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[项目] 给植物一个温暖的家——植物生长室

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给植物一个温暖的家——植物生长室

作者姓名:林世向
【项目背景】
随着科技的发展,电子设备已离不开我们的生活,很多人会在家里或办公室种植一些花花草草以净化空气。
但是很多养花的人会因为出差、旅游或者一些其他的原因,不能及时照料它们,短时间可能会影响其正常生长,长时间甚至会死亡。
基于上述情况,设计了“给植物一个温暖的家”这么一个PBL项目,面向小学五年级已入门编程的学生,并具备了探究问题、分析问题、解决问题的能力,通过本次项目的探究学习,激发学生思考和学习,提升发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的综合能力,能用创新的方法科学有效的解决生活中的实际问题,提高动手操作能力和编程能力。
【项目简介】
【核心知识与能力】
知识与技能:
1、了解植物的生长条件
2、认识生活中常见的工具并知道其使用方法
3、掌握编程语句的三大结构:顺序结构、循环结构和分支结构
4、学会使用Mind+的上传模式,独立地或协作地(如:结对编程)完成任务,包括顺序,事件,循环,条件,并行、变量和函数
4、学会掌控板、各种传感器(如:土壤湿度传感器、温湿度传感器、水滴传感器、光线传感器)和执行器(舵机、电机、LED、蜂鸣器)的使用,采用协助地方式完成项目的制作
5、了解激光切割机的切割原理
过程与方法:
1、应用协作策略(如Yes And、结对编程、同理心地图)以支持项目设计周期内的问题解决,
2、使用PBL工具(韦恩图、画廊漫步、气泡图等)进行碰撞,创建外观草图,结构设计图,流程图,伪代码等来支持项目设计和迭代
3、独立地或在协作小组中将较大的问题分解为较小的子问题,尝试模拟计算机系统的工作方式去设计项目(仅包括计算机系统的基本元素,例如输入,输出,处理器,传感器和存储)
4、项目设计中实现多学科交叉融合
情感态度与价值观:
1、当作品的设计想法借用或改编自其他人的作品时,请使用适当的引述和文档加以说明(例如:使用他人创建的图片、音乐、代码改编)
2、培养包容的计算文化,如寻求并比较不同角度、同步或异步,以改进项目
【项目实施】
一、 项目导入活动
孩子们分享家庭里每一个成员的角色分工,说说是谁在生活中照顾了自己,总结出自己能够健康成长所需要的条件,迁移到植物想要健康成长,又是谁来“照顾”它们的呢
二、项目实施过程第一阶段:是谁在照顾植物,帮助它健康成长的?(2课时)
【阶段目标】
了解植物生长所需的条件;能倾听不同的观点意见,并主动学习相关资料,帮助团队成员解决问题和处理冲突,达成共识,得出结论;会使用韦恩图和气泡图
【阶段内容】
1、 课前准备的实验: 教师提前将小葱/豆芽种在不同的环境中:
A 栽种在土里
B 放在土上
C 裹上湿纸巾
D 罩在黑色袋子里
E 随便放在办公室一角的地上
2、学生分组讨论: 我们要健康成长需要什么? 通过讨论结果延伸到, 那植物生长所需与我们是否一样? 完成韦恩图。 【项目工具 1: 韦恩图】
3、用画廊漫步的方式, 让学生分小组观察实验结果,讨论并进行图文记录。(若条件许可, 可将不同环境中小葱,在7天当中的变化,用视频方式提前记录下来,学生可以回看以进一步观察)。【项目工具 2: 画廊漫步】
4、小组讨论后, 派代表分享观察结果,在教师的引导下得出小葱/豆芽生长所需要的条件。 【项目工具 3: 气泡图】
5、通过小葱/豆芽实验,配合图片,学生能更加直观了解大部分植物生长所需要的
条件: 阳光、 空气、 水、 土壤。
观看视频进行总结和测验
【工具】:
老师在以下网址进行绘制,导入模板,编辑文字,截图就可以生成
测试表:

第二阶段:植物需要一个家吗?(1课时)
【阶段目标】
认识生活中不同的室内植物,知道室内植物的重要性;了解室内植物的生存处境与环境变化对植物的影响;能进行组内分工;能使用适当的术语讲述观察结论,并与同学交流、讨论。
【阶段内容】
1、观看视频和图片,学生描述四季气温状况,以及所看到植物的状态。
2、小组分工,用图文形式分别绘出植物在四季中的状态。【项目工具4:植物四季图】
3、观察记录生活中室内植物的生存处境
4、头脑风暴:怎么能24小时全方位的照料室内植物?——用气泡图,归纳总结孩子们各种使照料植物的方法,引导出“给植物一个温暖的家”
【工具】
第三阶段:给植物的温暖的家是什么样的?(1课时)
【阶段目标】
知道生长室的特点和功能,并能找到对应的传感器和执行器来完成功能;在讨论前,会学习相关资料,并在讨论时,利用这些资料提出创意;能认真倾听他人意见,并清晰地表达自己的观点。
【阶段内容】
1、学生完成器件-编号表的填写 ,查找掌控板相关资料【项目工具4:互联网】
2、观看视频,认识传感器、执行器、主控;教师分发硬件套件,学生按传感器、执行器、主控进行分类
3、生长室是什么? 根据上节课头脑风暴的结果,并让学生用“Yes, and…” 的方式说一说, 自己想象中能自动根据环境情况照顾植物的生长室长是什么样的? 需要使用什么传感器和执行器来完成任务?【项目工具5 : Yes, and…】
4、 头脑风暴: 搭建一个生长室, 我们需要有哪些资源?(如: 需要材料、 工具、 设计图……)
【工具】
器件-编号表:
分类表:


第四阶段:我们怎么给植物搭建温暖的家?(6课时)
【阶段目标】
能够进行功能分解与实现方案规划;能够完成外观草图设计,并根据设计图选出合适搭建成长室的材料和工具;能够发现他人作品中的亮点,也能向他人提出对其有帮助的反馈;能按时完成项目工作;能利用他人的反馈来改进自己的工作。
【阶段内容】
1、对项目进行功能分解,并选择相应器件完成功能设计;【项目工具 气泡图】
2、梳理子功能编程思路,采用PPT绘制电路连线图;【项目工具6 :编程思路梳理表】
3、根据组内成员优势,进行组内分工,分为硬件搭建、软件编写和过程记录;通过Mind+实现子功能的编程;
4、按照外观草图设计要求,画出自己想要生长室的设计图1.0版。组内分享,作者说说自己的设计思路,组员找出其设计中的一个优点,同时提出一条建议。综合考虑其他同学所给的意见,完成个人设计图2.0版。【项目工具7 外观草图设计要求】
5、小组内进行讨论,对最终的设计图达成共识。可以选择采用其中一人的设计图,也可以选取两张设计图中的优点,绘制设计图3.0版
6、根据设计图,选择所需的器件与材料,并说出理由。同时再设计图上的不同结构处添加器件与材料,完成设计图4.0版
7、打开工具箱,认识各种常见工具,能用准确的术语描述工具和要完成的任务。
【工具】
功能分解:
编程思路梳理表:
外观草图设计要求:

过程记录表:

第五阶段:我们一起动手搭建温暖的家吧!(2课时)
【阶段目标】
在项目制作过程中,能对过程、方法和结果进行反思、评价与改进;能创建一个详细的任务列表,该列表将项目工作公平地分配给团队成员;能制定时间表,并跟进目标的完成和进展情况,以确保在截止日期之前完成工作;能利用好时间并主持好会议,有条理地保存材料,草稿和笔记。
【阶段内容】
1、按此前的外观设计图、编程思路梳理表、电路连线图、过程记录表进行组内职责分工,制定任务表和时间表。
2、了解激光切割机的工作原理。
3、记录好过程中遇到的问题,进行反思复盘,并进行调试验证,对项目进行迭代。
第六阶段:成果展——我制作的温暖的家合格吗?(2课时)
【阶段目标】
对植物的生长条件有更清晰的认识;能使用适当的术语、清晰的、有逻辑的描述生长室的工作原理;能进行合理的角色分工,并完成成果展
【阶段内容】
1、找几个养花的朋友体验一下生长室,看看能不能满足需求,让体验过的人完成下面的问卷表
2、根据问卷反馈,对项目进行最终的迭代
3、布置成果展,对来访者进行解说和答疑
【工具】
小组分工表:
问卷调查表:

【项目总结】
【功能实现】
【初始化设置】
202004308592..png
【滴灌系统】
通过土壤湿度传感器实时采集植物的土壤湿度情况,并把数据发送到掌控板上,如果需要浇水,水池里的水泵就会将水池里的水抽出来滴灌植物,水泵的水管放置在顶部,这样能够用滴灌的形式浇水,更加节省水资源。
202004302579..png
【光照系统】
为了让植物有更加充足的光照,通过光线传感器实时监测周围环境的光亮度,并把数据发送到掌控板上,当环境的光照不满足植物的需求时,会打开LED对植物进行补光,让植物更加茁壮成长
202004302131..png
202004304924..png
【通风系统】
在墙壁上有一个温湿度传感器,它的作用是检测当前环境的温度和湿度,当温度或湿度高于一定值,风扇会启动同时窗户也会打开,对生长室进行通风。
【储水系统】
通过蓄水池来完成水的收集,经过问卷调查的反馈,给蓄水池增加了盖子,通过水滴传感器实时监测是否下雨,并把数据发送到掌控板上,如果有下雨,掌控板告诉舵机打开盖子,来完成水的收集。
【信息采集系统】
把收集到的土壤湿度,周围光强度,环境的温度和湿度,显示在OLED显示屏上,能够让人更加方便的知道植物所处的环境。
【主程序】
【作品视频】

【参考文献】
《哈佛创意计算》
《PBL行动者手册》  PBL 行动者团队/著
《CSTA K–12 CS Standard 》
【写在文末】
由于这阵时间比较特殊,该项目没有在大班级里面开课过,希望各位提供反馈与建议,谢谢,让这个项目可以更接地气。











参赛作品资料.zip

2.53 MB, 下载次数: 38

txm派瑞深山锹  高级技师

发表于 2020-4-30 08:05:02

很好的创意!赞
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rzyzzxw  版主

发表于 2020-6-2 08:02:11

首届"掌控板"教学应用设计大赛最全指南
https://mp.weixin.qq.com/s/VvdZnNzydqV0j29_OZZ24w 作品报名表接收邮箱:934188532@qq.com
  作品报名表发送要求:
  1、邮件主题格式:参赛类别(教学设计/自制教具/课程设计)+掌控板教学应用设计大赛+姓名
  (例如:教学设计+掌控板教学应用设计大赛+张三)
  2、邮件附件:参赛作品资料包(作品报名表、作品文档、图片、视频、程序、图纸等资料)
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兔小灰  初级技师
 楼主|

发表于 2020-6-2 22:58:47

rzyzzxw 发表于 2020-6-2 08:02
首届"掌控板"教学应用设计大赛最全指南
https://mp.weixin.qq.com/s/VvdZnNzydqV0j29_OZZ24w 作品报名表接 ...

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