面向中小学的Arduino机器人课程——课程设计

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。

挺不错的思路~基本都覆盖了

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。

你的授课对象是多大的？感觉有的课时太松，有的太紧了。

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~ :)

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

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。

这个方向不错

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。

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。

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。

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？

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？

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。

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。

等我的装备到手了,就按这个学习.

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？

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

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：https://mc.dfrobot.com.cn/forum. ... &extra=page%3D1
百度云盘地址：http://pan.baidu.com/s/1qWFJ0EK

给大家提供了一个课程结构的参考 学习了

非常感谢，很好的教学安排！