SPIKE 科创基础套装

多功能机器人助手

丹尼尔的储物柜里塞满了东西。他怎么才能把自己所有的东西都带回家呢?

30-45分钟
初级
3-5 年级
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课前准备

  • 在 LEGO® Education SPIKE App 应用程序中查看多功能机器人助手课程。
  • 如有必要,可提前教授相关词汇:控制、约束、设计、机器人解决方案
  • 请综合考虑所有学生的能力水平和背景。进行分层化教学,确保每个学生都可以参与其中。详情请参阅下方的分层教学版块。
  • 如果时间允许,请设计并实施数学拓展。有关详细信息,请参阅下方拓展版块。

参与

(全班,5 分钟)

  • 围绕主题“解决带约束条件的问题”,展开一次快速讨论。
    • 与学生讨论:如何一次性将所有东西从你们的教室搬到另一间教室。他们需要在 10 分钟内完成搬运任务!
    • 可以提出如下问题:怎么才能在最短时间内把教室清空呢?如果只有四位同学和你一起完成这项任务,该怎样做?
  • 向学生介绍故事的主人公和第一项挑战:控制机器人助手。
  • 向每组分发一套积木套装和一台设备。

探究

(小组,30 分钟)

  • 让学生参照 LEGO® Education SPIKE App 应用程序,完成他们的第一项挑战:
    • 开发并测试控制机器人助手的程序。
  • 让学生迭代并测试模型,完成 App 应用程序中接下来的两项挑战:
    • 对机器人助手进行编程,使其能跟随丹尼尔回家。
    • 设计属于自己的改进版机器人助手。
  • 编程和搭建方面的支持详见下方提示版块。

解释

(全班,5 分钟)

  • 将学生聚集在一起,反思已完成的挑战。
  • 可以提出如下问题:你们是怎么帮助丹尼尔把他所有的东西带回家的?你们的机器人助手与丹尼尔的机器人助手在设计上有何不同?

拓展

(全班,5 分钟)

  • 鼓励学生讨论并思考如何为带约束条件的问题创建可行性解决方案。
  • 可以提出如下问题:为什么在设计解决方案时考虑约束条件很重要?约束条件会如何影响你们的设计过程?
  • 让学生清理他们的工作站。

评估

(贯穿整个课程)

  • 向学生提出引导性问题,鼓励他们通过“出声思维 (Think Aloud)”的方式,解释他们在搭建和编程过程中进行决策时的思考和推理过程。

教师观察清单

  • 评估学生为带约束条件的问题创建可行性解决方案的能力。
  • 可根据教学需要设定评估等级。例如:
    1.需要额外帮助
    2.能够独立工作
    3.能够指导他人

自我评估

  • 让每位学生选择一块最能代表自己当前水平的积木。
    • 黄色:我觉得自己能够为带约束条件的问题创建解决方案。
    • 蓝色:我能够为带约束条件的问题创建解决方案。
    • 绿色:我能够为带约束条件的问题创建解决方案,还能帮助同伴达到同样水平。

同伴反馈

  • 让学生在各自小组内讨论他们的合作经验。
  • 鼓励他们使用如下表达方式:
    • 当你......我非常感兴趣
    • 我想了解更多关于你如何......

提示

编程要诀

  • 学生完成第一项挑战后,向他们提供一张地图;
  • 学生可以在地图的帮助下,使用可用的“编程模块”反复实验,修改程序,从而实现沿路线旅行。
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搭建要诀

  • 学生完成第二项挑战后,向他们提供三张“灵感图片”和一个开放式提示,以帮助他们改进模型。
  • 这些“灵感图片”有助于他们在试验和定制模型的过程中激发想象力。
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这项挑战不提供搭建手册。

分层教学

可通过如下方式简化本节课:

  • 请选择一张“灵感图片”,帮助学生定制他们的模型;
  • 通过简化编程或搭建来降低课程难度。

可通过下列方式增加难度:

  • 设计不同的底板,协助机器人助手搬运丹尼尔的东西;
  • 对机器人助手进行编程,使其按照预定路线前进。

拓展

  • 让学生的使用图形中的点来绘制机器人助手的路径。他们可以使用 x 轴和 y 轴来绘制机器人助手的行驶位置。他们还可以绘制另一个小组的机器人助手的路径。

如果实施该版块内容,课程时间将超过 45 分钟。

教师支持

学生将会:

  • 为带约束条件的问题寻求解决方案
  • 改进他人的想法,开发新程序
  • 积极参与一系列协作讨论

(每两名学生 1 套积木套装)

  • LEGO® Education SPIKETM Essential 套装
  • 安装了 LEGO® Education SPIKE App 应用程序的设备

中小学综合实践活动课程指导纲要 (2017年版)
设计制作活动(信息技术)推荐主题及其说明,3-6年级:
12.趣味编程入门:了解所学语言编程的基本思路,理解所学编程语言中程序设计的基本结构,掌握编程的方法和步骤,编写出简单的程序。

义务教育数学课程标准 (2011年版)
图形与几何,1-3年级:
(二)测量
5. 结合实例认识面积,体会并认识面积单位厘米2、分米2、米2,能进行简单的单位换算。

图形与几何,4-6年级:
(二)测量
2. 探索并掌握三角形、平行四边行和梯形的面积公式,并能解决简单的实际问题

学生材料

学生学习单

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