教学设计：智能小车设计与制作——展示评价与交流

京津冀三区市教育联盟暨“一十百千万”工程第一届“青年教师优质课展播”活动教学基本信息课题智能小车设计与制作——展示评价与交流是否属于地方课程或校本课程国家课程学科通用技术学段高中年级高一相关领域涉及物理、电子、机械、控制等学科的课程教材江苏教育出版社说明：本节课《智能小车设计与制作之展示评价与交流》于2015年5月6日在我校做公开展示课，获得各位专家、领导与老师高度认可，课录与教学课件都是这一节课的内容。教学设计参与人员姓名单位联系方式设计者郑建友北京市大兴区兴华中学13810759301实施者郑建友北京市大兴区兴华中学13810759301指导者高大伟北京市大兴区进修学校18601062519课件制作者郑建友北京市大兴区兴华中学13810759301其他参与者京津冀三区市教育联盟暨“一十百千万”工程第一届“青年教师优质课展播”活动成果展示：学生们在校本课程与课余时间学习单片机控制技术并利用课上时间制作出五种功能的智能小车：循迹小车、舞蹈小车、跟随小车、蓝牙控制小车、语音控制小车。其中：语音控制小车参加全国青少年电子信息创新大赛（北京赛区）获得二等奖。2015北京普通高中学生技术设计展示活动二等奖。由于学生的优秀表现，我也被评为优秀辅导员。以下是教学设计内容京津冀三区市教育联盟暨“一十百千万”工程第一届“青年教师优质课展播”活动课题名称：智能小车设计与制作——展示评价与交流教材版本：技术与设计2江苏教育出版社教师姓名：郑建友学校：北京市大兴区兴华中学编号：教师年龄：42教龄：19职称：中级教学指导思想与理论依据技术课程立足于学生的直接经验和亲身经历，立足于“做中学”和“学中做”。皮亚杰的建构理论认为，学生的学习过程应是主动建构知识、不断拓展能力的过程，因此课堂中为学生创设学习情境，促进学生主动参与，主动思考，挖掘学生自主探究学习显得尤为重要。本项目教学是基于建构理论，旨在通过良好探究情景的创设，把学科知识的引领与技能渗透给学生，真正体现技术课程理念和学科价值，进而培养学生的探究能力与创新精神。在项目教学过程中，学习成为人人参与的创造实践活动，注重的不是最终结果，而是学生在项目实践过程中，理解和把握课程要求的知识与技能，体验创新的艰辛与乐趣，培养分析问题和解决问题的思想和方法，注重完成项目的过程中学科知识的获得与技能的提升。机器人（智能小车）的设计与制作教学项目可以提高学生观察生活、解决实际生活问题的能力，学生在基于解决问题的过程中，成就自我，获取快乐。教学背景分析教学内容分析：机器人（智能小车）的设计与制作教学项目的实施能很好地涵盖了技术素养、人机关系、技术试验、比较与权衡、结构、流程、系统、控制八大复杂学科核心概念，是对教材《技术与设计1》和《技术与设计2》进行高度整合。本项目教学内容根据学生自身特点和尊重学生的学习个性，将实践项目每个学习小组划分为设计与打印、切割与组装、编程与调试、展示与演讲四个学习小项目（任务），每小组4人组成设计与制作核心团队共同来完成。机器人（智能小车）的设计与制作项目共安排6课时，教师以几种智能小车展示的视频为例，引领学生初步认识、了解智能小车，并让学生在网上查阅相关资料，总结回答出智能小车的结构、装配流程、系统划分、控制系统的功能等，再让学生设计自己的智能小车，从外形、结构方面注重结构与功能关系，并利用三维设计软件设计出车体结构并3D打印输出，经过最后的组装、编程、调试与展示交流，让学生经历设计与制作全过程，对智能小车的控制过程及工作原理有更好的理解。机器人（智能小车）的设计与制作是为提高学生技术素质，培养学生的动手实践与科技创新能力，本课程是基于面包板搭建、电子制作、单片机等实践活动项目的基础上，在本区教研员和几校教师联合开发的一门国家课程的区域化特色课程，本教学项目是在上学期学习单片机控制后的具体项目实践课程，具体课时安排：（1）探究结构与组成（1课时）；（2）结构与功能设计（1课时）；（3）车壳设计与装配（1课时）；（4）程序学习与编制（1课时）；（5）小车组装与调试（1课时）；（6）展示交流与评价（1课时）。本节课是项目教学的最后一节课，教师以超声波小车的控制系统为例，引导学生对控制相关知识进一步进行分析与梳理，学生能对控制系统的相关知识有更深层次的理解，完成项目教学所承载的知识与技能目标。通过各小组设计与制作的具体项目的展示、评价与交流，学生们结合评价内容，对智能小车进行优化与扩展，感受到设计带来的成功与快乐。京津冀三区市教育联盟暨“一十百千万”工程第一届“青年教师优质课展播”活动学生情况分析：学生们经历上学期单片机控制技术的学习，对简单的控制功能的实现方法与编程有了基本的了解。再有后来小项目的实施与实践，对项目实践有了很好的体验，这些知识和经验为智能小车的设计与制作奠定了坚定的基础。学生对日常生活中常见的电子、电路及机械控制虽有粗浅了解，但专业性的知识有所欠缺，教学应重点考虑，否则会给控制的调试带来一定的困难。教师在前一节课,组织学生完成小车各部件组装后，通过单片机控制小车电机驱动为例，辅导学生关于单片机控制小车运行的基础编程及常用语句，增强了学生完成小车的信心。各小组设定了各自小车的功能后，通过亲身学习与实践，有了老师课上课下的指导，各组均能完成了预定功能的智能小车的设计与制作项目。教学方式：采用项目教学为主的多元教学模式，本节主要采用探究法，演示法。（1）本节通过对控制在智能小车中应用的探究，让学生理论联系实际，感受学以致用。（2）项目演示，各组作品功能讲解、演示、交流、评价。教学手段：多媒体设备、PPT课件、IPad平板电脑教学目标【知识与技能】（1）知道控制系统的基本组成，会分析简单控制系统的工作过程；（2）掌握常用控制系统的建构方法，能进行简单控制系统的设计与调试。【过程与方法】（1）经历智能小车的设计与制作，理解控制系统的工作过程；（2）通过智能小车工作过程的分析，掌握分析控制过程的思路和方法，并能画出控制系统的方框图。【情感、态度与价值观】（1）通过智能小车的设计与制作，感受智能控制在生活中的应用及对人类生活的影响；（2）激发对技术的兴趣，培养创新精神和提高探究欲望，保持积极进取的信心，增强对产品控制方面的技术感悟。教学重点和难点教学重点：（1）控制系统的基本组成与工作过程；（2）控制系统方框图的绘制。教学难点：控制系统工作过程的分析与理解。教学流程示意图创设情境播放视频频讲授新课问题探讨项目展示展示交流评价优化项目优化自我评价他人评价总结作业教师总结布置作业工作过程与方框图京津冀三区市教育联盟暨“一十百千万”工程第一届“青年教师优质课展播”活动板书设计智能小车设计与制作——展示评价与交流一、智能小车控制系统的基本组成与工作过程二、智能小车项目展示、交流与评价1.控制系统基本组成：1.项目名称2.控制系统工作过程：2.项目功能（1）文字描述：3.项目工作过程（2）方框图描述：4.项目设计过程5.项目现场演示6.项目评价教学过程教学阶段教师活动学生活动设置意图技术应用时间安排创设情境上节课我们各小组对我们设计与制作的智能小车进行了组装、程序的编写与调试，基本实现了各自的设计功能，并完成了预定的学习任务。今天，在我们继续学习新知识之前，我们首先来观看一段智能小车的视频。提问：1.这个智能小车实现了什么功能？播放视频介绍超声波传感器提问：2.结合你们组自己设计制作智能小车的经历，你能分析出这个智能小车分别由哪些部件组成吗？你能简要说出它们是如何工作的吗？给学生两分钟时间讨论，在学案上完成1、2两个问题。观看视频小组讨论学生思考并回答预答：1.手靠近车就退手离开车就前进2.车轮、电机、电机驱动板、单片机、超声波传感器工作过程是……回答说出实现的功能与具体工作过程。通过视频中智能控制小车为例，引导学生分析智能小车控制系统的组成与工作过程PPT5分讲授新课同学们回答的都很好，这就是今天我们要学习的第一个内容：板书：一、智能小车控制系统的基本组成与工作过程：1．控制系统的基本组成我们知道控制系统分为开环控制系统交流学习PPT10分京津冀三区市教育联盟暨“一十百千万”工程第一届“青年教师优质课展播”活动和闭环控制系统开闭环方框图：请同学结合视频内容及刚才的讨论结果，分析超声波小车控制系统是开环控制还是闭环控制，为什么？方框图中的各项分别是什么？你们完成了自己小车的制作，有没有思考过自己的小车控制系统是如何工作的，接下来，请各组同学展开讨论并在学案上完成各组小车控制系统方框图。板书：2．控制系统的工作过程文字描述方框图描述请同学回答问题并展示方框图，并结合方框图介绍本组小车的工作过程。同学们回答了问题和画出的控制系统方框图，说明，我们已经理解和掌握了，那么我提一个问题同学们来思考：同样是测距，为什么超声波小车是闭环控制而光电跟随小车却是开环控制？提示：PPT展示两模块内部数据变化，从而疏导他们得出结论。日常生活中，哪些是开环控制系统，哪些是闭环控制系统，你能举几个例子吗？小组讨论完成学案3题完成学案4题学生思考并画出：控制系统方框图用IPAD展示本组方框图思考回答：工作方式不同，有没有检测装置思考、回答复习开闭环方框图画方框图交流学习区分开闭环案例联系生活注重观察展示交流接下来，我给各组3分钟时间，调试我们设计与制作的智能小车，为我们接下来的集中展示、交流与评价活动作好准备。板书：二、智能小车项目展示、交流与评价我们各小组展示的内容包括：（教师PPT展示）1、项目名称2、项目功能3、项目工作过程4、项目设计过程调试并测试明确展示内容充分准备介绍展示要求PPT25分京津冀三区市教育联盟暨“一十百千万”工程第一届“青年教师优质课展播”活动5、项目现场演示6、项目自我评价板书：以上6条提出要求：每组同学展示完毕后，其他各组成员要协商后对该小组作品进行评价，我要最后公布评价结果，然后展示小组要结合评价结果说出作品的优化及扩展方案。（当然我们也欢迎在场老师参与我们的评价。在线评价网址为：或者扫描）好，哪个小组准备好了？我们有请第x组同学进行智能小车设计与制作项目的展示（本组同学可以进行相应的补充）。本组作品展示完毕，其他同学对本作品有何建议或意见吗？请大家进行在线评价教师公布评价结果，结合他组的评价，你认为你的作品还有哪些可以改进优化或者拓展提高的地方？打开评价量化网页某小组同学代表进行本组作品的展示其他同学认真聆听观看展示对展示作品在线评价展示小组谈优化扩展方案各小组依次展示在线评价各组开始作品展示评价作品及时反馈评价结果促进设计优化归纳总结最后，我们看下这个项目中各下组的得分情况。查看结果，表示祝贺。我们通过10节课进行了智能小车的设计与制作，同学们都是第一次接触智能小车，我们时间紧任务重，各小组都利用课余时间学习并补充了相关知识，不明白的地方及时请教老师。小组成员积极主动，团结协作，才有了今天大家看到的成果，老师感谢你们的努力与付出，也祝贺大家取得这样的好成果。提问：那么，你学到了什么？有什么查看本课各组成员得分情况学生总结公布结果激发兴趣归纳本项目承载的知识与技能PPT4分京津冀三区市教育联盟暨“一十百千万”工程第一届“青年教师优质课展播”活动感悟？通过智能小车这个项目，大家亲历了设计与制作全过程，小组共同解决遇到的问题，相信大家在以后的项目中，会更有信心，更多成功。思考并回答体验、理解、感悟技术学科的学科价值布置作业课后继续修改、完善本组设计的智能小车，完成项目设计与制作体例的编写与完善工作。倾听修改、完善PPT1分学习效果评价评价方式1．注重形成性评价，利用在线评价系统，及时反馈，时时调整教学。2．注重结果性评价，通过展示、交流与评价，促进技术思想与方法的应用。教学设计特点教学设计的特色之处在于以下几个方面：1.机器人（智能小车）的设计与制作这个项目教学突出学生学习的主体地位，整个教学活动充分体现了主体性，全面发展，个性发展，协作学习等教育理念，学生亲历该项目整个设计于制作过程，对所学知识的