基于STEAM理念的机器人课例系列——智能闸道
来源:主讲人:刘月华 专业指导:王振强 作者:主讲人:刘月华 专业指导:王振强 发布日期:2017-09-19 09:12:39

设计依据
本课“智能道闸”是基于项目学习开发下的开放性实践课程。课程注重学生自主探究,关注文档的记录与交流的分享,以生活中常见的事物为主线,通过规划设计、自主探究、展示记录、多元分享等环节,让学生经历设计并制作机器人的过程,培养学生运用新媒体技术辅助学习的能力。
课例特色
本课从学生生活经验和已有知识背景出发,通过分析道闸功能,让学生建立机器人硬件与实际生活现象的联系,为所学知识能够达成所用搭建了桥梁。移动平板的使用,实现了信息的及时采集、记录、分享与交流,锻炼了学生运用信息技术手段辅助学习的能力,提升了学生信息素养,最后又将机器人的知识回归到生活中去(比如自动门、地铁闸机),体现了“源于生活,寓于生活”的思想。
教学目标
知识与技能:了解道闸的功能、结构及工作原理。能够联系生活实际,合理使用减速齿轮传动结构。熟练使用乐高文档进行记录并分享。
过程与方法:通过自主设计并制作道闸,学会运用综合知识进行机器人设计制作的一般方法。
情感态度与价值观:在自主探究、制作道闸过程中,提升主动应用知识的意识,在思考表达交流的过程中,提升与他人交往、合作、分享的意识。
教学过程
一、创设情境,激发兴趣
将生活中的道闸视频引入课堂(车进入停车场),激发学生学习兴趣。
师:你在哪儿见过这个装置?知道叫什么吗?(借助问题,让学生了解道闸的功能及作用)
师:道闸哪些地方比较智能?(列举自动抬杆中传感器的使用,为后续作品制作埋下伏笔)
师:无论是车辆自动识别还是取卡、抬杆和落杆都能实现自动化,这种智能化的处理方法方便大家管理车辆,给我们的生活带来了很多便利,今天我们就来制作智能道闸。
老师继续提问,让学生对道闸自动抬杆的过程进行描述。(帮助学生梳理程序的逻辑思路)
老师总结道闸自动抬杆的过程:检测—抬杆—放杆—循环。
教师继续追问:抬杆到什么程度?为什么到90度?怎么精确控制马达转到90度?(明确作品实现的最终效果)
二、规划设计,开拓思维
师:我们先对道闸结构和控制程序来进行规划设计。(培养学生做事之前要养成规划的习惯,初步建立学生解决问题的思路。)
出示任务一:在学习单上规划智能道闸模型和程序设计图。
老师展示学生绘制的简易设计图,并总结道闸结构应包含的几个部分。


(学生进行观察分析,交流讨论,建立起机器人硬件与生活中道闸的关联。老师帮助学生打开思维,扩展新思路,进行深入分析和讨论)
老师展示学生的程序设计思路,并板书动作描述下的程序图标。


(再次明晰道闸抬杆的程序设计,帮助学生梳理程序逻辑思路,整体渗透规划设计理念,提升意识水平)
三、自主探究,学以致用
出示任务二:学生自主探究,搭建智能道闸模型,利用iPad编写程序,实现抬杆自动化,运用乐高文档记录过程中重要的照片、截图、视频或文字,还可以把过程中的新发现、新思考、新方法一并记录到文档中。

反馈学生实验中的问题:
师:同学们在实验的过程中遇到了什么问题?针对这些问题,你们做了哪些修改?成功了吗?(通过分析讨论,协助学生解决问题,锻炼学生自主发现问题、解决问题的能力,并引导学生进行知识迁移)
师:减小马达功率和缩短时间还是不能精确控制抬杆到90度,单纯从程序上控制看来行不通,要想把抬杆的速度减慢,是不是可以利用一些我们原来学过的机械结构解决这个问题呢?(学生回答:小齿轮带动大齿轮、蜗轮蜗杆结构)
师:同学们继续调试你们的智能道闸,并及时在iPad中进行乐高文档的记录。
四、展示记录,多元分享
师:各组乐高文档汇报,展示自己组的实验成果,说一说你在完成的过程中做过哪些改进,有哪些收获,还有哪些地方需要再完善。(互相交流,引导学生能够正确地进行评价)

五、总结评价,提升素养
师:其实像道闸这样的结构在我们的生活中很常见,比如自动门、地铁刷卡闸机等,希望大家善于观察生活,把我们学过的知识应用到生活中去。(发散学生思维,为项目学习的后续研究做准备)
实践反思
本课在“创设情境,激发兴趣—规划设计,开拓思维—自主探究,学以致用—展示记录,多元分享—总结评价,提升素养”一系列的教学环节过程中,制定实施恰当的教学策略,让学生交换设计思路,开拓了思维,建立了多学科知识的融合。贯穿始终的文档,记录了学生由失败到成功的过程,而多元化的分享方式,让学生产生应用技术的兴趣,逐步提升学生的信息素养,促进学生的长远发展,较好地达成了本课的教学目标。但因时间关系,有些学生对最终的调试效果还不太满意,因此需要教师为学生提供更多的时间、空间来制作修改。
教学点评
本课从设计、探究、分享、提升的学习过程中,充分尊重学生的认知特点,找准学生的认知起点,在逐步深入的教学环节过程中,制定实施恰当的教学策略,帮助学生交换设计思路,开拓了学生思维,建立了多学科知识的融合,达到学以致用的目的。整节课关注学生在合作探究中记录自身的成长,使每个学生在团队都能发挥他们的特长,树立学生自信心,加强学生的人际交流和团队协作能力,使学生在团队中自我价值得到充分体现,促进学生的长远发展。(点评人:王振强,北京市教育科学研究院基教研中心信息技术教研室主任)

《智能闸道》教学视频

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