小学生创意机器人

“小学Arduino创意机器人”课程纲要

来源:首页 | 时间:2019-05-11 人气:4697

  “小学Arduino创意机器人”课程纲要_其它课程_小学教育_教育专区。“小学 Arduino 创意机器人”课程纲要 “小学 Arduino 创意机器人”课程是一门交叉了多门学科的综合性课程,涉 及到许多基础学科,包括数学、物理、计算机、化学、生物、多媒体等,学生在 运用

  “小学 Arduino 创意机器人”课程纲要 “小学 Arduino 创意机器人”课程是一门交叉了多门学科的综合性课程,涉 及到许多基础学科,包括数学、物理、计算机、化学、生物、多媒体等,学生在 运用 Arduino 平台进行创造开发的时候, 把学习到的零碎知识与机械工程转变成 一个探究世界相互联系的不同侧面过程, 它要求学生人为地对多门学科知识进行 综合创造, 这一实践过程使得学生在杂乱无章的学习情境中获得设计能力、合作 能力、 问题解决能力和实践创新能力的提升, 也使得孩子们的学习变得生动有趣。 “小学 Arduino 创意机器人”基于学科理论,立足于实际生活,通过技术思想以 及 Arduino 平台的运用解决现实生活中的实际问题,为学生细心生活、发挥创造 性提供了宽广的舞台。 一、课程目标体系 “小学 Arduino 创意机器人”课程的总目标是提高小学生的创新能力、综合 设计能力和动手实践能力,进而培养和提升学生的 STEM 素养,强调学生在直接 经验和亲身经历的基础上,通过观察、思考、设计、制作、试验等活动获得丰富 的学习体验,在生活中发现问题,在实践中解决问题,在活动中获得知识。 根据三维目标的划分,将课程目标细分如下: 1.知识与技能 初步了解机器人的基本结构,了解机器人在社会生活中的应用;完成简单的 机器人设计、硬件装配、程序编写、功能调试等任务;通过在掌握有关机器人的 知识和技能的基础上,积极创意解决更多实际问题,在过程中培养创新精神,提 高实践能力。 2.过程与方法 在教师指导下,通过模仿及积极的创意,能够完成简单的机器硬件装配、程 序编写、简单调试等任务,使机器人能够解决简单的问题。 3.情感态度与价值观 感受机器人技术的重要性以及 Arduino 平台的便捷性, 培养对 Arduino 机器 人课程学习的兴趣以及动手解决实际生活问题的兴趣, 提高问题意识和编程思维 以及 STEM 素养,促进全面而有个性的发展。 二、课程内容结构 在小学阶段, 机器人可以与信息技术课程进行整合,也可以作为信息技术课 的拓展课程, 以 Arduino 为平台的机器人课程教学需要搭建硬件、检测与控制电 路,然后编写程序,就可以控制机器人的各种动作和行为。本课程主要涉及到的 教学项目有智能 LED、智能风扇、智能小车等,分为三章 18 课,具体的课程内 容主要为: 1.智能 LED 系列,主要是 Arduino 的基础知识。 2.智能风扇系列,主要是 Arduino 基础知识的强化与深入。 3.智能小车系列,主要是 Arduino 机器人的综合运用。 三、课程实施策略 教学有法但是教无定法, 教师在课堂中应该超越教学设计的预设,激发课堂 的生机与活力,但是在课堂之前,教师要做的则是认真做好教学设计,只有准备 充足了,才可以运用自如,使得课堂生动有趣。在教学设计方面,教师可能要考 虑到以下几点内容: 1.教学内容应在符合学生认知水平的基础上力求充实。 在做教学设计的时候要充分考虑到学生的原有知识水平, 小学 Arduino 创意 机器人的教学是以学生原有的基础学科的知识作为前提的, 所以对学生原有知识 的考查至关重要。教学内容的设计也是在考虑到学生原有水平的基础上进行的。 教学内容在考虑到学生原有水平基础的同时,还要注意其与时代、生活的紧密联 系,这样的内容才能既激发学生兴趣,又有实际意义。 2.教学思路应在符合学生认知规律的基础上力求清晰。 教学内容是有先后次序的, 上下位知识的学习如果打断的比较离谱,学生的 学习效果必然是不好的。 即使要打破教学陈规,教师的心中也要有一条教学的主 线。 解决实际问题的小学 Arduino 创意机器人设计实践要有哪些基础知识作为支 撑,哪些是需要教师提供教学支架的,这些都需要教师在心里有清晰的认识。 3.教学策略及教学方法应力求激发学生兴趣、挖掘学生创造能力。 对于小学 Arduino 创意机器人的知识教学运用怎样的教学方法, 学生学起来 不会感到枯燥无味, 对于实践性较强的机器人创造运用什么方法能有效发挥学生 的特长以及创造性, 怎样的教学策略能够激发学生学习兴趣,怎样的教学策略能 够维护课堂秩序使得教学顺利进行, 这些都是需要教师在教学设计时就做详细考 虑的。 4.对教学实施过程中的突发情况进行预测并合理调整。 在把握小学 Arduino 创意机器人课堂的基础上,灵活调整教学策略,改变教 学方式, 根据课堂的教学实际把一些突发事件转化为比较流畅、 生动的教学环节, 也是一门伟大的教学艺术, 需要小学 Arduino 创意机器人课程教学教师深入体会、 不断习得的。 5.总结教学工作中的经验与教训,多与同行交流心得。 教师在日常教学工作中, 注意积累与教学相关的资源,养成记录教学日记的 良好习惯, 同时利用网络多与同行进行交流。小学 Arduino 创意机器人在国内的 教学还比较少, 但是只要认真寻找,还是有很多同样热衷于小学 Arduino 创意机 器人教学研究的同行存在的,并且,随着机器人教育的普及,相信会有更多的教 师去研究,挖掘 Arduino 创意机器人教学的价值。 四、课程评价方法 根据课程的性质特征,评价应重参与、重过程,强调评价主体的多元化,教 学内容的综合性和全面性,评价标准的合理性,以及评价方法、手段的多样性。 为此,要遵循以下原则: 1.参与性原则。注重学生在课堂的积极参与性以及与其他同学的合作,适 时提供相应的参与性评价表记录学生的参与活动。 2. 综合性原则。 评价的内容不能片面, 要综合考虑到学生的各科知识基础, 学生对 Arduino 创意机器人基础知识的学习以及学生在综合运用各个知识解决 实际问题的能力。 3. 激励性原则。 对于小学生来言, Arduino 创意机器人是比较新奇的知识, 在过了刚刚开始的新鲜感以后, 会遇到各种各样的问题,这个时候教师需要通过 激励性的评价, 为学生的好奇心保鲜, 同时鼓励他们发挥自己的长处, 大胆尝试, 创作出满意的作品,提高创新能力以及实践能力。 小学 Arduino 创意机器人课程中设计的任务主要以实验操作为主, 课程评价 以过程性评价和终结性评价相结合的方法。主要以作品评价为主,作品可以是半 成品也可以成品,根据学生的实际情况来定。最终成绩按照“平时作业(40%)+ 最终作品(40%)+表现(10%)+考勤(10%) ”公式给出成绩。平时作业和最终作品 的评价量规如下: 作品名称 评估指标 A 机器人知识 和技术 (15 分) 跨学科 的知识 (15 分) 创新能力 (20 分) 程序设计 (15 分) 动手实践 能力 (20 分) 实用性 (15 分) 作品总分 基本了解机器人的 概念、工作原理以及 传感器的作用 (0-9 分) 了解了与机器人学 科相关的其他学科 知识 (0-9 分) 只能按部就班的完 成分配的任务 (0-12 分) 只会按照范例编写 简单程序 (0-9 分) 连接松散、连线 分) 等级 B 理解机器人的概念、 工 作原理以及传感器的 作用 (9-12 分) 掌握了学科知识, 但不 能将机器人和其他学 科联系起来 (9-12 分) 能够设计出比较有创 意的作品, 但未能实现 (12-16 分) 能编写和调试程序 (9-12 分) C 掌握并能应用机器 人的知识和技术 (12-15 分) 能将其他学科的知 识和机器人学科联 系起来 (12-15 分) 能够设计并实现比 较有创意的作品 (16-20 分) 能编写、调试和优 化程序 (12-15 分) 小组成员 分数 连接牢固、连线有序, 连接牢固、连线有 完成部分任务 序, 整体合理巧妙, (12-16 分) 完成全部任务 (16-20 分) 有一定的实用价值 (9-12 分) 有较高的实用价值 (12-15 分) 没有体现实用价值 (0-9 分) 五、教学器材建议 Arduino 创意机器人课程的选修人数一般控制在 30 人内,按照 2-3 人一套 器材进行配置。 硬件要求:计算机教室 1 间(教室后面最好有一块空场地,不必太大,供小 车使用) ,配套教学器材如下:高透明塑料整理箱(小号) ,Arduino UNO 主板(自 带驱动模块和扩展版) ,USB 线p 线(若干) ,小号两用螺丝刀;LED(三个) , 小风扇, 锂电池, TowerPro SG90 舵机, 智能小车底盘, 小电机 (带动风扇转动) , 电源插头;数字大按钮模块,数字钢球倾角传感器,模拟环境光线传感器,线性 温度传感器,Mini 寻线传感器(两个) ,超声波传感器,模拟声音传感器,IR kit 红外遥控套件,数字防跌落传感器(两个) ,碰撞传感器(左右各一) 。 软件环境:需要安装 java,可以采用图形化编程软件——Mixly。

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