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[Arduino机器人课程] 面向中小学的Arduino机器人课程——课程设计

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其实前面提到的套件的选择,也是基于对机器人课程的设计,要涵盖哪些内容,要做哪些实验。


虽然机器人套件选择了小车的样子,并不说明我们的课程也是按照小车而展开。目前关于机器人的教材,比较成熟的,评价较高的还是那本《智能机器人制作入门》,我的忘年交沙有威老师和徐爱平老师编写的。那本教材就是基于能力风暴的小车展开,如“让你的机器人动起来 ”、“ 教你的机器人走路”等,主角就是小车。


我们希望学生不要把机器人和小车给等同起来,毕竟历年的机器人比赛,都是以小车的形式出现的,容易形成误区。为此,我们的课程设计了三个专题:LED系列、智能风扇系列和智能小车系列,复杂度逐步提高,主角也就不断在变化了。


考虑到校本课程的课时一般都是9的倍数(便于统计学分,9分为0.5学分),我们设计了18课时,压缩一下可以9课时完成,延伸一下就27课时了。其实哪怕就套件中的内容,支撑36课时也是没有问题的。为方便开课的老师们写课程方案,我提供了课程目标和实施流程。


课程目标:


Arduino机器人课程的总目标是提高学生的创新能力、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


学生应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,提高问题意识以及STEM素养,促进学生全面而有个性的发展。


实施流程如下(仅仅是思路,还没整理):


LED专题:
专题1:认识机器人,点亮LED
    1)初识机器人(结构);
    2)初识Arduino;
    3)控制针脚的电压;
    4)编程知识点:结构、延时、数字输出
专题2:按钮控制的LED
    1)用按钮控制LED
    2)消抖的实现
    3)单按钮控制LED的开和关
    4)编程知识点:判断、变量、数字输入、数字输出
专题3:创意LED灯
    1)呼吸灯、声控灯、光控灯;
    2)串口调试;
    3)防近视提示仪(可调距离的测障、蜂鸣器);
    4)编程知识点:模拟输入、模拟输出、循环、tone函数、串口输出
    智能风扇专题:
专题1:智能风扇
    1)温控风扇、定时风扇;
    2)各种变式:温度控制(风扇的开启)、声音控制、倾倒自动停止(貌似忘了加倾斜传感器);
    3)根据距离变速的风扇(超声波);


4)编程知识点:、循环、时间函数
专题2:可视化风扇
    1)用LCD显示温度、转速、时间;
    2)各种变式:温度控制(风扇的开启)、声音控制
    3)编程知识点:LCD输出
专题3:创意风扇
    1)遥控控制风扇;


2)手势控制的风扇;


3)可选:能换挡的风扇、能吹自然风的风扇等;
    4)编程知识点:超声波函数、红外遥控库
    智能小车专题:
专题1:小车的驱动
    1)小车前进、后退;
    2)各种变式:左转、右转;
    3)编程知识点:L289驱动
专题2:避障小车
    1)红外避障和碰撞避障;
    2)变式:超声波避障;


3)编程知识点:无
专题3:巡线小车
    1)寻黑线小车;
    2)变式:较复杂的循线;
    3)编程知识点:无


一个专题为2课时,我们设计了两个课时连上的方案。事实证明,技术类的课程(工科方向的吧),应该要两个课时连上,学生才有足够的探究、实践的时间。

Jane  高级技匠

发表于 2014-3-3 10:15:09

挺不错的思路~基本都覆盖了
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8334180  中级技师
 楼主|

发表于 2014-3-3 13:40:26

Jane 发表于 2014-3-3 10:15
挺不错的思路~基本都覆盖了


终于有回复了,感谢您的肯定,毕竟课时少,暂时只能这样设计。
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Holiday  初级技匠

发表于 2014-3-3 14:41:16

你的授课对象是多大的?感觉有的课时太松,有的太紧了。
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Jane  高级技匠

发表于 2014-3-3 14:46:16

LED可以加个RGB,觉得效果会还不错也不是很难理解。还可以再加个舵机的应用~ :)
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ada  中级技师

发表于 2014-3-3 14:55:25

感觉可以作为要参赛的中小学生的培训课程,毕竟对小朋友来说还是有难度的
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lauren  高级技师

发表于 2014-3-3 16:02:06

个人觉得题材略微有点枯草,作为引导孩子学习的课程,应该富有更多的互动性,可以参考一下基于arduino的交互装置概念,前面几堂课先引起孩子的兴趣,让他们喜欢玩,会玩,知道在实战用基础知识的价值。之后再让他们学习基础。这样他们才会有动力。
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lisper  中级技匠

发表于 2014-3-3 23:44:28

这个方向不错
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8334180  中级技师
 楼主|

发表于 2014-3-4 11:29:27

lauren 发表于 2014-3-3 16:02
个人觉得题材略微有点枯草,作为引导孩子学习的课程,应该富有更多的互动性,可以参考一下基于arduino的交 ...

首先要谢谢你。arduino可以做很多事情,互动肯定是其最大的特色。但是我们考虑到,这个课程是机器人,也就是说,是用arduino作为学习机器人的软硬件平台。所以我们尽量是从机器人的本身出来去设计这一课程。
其实我们还用arduino设计了《物联网和大数据创意实验》、《互动媒体技术》两个课程,方向不同,内容就不同了。请关注我的《s4a和互动媒体技术》一书,清华大学出版社即将出版。
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8334180  中级技师
 楼主|

发表于 2014-3-4 11:33:05

ada 发表于 2014-3-3 14:55
感觉可以作为要参赛的中小学生的培训课程,毕竟对小朋友来说还是有难度的 ...

说实话,真不是为了比赛。如果是为了比赛,我们就直接从小车出发了。我们试过1.5天,用ardublock,让零基础的小学生(4、5、6年级)学会让机器人循线、装载货物等一系列的功能,并完成比赛。
现在的课程是以初中为基础设计,我们还会根据小学生的特点,修改课程,降低难度,但是套件和课程思路大致不会改变。
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8334180  中级技师
 楼主|

发表于 2014-3-4 11:34:24

Holiday 发表于 2014-3-3 14:41
你的授课对象是多大的?感觉有的课时太松,有的太紧了。

具体的内容还在调整中,我们是边设计,边上课,边公开,期待更多的参与。
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lauren  高级技师

发表于 2014-3-4 11:52:49

8334180 发表于 2014-3-4 11:29
首先要谢谢你。arduino可以做很多事情,互动肯定是其最大的特色。但是我们考虑到,这个课程是机器人,也 ...

哦原来是这样,哇塞连s4a的结合都已经做好了,相当完善的程度了。呵呵赞,会有云课程吗?
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lauren  高级技师

发表于 2014-3-4 14:47:37

lauren 发表于 2014-3-4 11:52
哦原来是这样,哇塞连s4a的结合都已经做好了,相当完善的程度了。呵呵赞,会有云课程吗? ...

Cool!我也只是在http://s4a.cat/官方上看过他们的东西,真心还没有试过!
不知道您这边有没有实物效果的照片,基于s4a做的?打算最近玩玩,你觉得s4a的图形化编程工具做的好吗?
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sunnydream90  见习技师

发表于 2014-3-4 14:52:07

看来大家不谋而合啊。技术课要是就一节的话还不够收拾东西的呢。不过同样是教Arduino,计算机老师会讲编程多一点,而真正的工科毕业的老师会侧重讲电子和机械设计。
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Holiday  初级技匠

发表于 2014-3-4 17:48:01

8334180 发表于 2014-3-4 11:34
具体的内容还在调整中,我们是边设计,边上课,边公开,期待更多的参与。 ...

个人觉得认知机器人环节一节课就够了,要是第一节课看不到这个学期要学习的是什么东西,第一节课的意义也就没有了。应该在认识环节就直接介绍Arduino是什么东西,并且要让学生看到效果。
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killusa  高级技师

发表于 2014-3-8 17:26:13

等我的装备到手了,就按这个学习.
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看一眼  见习技师

发表于 2014-11-24 16:34:02

买了一套设备,按照您的思路去教了一个学生,觉得有课时比较快,特别是电子类的学生。有课程的详细视频吗?发信息给您了。能私下聊聊?
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格鲁  初级技师

发表于 2014-12-14 22:32:38

能不能开发一套小朋友给爷爷奶奶外公外婆做礼物的教程
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8334180  中级技师
 楼主|

发表于 2015-1-15 20:45:37

看一眼 发表于 2014-11-24 16:34
买了一套设备,按照您的思路去教了一个学生,觉得有课时比较快,特别是电子类的学生。有课程的详细视频吗? ...

已经全部提供了啊:http://mc.dfrobot.com.cn/forum.p ... &extra=page%3D1
百度云盘地址:http://pan.baidu.com/s/1qWFJ0EK
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大连林海  初级技神

发表于 2015-2-8 17:47:41

给大家提供了一个课程结构的参考 学习了
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木果创客  学徒

发表于 2015-3-5 08:22:46

非常感谢,很好的教学安排!
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