教學設計：智能小車設計與制作——展示評價與交流

1、京津冀三區(qū)市教育聯盟暨“一十百千萬”工程第一屆“青年教師優(yōu)質課展播”活動教學基本信息課題智能小車設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科通用技術學段高中年級高一相關領域涉及物理、電子、機械、控制等學科的課程教材江蘇教育出版社教學設計參與人員姓名單位聯系方式設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)興華中導者高大偉北京市大興區(qū)進修學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、領導與老師高度認可，課錄與教學課件都是這一節(jié)課的內容。成果展示：學生們 在校本課程與課余時間學習單片機控制技術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：智能小車設計與制作展示評價與交流教材版本：技術與設計2 江蘇教育出版社教師姓名：鄭建友學校： 北京市大興區(qū)興華中學編號：教師年齡：42教齡： 19職稱： 中級教學指導思想與理論依據技術課程立足于學生的直接經驗和親身經歷，立足于“做中學”和“學中做”。皮亞杰的建構理論認為

3、，學生的學習過程應是主動建構知識、不斷拓展能力的過程，因此課堂中為學生創(chuàng)設學習情境，促進學生主動參與，主動思考，挖掘學生自主探究學習顯得尤為重要。本項目教學是基于建構理論，旨在通過良好探究情景的創(chuàng)設，把學科知識的引領與技能滲透給學生，真正體現技術課程理念和學科價值，進而培養(yǎng)學生的探究能力與創(chuàng)新精神。在項目教學過程中，學習成為人人參與的創(chuàng)造實踐活動，注重的不是最終結果，而是學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科知識的獲得與技能的提升。機器人（智能小車）的設計與制作教學項目可以提高學生觀察生活、解決實

4、際生活問題的能力，學生在基于解決問題的過程中，成就自我，獲取快樂。教學背景分析教學內容分析：機器人 （智能小車）的設計與制作教學項目的實施能很好地涵蓋了技術素養(yǎng)、人機關系、技術試驗、比較與權衡、結構、流程、系統(tǒng)、控制八大復雜學科核心概念，是對教材技術與設計1和技術與設計 2進行高度整合。本項目教學內容根據學生自身特點和尊重學生的學習個性，將實踐項目每個學習小組劃分為設計與打印、切割與組裝、編程與調試、展示與演講四個學習小項目（任務），每小組4人組成設計與制作核心團隊共同來完成。機器人（智能小車）的設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，引領學生初步認識、了解智能小車，并

5、讓學生在網上查閱相關資料，總結回答出智能小車的結構、裝配流程、系統(tǒng)劃分、控制系統(tǒng)的功能等，再讓學生設計自己的智能小車，從外形、結構方面注重結構與功能關系，并利用三維設計軟件設計出車體結構并3D打印輸出，經過最后的組裝、編程、調試與展示交流，讓學生經歷設計與制作全過程，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）的設計與制作是為提高學生技術素質，培養(yǎng)學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上，在本區(qū)教研員和幾校教師聯合開發(fā)的一門國家課程的區(qū)域化特色課程，本教學項目是在上學期學習單片機控制后的具體項目實踐課程，具體課時安排：（ 1

6、 ）探究結構與組成（1 課時） ； （ 2）結構與功能設計（1 課時） ； （3）車殼設計與裝配（ 1 課時） ； （4）程序學習與編制（1 課時） ； （5）小車組裝與調試（1 課時） ； （6）展示交流與評價（ 1 課時） 。本節(jié)課是項目教學的最后一節(jié)課，教師以超聲波小車的控制系統(tǒng)為例，引導學生對控制相關知識進一步進行分析與梳理，學生能對控制系統(tǒng)的相關知識有更深層次的理解，完成項目教學所承載的知識與技能目標。通過各小組設計與制作的具體項目的展示、評價與交流，學生們結合評價內容，對智能小車進行優(yōu)化與擴展，感受到設計帶來的成功與快樂。學生情況分析：學生們經歷上學期單片機控制技術的學習，對簡單的

7、控制功能的實現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，這些知識和經驗為智能小車的設計與制作奠定了堅定的基礎。學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，教學應重點考慮，否則會給控制的調試帶來一定的困難。教師在前一節(jié)課, 組織學生完成小車各部件組裝后，通過單片機控制小車電機驅動為例，輔導學生關于單片機控制小車運行的基礎編程及常用語句，增強了學生完成小車的信心。各小組設定了各自小車的功能后，通過親身學習與實踐，有了老師課上課下的指導，各組均能完成了預定功能的智能小車的設計與制作項目。教學方式：采用項目教學為主的多元教學模式

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用的探究，讓學生理論聯系實際，感受學以致用。（ 2）項目演示，各組作品功能講解、演示、交流、評價。教學手段：多媒體設備、PPT課件、IPad 平板電腦教學目標【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)的建構方法，能進行簡單控制系統(tǒng)的設計與調試?！具^程與方法】（ 1 ）經歷智能小車的設計與制作，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。【情感、態(tài)度與價值觀】（ 1 ）通過智能小車的設計與制作，感受智

9、能控制在生活中的應用及對人類生活的影響；（ 2）激發(fā)對技術的興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和提高探究欲望，保持積極進取的信心，增強對產品控制方面的技術感悟。教學重點和難點教學重點：（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。教學難點：控制系統(tǒng)工作過程的分析與理解。教學流程示意圖創(chuàng)設情 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)教師總結布置作業(yè)板書設計智能小車設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.項目設計過程5.項目現場演示6.項目評價教學過程教學 階段教師活動學生活動設置 意圖技術 應用時間 安排創(chuàng) 設 情 境上節(jié)課我們各小組對我們設計與制作的智能小車進行了組裝、程序的編寫與調試，基本實現了各自的設計功能，并完成了預定的學習任務。今天，在我們繼續(xù)學習新知識之前，我們首先來觀看一段智能小車的視頻。提問：1. 這個智能小車實現了什么功能？播放視頻介紹超聲波傳感器提問：2. 結合你們組自己設計制作智能小車的經歷，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？給學生兩分鐘時間討論，在學案上完成 1、 2 兩個問題。通過

11、視頻 中智能控 制小車為 例， 引導學 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 學生思考并回答 預答： 1. 手靠近車就退手離開 車就前進2. 車輪、電機、電機驅動板、單片機、超聲波傳感 器工作過程是 回答說出實現的功能與 具體工作過程。講 授 新 課同學們回答的都很好，這就是今天我們要學習的第一個內容：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)交流學習PPT10分和閉環(huán)控制系統(tǒng)開閉環(huán)方框圖：復習開閉 環(huán)方框圖請同學結合視頻內容及剛才的討論結果，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，請各組同學展開討論并在學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回答問題并展示方框圖，并結合方框圖介紹本組小車的工作過程。同學們回答了問題和畫出的控制系統(tǒng)方框圖，說明，我們已經理解和掌握了，那么我提一個問題同學們來思考：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展示兩模塊內部數據變化，從而疏導他們得出結論。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？小組討論完成學案3 題完成學案4 題學生

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習區(qū)分開閉 環(huán)案例聯系生活 注重觀察展 示 交 流接下來，我給各組3 分鐘時間，調試我們設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、項目設計過程調試并測試明確展示內容充分準備介紹展示要求PPT25 分5、項目現場演示6、項目自我評價板書：以上6 條提出要求：每組同學展示完畢后，其他各組成員要協商后對該小組作品進行評價，我要最后公布評

14、價結果，然后展示小組要結合評價結果說出作品的優(yōu)化及擴展方案。 （當然我們也歡迎在場老師參與我們的評價。在線評價網址為：438 或者掃描）打開評價量化網頁在線評價好， 哪個小組準備好了？我們有請第x組同學進行智能小車設計與制作項目的展示（本組同學可以進行相應的補充）。本組作品展示完畢，其他同學對本作請大家進行在線評價教師公布評價結果，結合他組的評價， 你認為你的作品還有哪些可以改進優(yōu)化或 者拓展提高的地方？某小組同學代表進行本 組作品的展示其他同學認真聆聽 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 評價結果 促進設計 優(yōu)化歸 納 總 結最后，我們看下這

15、個項目中各下組的得分情況。查看結果，表示祝賀。我們通過10 節(jié)課進行了智能小車的設計與制作，同學們都是第一次接觸智能小車，我們時間緊任務重，各小組都利用課余時間學習并補充了相關知識，不明白的地方及時請教老師。小組成員積極主動，團結協作，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，你學到了什么？有什么查看本課各組成員得分情況學生總結公布結果 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 術學科的 學科價值布 置 作 業(yè)課后繼續(xù)修改、完善本組設計的智能 小車，完成項目設計與制作體例的編寫與 完善工作。傾聽修改、完善PPT1分學習效果評價評價方式1 注重形成性評價，利用在線評價系統(tǒng)，及時反饋，時時調整教學。2注重結果性評價，通過展示、交流與評價，促進技術思想與方法的應用。教學設計特點教學設計的特色之處在于以下幾個方面：1. 機器人（智能小車）的設計與制作這個項目教學突出學生學習的主體地位，整個教學活動充分體現了主體性，全面發(fā)展，個性發(fā)展，協作學習等教育理念，學生親歷該項目整個設計于制作過程，對所學知識的理解與應用也有了更加深刻的認識與體驗。2. 本項目教學充分

17、利用信息技術將機器人項目引入課堂教學實踐，在具體情景中，應用 “項目引領，任務驅動，合作學習”的教學模式，完成項目的設計與制作，培養(yǎng)學生運用專業(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，理解與感悟技術設計思想與方法。3. 注重學習評價，本節(jié)課中學生回答問題時，教師用“學生學習激勵系統(tǒng)”進行加分，激發(fā)了學生學習思考的積極性，將要展示的圖文，用IPad 拍照并推送到大屏進行演示。在交流展示環(huán)節(jié)，學生可用 IPad 將設計制作全過程的PPT推送到大屏進行演示。在后面的評價環(huán)節(jié)，同學們用IPad 登錄評價系統(tǒng)進行相關項目評價，運用IPad 展示交流，學生體會設計與

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