教學(xué)設(shè)計：智能小車設(shè)計與制作——展示評價與交流

1、京津冀三區(qū)市教育聯(lián)盟暨“一十百千萬”工程第一屆“青年教師優(yōu)質(zhì)課展播”活動教學(xué)基本信息課題智能小車設(shè)計與制作展示評價與交流是否屬于 地方課程或校本課程國家課程學(xué)科通用技術(shù)學(xué)段高中年級高一相關(guān)領(lǐng)域涉及物理、電子、機械、控制等學(xué)科的課程教材江蘇教育出版社教學(xué)設(shè)計參與人員姓名單位聯(lián)系方式設(shè)計者鄭建友北京市大興區(qū)興華中施者鄭建友北京市大興區(qū)興華中導(dǎo)者高大偉北京市大興區(qū)進(jìn)修學(xué)件制作者鄭建友北京市大興區(qū)興華中他參與者說 明：本節(jié)課智能小車設(shè)計與制作之展示評價與交流于2015 年 5 月 6 日在我校做公開

2、展示課，獲得各位專家、領(lǐng)導(dǎo)與老師高度認(rèn)可，課錄與教學(xué)課件都是這一節(jié)課的內(nèi)容。成果展示：學(xué)生們 在校本課程與課余時間學(xué)習(xí)單片機控制技術(shù)并利用課上時間制作出五種功能的智能小車：循跡小車、舞蹈小車、跟隨小車、藍(lán)牙控制小車、語音控制小車。其中：語音控制小車參加全國青少年電子信息創(chuàng)新大賽（北京賽區(qū)）獲得二等獎。2015 北京普通課題名稱：智能小車設(shè)計與制作展示評價與交流教材版本：技術(shù)與設(shè)計2 江蘇教育出版社教師姓名：鄭建友學(xué)校： 北京市大興區(qū)興華中學(xué)編號：教師年齡：42教齡： 19職稱： 中級教學(xué)指導(dǎo)思想與理論依據(jù)技術(shù)課程立足于學(xué)生的直接經(jīng)驗和親身經(jīng)歷，立足于“做中學(xué)”和“學(xué)中做”。皮亞杰的建構(gòu)理論認(rèn)為

3、，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程應(yīng)是主動建構(gòu)知識、不斷拓展能力的過程，因此課堂中為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，促進(jìn)學(xué)生主動參與，主動思考，挖掘?qū)W生自主探究學(xué)習(xí)顯得尤為重要。本項目教學(xué)是基于建構(gòu)理論，旨在通過良好探究情景的創(chuàng)設(shè)，把學(xué)科知識的引領(lǐng)與技能滲透給學(xué)生，真正體現(xiàn)技術(shù)課程理念和學(xué)科價值，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的探究能力與創(chuàng)新精神。在項目教學(xué)過程中，學(xué)習(xí)成為人人參與的創(chuàng)造實踐活動，注重的不是最終結(jié)果，而是學(xué)生在項目實踐過程中，理解和把握課程要求的知識與技能，體驗創(chuàng)新的艱辛與樂趣，培養(yǎng)分析問題和解決問題的思想和方法，注重完成項目的過程中學(xué)科知識的獲得與技能的提升。機器人（智能小車）的設(shè)計與制作教學(xué)項目可以提高學(xué)生觀察生活、解決實

4、際生活問題的能力，學(xué)生在基于解決問題的過程中，成就自我，獲取快樂。教學(xué)背景分析教學(xué)內(nèi)容分析：機器人 （智能小車）的設(shè)計與制作教學(xué)項目的實施能很好地涵蓋了技術(shù)素養(yǎng)、人機關(guān)系、技術(shù)試驗、比較與權(quán)衡、結(jié)構(gòu)、流程、系統(tǒng)、控制八大復(fù)雜學(xué)科核心概念，是對教材技術(shù)與設(shè)計1和技術(shù)與設(shè)計 2進(jìn)行高度整合。本項目教學(xué)內(nèi)容根據(jù)學(xué)生自身特點和尊重學(xué)生的學(xué)習(xí)個性，將實踐項目每個學(xué)習(xí)小組劃分為設(shè)計與打印、切割與組裝、編程與調(diào)試、展示與演講四個學(xué)習(xí)小項目（任務(wù)），每小組4人組成設(shè)計與制作核心團(tuán)隊共同來完成。機器人（智能小車）的設(shè)計與制作項目共安排6 課時，教師以幾種智能小車展示的視頻為例，引領(lǐng)學(xué)生初步認(rèn)識、了解智能小車，并

5、讓學(xué)生在網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，總結(jié)回答出智能小車的結(jié)構(gòu)、裝配流程、系統(tǒng)劃分、控制系統(tǒng)的功能等，再讓學(xué)生設(shè)計自己的智能小車，從外形、結(jié)構(gòu)方面注重結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系，并利用三維設(shè)計軟件設(shè)計出車體結(jié)構(gòu)并3D打印輸出，經(jīng)過最后的組裝、編程、調(diào)試與展示交流，讓學(xué)生經(jīng)歷設(shè)計與制作全過程，對智能小車的控制過程及工作原理有更好的理解。機器人（智能小車）的設(shè)計與制作是為提高學(xué)生技術(shù)素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐與科技創(chuàng)新能力，本課程是基于面包板搭建、電子制作、單片機等實踐活動項目的基礎(chǔ)上，在本區(qū)教研員和幾校教師聯(lián)合開發(fā)的一門國家課程的區(qū)域化特色課程，本教學(xué)項目是在上學(xué)期學(xué)習(xí)單片機控制后的具體項目實踐課程，具體課時安排：（ 1

6、 ）探究結(jié)構(gòu)與組成（1 課時） ； （ 2）結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計（1 課時） ； （3）車殼設(shè)計與裝配（ 1 課時） ； （4）程序?qū)W習(xí)與編制（1 課時） ； （5）小車組裝與調(diào)試（1 課時） ； （6）展示交流與評價（ 1 課時） 。本節(jié)課是項目教學(xué)的最后一節(jié)課，教師以超聲波小車的控制系統(tǒng)為例，引導(dǎo)學(xué)生對控制相關(guān)知識進(jìn)一步進(jìn)行分析與梳理，學(xué)生能對控制系統(tǒng)的相關(guān)知識有更深層次的理解，完成項目教學(xué)所承載的知識與技能目標(biāo)。通過各小組設(shè)計與制作的具體項目的展示、評價與交流，學(xué)生們結(jié)合評價內(nèi)容，對智能小車進(jìn)行優(yōu)化與擴展，感受到設(shè)計帶來的成功與快樂。學(xué)生情況分析：學(xué)生們經(jīng)歷上學(xué)期單片機控制技術(shù)的學(xué)習(xí)，對簡單的

7、控制功能的實現(xiàn)方法與編程有了基本的了解。再有后來小項目的實施與實踐，對項目實踐有了很好的體驗，這些知識和經(jīng)驗為智能小車的設(shè)計與制作奠定了堅定的基礎(chǔ)。學(xué)生對日常生活中常見的電子、電路及機械控制雖有粗淺了解，但專業(yè)性的知識有所欠缺，教學(xué)應(yīng)重點考慮，否則會給控制的調(diào)試帶來一定的困難。教師在前一節(jié)課, 組織學(xué)生完成小車各部件組裝后，通過單片機控制小車電機驅(qū)動為例，輔導(dǎo)學(xué)生關(guān)于單片機控制小車運行的基礎(chǔ)編程及常用語句，增強了學(xué)生完成小車的信心。各小組設(shè)定了各自小車的功能后，通過親身學(xué)習(xí)與實踐，有了老師課上課下的指導(dǎo)，各組均能完成了預(yù)定功能的智能小車的設(shè)計與制作項目。教學(xué)方式：采用項目教學(xué)為主的多元教學(xué)模式

8、，本節(jié)主要采用探究法，演示法。（ 1）本節(jié)通過對控制在智能小車中應(yīng)用的探究，讓學(xué)生理論聯(lián)系實際，感受學(xué)以致用。（ 2）項目演示，各組作品功能講解、演示、交流、評價。教學(xué)手段：多媒體設(shè)備、PPT課件、IPad 平板電腦教學(xué)目標(biāo)【知識與技能】（ 1 ）知道控制系統(tǒng)的基本組成，會分析簡單控制系統(tǒng)的工作過程；（ 2）掌握常用控制系統(tǒng)的建構(gòu)方法，能進(jìn)行簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試。【過程與方法】（ 1 ）經(jīng)歷智能小車的設(shè)計與制作，理解控制系統(tǒng)的工作過程；（ 2）通過智能小車工作過程的分析，掌握分析控制過程的思路和方法，并能畫出控制系統(tǒng)的方框圖?！厩楦小B(tài)度與價值觀】（ 1 ）通過智能小車的設(shè)計與制作，感受智

9、能控制在生活中的應(yīng)用及對人類生活的影響；（ 2）激發(fā)對技術(shù)的興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和提高探究欲望，保持積極進(jìn)取的信心，增強對產(chǎn)品控制方面的技術(shù)感悟。教學(xué)重點和難點教學(xué)重點：（1）控制系統(tǒng)的基本組成與工作過程；（ 2）控制系統(tǒng)方框圖的繪制。教學(xué)難點：控制系統(tǒng)工作過程的分析與理解。教學(xué)流程示意圖創(chuàng)設(shè)情 境播 放 視 頻講授新 課問題探討工作過程與方框圖評價優(yōu) 化自我評價他人評價項目優(yōu)化業(yè)教師總結(jié)布置作業(yè)板書設(shè)計智能小車設(shè)計與制作展示評價與交流一、智能小車控制系統(tǒng)的基本組成與工作過程二、智能小車項目展示、交流與評價1 .控制系統(tǒng)基本組成：1.項目名稱2 . 控制系統(tǒng)工作過程：2.項目功能3 1 ）文字描

10、述：3.項目工作過程4 2）方框圖描述：4.項目設(shè)計過程5.項目現(xiàn)場演示6.項目評價教學(xué)過程教學(xué) 階段教師活動學(xué)生活動設(shè)置 意圖技術(shù) 應(yīng)用時間 安排創(chuàng) 設(shè) 情 境上節(jié)課我們各小組對我們設(shè)計與制作的智能小車進(jìn)行了組裝、程序的編寫與調(diào)試，基本實現(xiàn)了各自的設(shè)計功能，并完成了預(yù)定的學(xué)習(xí)任務(wù)。今天，在我們繼續(xù)學(xué)習(xí)新知識之前，我們首先來觀看一段智能小車的視頻。提問：1. 這個智能小車實現(xiàn)了什么功能？播放視頻介紹超聲波傳感器提問：2. 結(jié)合你們組自己設(shè)計制作智能小車的經(jīng)歷，你能分析出這個智能小車分別由哪些部件組成嗎？你能簡要說出它們是如何工作的嗎？給學(xué)生兩分鐘時間討論，在學(xué)案上完成 1、 2 兩個問題。通過

11、視頻 中智能控 制小車為 例， 引導(dǎo)學(xué) 生分析智 能小車控 制系統(tǒng)的 組成與工 作過程PPT5分觀看視頻 小組討論 學(xué)生思考并回答 預(yù)答： 1. 手靠近車就退手離開 車就前進(jìn)2. 車輪、電機、電機驅(qū)動板、單片機、超聲波傳感 器工作過程是 回答說出實現(xiàn)的功能與 具體工作過程。講 授 新 課同學(xué)們回答的都很好，這就是今天我們要學(xué)習(xí)的第一個內(nèi)容：板書：一、智能小車控制系統(tǒng)的基本組成與工作過程：1 控制系統(tǒng)的基本組成我們知道控制系統(tǒng)分為開環(huán)控制系統(tǒng)交流學(xué)習(xí)PPT10分和閉環(huán)控制系統(tǒng)開閉環(huán)方框圖：復(fù)習(xí)開閉 環(huán)方框圖請同學(xué)結(jié)合視頻內(nèi)容及剛才的討論結(jié)果，分析超聲波小車控制系統(tǒng)是開環(huán)控制還是閉環(huán)控制，為什么？

12、方框圖中的各項分別是什么？你們完成了自己小車的制作，有沒有思考過自己的小車控制系統(tǒng)是如何工作的，接下來，請各組同學(xué)展開討論并在學(xué)案上完成各組小車控制系統(tǒng)方框圖。板書：2控制系統(tǒng)的工作過程文字描述方框圖描述請同學(xué)回答問題并展示方框圖，并結(jié)合方框圖介紹本組小車的工作過程。同學(xué)們回答了問題和畫出的控制系統(tǒng)方框圖，說明，我們已經(jīng)理解和掌握了，那么我提一個問題同學(xué)們來思考：同樣是測距，為什么超聲波小車是閉環(huán)控制而光電跟隨小車卻是開環(huán)控制？提示：PPT展示兩模塊內(nèi)部數(shù)據(jù)變化，從而疏導(dǎo)他們得出結(jié)論。日常生活中，哪些是開環(huán)控制系統(tǒng)，哪些是閉環(huán)控制系統(tǒng)，你能舉幾個例子嗎？小組討論完成學(xué)案3 題完成學(xué)案4 題學(xué)生

13、思考并畫出：控制系統(tǒng)方框圖用 IPAD展示本組方框圖思考回答：工作方式不同，有沒有檢測裝置思考、回答畫方框圖交流學(xué)習(xí)區(qū)分開閉 環(huán)案例聯(lián)系生活 注重觀察展 示 交 流接下來，我給各組3 分鐘時間，調(diào)試我們設(shè)計與制作的智能小車，為我們接下來的集中展示、交流與評價活動作好準(zhǔn)備。板書：二、智能小車項目展示、交流與評價我們各小組展示的內(nèi)容包括：（教師PPT展示）1、項目名稱2、項目功能3、項目工作過程4、項目設(shè)計過程調(diào)試并測試明確展示內(nèi)容充分準(zhǔn)備介紹展示要求PPT25 分5、項目現(xiàn)場演示6、項目自我評價板書：以上6 條提出要求：每組同學(xué)展示完畢后，其他各組成員要協(xié)商后對該小組作品進(jìn)行評價，我要最后公布評

14、價結(jié)果，然后展示小組要結(jié)合評價結(jié)果說出作品的優(yōu)化及擴展方案。 （當(dāng)然我們也歡迎在場老師參與我們的評價。在線評價網(wǎng)址為：438 或者掃描）打開評價量化網(wǎng)頁在線評價好， 哪個小組準(zhǔn)備好了？我們有請第x組同學(xué)進(jìn)行智能小車設(shè)計與制作項目的展示（本組同學(xué)可以進(jìn)行相應(yīng)的補充）。本組作品展示完畢，其他同學(xué)對本作請大家進(jìn)行在線評價教師公布評價結(jié)果，結(jié)合他組的評價， 你認(rèn)為你的作品還有哪些可以改進(jìn)優(yōu)化或 者拓展提高的地方？某小組同學(xué)代表進(jìn)行本 組作品的展示其他同學(xué)認(rèn)真聆聽 觀看展示對展示作品在線評價展示小組談 優(yōu)化擴展方案各組開始 作品展示評價作品及時反饋 評價結(jié)果 促進(jìn)設(shè)計 優(yōu)化歸 納 總 結(jié)最后，我們看下這

15、個項目中各下組的得分情況。查看結(jié)果，表示祝賀。我們通過10 節(jié)課進(jìn)行了智能小車的設(shè)計與制作，同學(xué)們都是第一次接觸智能小車，我們時間緊任務(wù)重，各小組都利用課余時間學(xué)習(xí)并補充了相關(guān)知識，不明白的地方及時請教老師。小組成員積極主動，團(tuán)結(jié)協(xié)作，才有了今天大家看到的成果，老師感謝你們的努力與付出，也祝賀大家取得這樣的好成果。提問：那么，你學(xué)到了什么？有什么查看本課各組成員得分情況學(xué)生總結(jié)公布結(jié)果 激發(fā)興趣歸納本項 目承載的 知識與技 能PPT各小組依次展示4分感悟？通過智能小車這個項目，大家親歷了 設(shè)計與制作全過程，小組共同解決遇到的 問題，相信大家在以后的項目中，會更有 信心，更多成功。思考并回答體驗

16、、理 解、 感悟技 術(shù)學(xué)科的 學(xué)科價值布 置 作 業(yè)課后繼續(xù)修改、完善本組設(shè)計的智能 小車，完成項目設(shè)計與制作體例的編寫與 完善工作。傾聽修改、完善PPT1分學(xué)習(xí)效果評價評價方式1 注重形成性評價，利用在線評價系統(tǒng)，及時反饋，時時調(diào)整教學(xué)。2注重結(jié)果性評價，通過展示、交流與評價，促進(jìn)技術(shù)思想與方法的應(yīng)用。教學(xué)設(shè)計特點教學(xué)設(shè)計的特色之處在于以下幾個方面：1. 機器人（智能小車）的設(shè)計與制作這個項目教學(xué)突出學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位，整個教學(xué)活動充分體現(xiàn)了主體性，全面發(fā)展，個性發(fā)展，協(xié)作學(xué)習(xí)等教育理念，學(xué)生親歷該項目整個設(shè)計于制作過程，對所學(xué)知識的理解與應(yīng)用也有了更加深刻的認(rèn)識與體驗。2. 本項目教學(xué)充分

17、利用信息技術(shù)將機器人項目引入課堂教學(xué)實踐，在具體情景中，應(yīng)用 “項目引領(lǐng)，任務(wù)驅(qū)動，合作學(xué)習(xí)”的教學(xué)模式，完成項目的設(shè)計與制作，培養(yǎng)學(xué)生運用專業(yè)知識和技能解決問題的實踐能力，開發(fā)其創(chuàng)造潛能與創(chuàng)新能力，真正通過親身實踐與體驗，理解與感悟技術(shù)設(shè)計思想與方法。3. 注重學(xué)習(xí)評價，本節(jié)課中學(xué)生回答問題時，教師用“學(xué)生學(xué)習(xí)激勵系統(tǒng)”進(jìn)行加分，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)思考的積極性，將要展示的圖文，用IPad 拍照并推送到大屏進(jìn)行演示。在交流展示環(huán)節(jié)，學(xué)生可用 IPad 將設(shè)計制作全過程的PPT推送到大屏進(jìn)行演示。在后面的評價環(huán)節(jié)，同學(xué)們用IPad 登錄評價系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)項目評價，運用IPad 展示交流，學(xué)生體會設(shè)計與

18、制作帶來的成就感與快樂的同時，也讓學(xué)生感受到先進(jìn)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，感受技術(shù)的魅力，培養(yǎng)學(xué)生對技術(shù)的追求與向往，這種教學(xué)模式體現(xiàn)出“基于課程標(biāo)準(zhǔn)篩選教學(xué)項目，基于項目實踐引領(lǐng)學(xué)科知識，基于項目實踐落實教學(xué)目標(biāo)”。教學(xué)反思優(yōu)點：多媒體技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用十分廣泛，技術(shù)課程更應(yīng)該是現(xiàn)代教學(xué)手段的實踐者和領(lǐng)導(dǎo)者。本節(jié)課中，依據(jù)學(xué)科特點與教學(xué)要求，充分應(yīng)用多種先進(jìn)媒體教學(xué)手段進(jìn)行教學(xué)。1網(wǎng)絡(luò)評價：學(xué)生回答問題時，教師用“在線平分系統(tǒng)”進(jìn)行加分，激勵學(xué)生積極參與教學(xué)。2 IPAD投屏：在交流與展示環(huán)節(jié)，學(xué)生可用IPad 將設(shè)計制作全過程的PPT推送到大屏進(jìn)行展示與交流。在后面的評價環(huán)節(jié)，同學(xué)們用IPad 登錄評價頁面進(jìn)行相關(guān)項目評價。3網(wǎng)絡(luò)投票：各小組展示交流后，其他小組成員通過在線網(wǎng)絡(luò)投票系統(tǒng)，對本作品的設(shè)計過程與結(jié)果的各個方面進(jìn)行評價。教師在本節(jié)授課中，突出學(xué)生的主體地位，無論是問題探討還是交流展示，整個過程