智能小车UbD教案

题目：如何用一辆智能小车挑战想象的边界
课程基本信息
学生人数	12	所在年级	初二---高二
时间周期	共5次，2h/次，总计10小时
阶段1——确定预期结果
所确定的目标（Goal）：                                                                                                                                                                               - 借助网络资源获取知识，并将所学分享到网络。（时代素养）(学会学习) - 发现、分析、归纳、解决问题的能力。（自我驱动）                                                                                            - 学生将运用设计思维，设计一个有实际应用价值的产品, 体验产品开发完整的流程。（设计思维与创造、好奇与想象） - 小组合作完成项目，并进行答辩展示。 (沟通合作) - 学生将理解编程、硬件、设计基本概念，从而理解延伸到生活中电子设备基本原理。
我们需要思考哪些基本问题？（Question）                                                                      - 你的玩具小车到底是如何工作？ - 海底捞的机器人是如何找到路的？ - 如何命令硬件为我们工作？ - 人与计算机是如何分工？                                                                                                     -（工业设计、造型设计）生活中有哪些好设计和坏设计？                   ||                                                                    - 如何从实际问题出发，结合软件、硬件、设计三者，来创造一个能有实际价值的产品？		预期的理解是什么？（Understanding）                                  学生将会理解......                                                                              - 遥控小车是由多种硬件构成的，并在程序控制下移动。                                                                     - 机器人的“器官“有：红外检测模块、蜂鸣器、雷达等。 - 基于Arduino开发程序可以操控硬件，智造万物。                                                                                      - 人负责提炼分析归纳推理问题，计算机负责高效率执行              - 好的设计要兼顾美观和实用                  || - 利用设计思维找到问题并提出解决方案                                                                               - 一个产品的流程是需求、设计、软硬件开发、测试，对应的职业是 产品经理、美工、码农、测试员。
作为单元学习的结果，学生将会获得哪些重要的知识和技能？
学生将会知道......(Knowledge)                                                       - 电子产品的工作流程，从外形设计到软硬件工作原理。 - 常用元器件—遥控模块、红外模块、电机、LED灯、Arduino电路板、杜邦线、寻迹模块、温湿度模块、LCD显示屏、蜂鸣器。                                                                                                      - C语言最基础的编程语法，包括变量、表达、条件语句。 - 编写程序驱动硬件。                                                                                      - 设计思维的应用。                                              - 评价设计好坏的因素。		学生将能够......(Skills)                                                                      - 撰写1+篇技术博客，在知乎、博客、简书等网站分享专业知识和问题，产生一定实际价值。 - 组装一辆智能小车，利用电机、电路板、电池等开源硬件，具有红外遥控、前进后退转弯、自动寻路的功能。 - 设计并制造小车外形，利用软陶/纸板/木板/亚克力等原料和工业设计相关理论实现。 - 拆解或改造一款电子设备，eg：遥控小车/笔记本清灰/旧手机改造/DIY烤箱。 - 烧写一个程序，驱动硬件工作。 - 获得搜索技能，利用网络解决问题、学习知识，在百度/谷歌/知乎/博客/简书等程序员常用网站检索答案。
阶段2——确定合适的评估证据
什么能够用来证明学生理解了所学知识？                                                                                                                                               表现性任务（Task）： 1.   个人的技术博客（50分） - 自我学习记录的技术文档：将课程过程、自学内容、遇到的问题等等记录在网络博客上，达到自我查阅、共享知识的目的。 - 最终项目的开发文档：包括项目的 调研、需求、开发、测试等。 2.   小组组装一辆智能小车（30分）                                                                                                                                                                - 基础功能：利用电子元器件组装小车，设计小车外形，编写程序驱动小车移动。 - 扩展功能：学生根据个人能力添加个性化的元器件和功能。 3.   拆解电子设备 （10分）                                                                                                                                                              - 每个小组自我拆解或改造一款电子设备，记录在博客中并做presentation。      3.   Hackthon比赛评奖 （加分：满分10分）                                                                                                                                                          - 设计比赛题目，各小组用自己的智能小车参赛。
阶段3——设计学习体验
学情调研： 询问学生： Knew：了解学生编程、电路、机器人组装、设计等能力特长。 WantToKnow: 询问学生最终预期得到的小车成果是什么？你想拆解/改造什么小设备，让你的小车成为整条gai最酷的仔？ 老师分析准备 分组：根据学生情况对学生进行提前分，强弱互补，2人一组，共计6组。 助教：从学生中选择助教1名，协助管理组织、反馈课程接受度。   第一节 装车---硬件入门 课程资料 ： 为学生准备 教学视频，供不同基础的同学个性化学习 给与学生操作文档，学生可对照文档进行操作。 主要内容 展示一辆智能小车（15min） 老师展示一台组装好的智能小车，包括 遥控控制实现前后移动、旋转，小车检测到障碍会语音提示，小车能自动寻路实现从A点到B点的功能。 电子电路基础知识与硬件模块（45min） 学生分组，2人一组，每组一套Arduino全套设备。 带领学生实现模块功能：从点亮一个LED灯，到蜂鸣器播放声音，到驱动电机运动，到把轮子按在电机上移动，一步一步实现一个小车能动起来的所有模块。 组装自己的小车（45min） 按照小车的使用指导说明书，自己组装小车； 组间体验与交流 如何掌握该门课程的学习方法?（10min） 网络上在线查找问题，引导学生利用网络深入学习。让学生多种方式搜索大量资料并筛选出适合自己的教程。如：蜂鸣器工作原理、Arduino入门。 在知乎、博客、简书等查看大牛的技术博客，鼓励学生开源共享精神。 引导他们写自己的技术文档。 终极项目头脑风暴（20min） 利用设计思维的方式引导学生思考生活中的刚需 —     person     needs a way to      need         in away that values     insight    （利用设计思维的方式引导学生发现问题，包括前三个阶段：1以人为中心、2发现观察、3定义原则），并记录在博客中。 作业(二选一，难度递增) 作业一（Level 1）：将小车组装完成，将课程内容记录在简书中，如：记录元器件功能，如何连接，最终的成果照片。 作业二（Level 2）：学生发挥创意制作一个“会______的xxx”，不限实现方式方法，将过程记录在自己的博客中。（如：会转的风扇、会跑的独轮车）   第二节 遥控指挥---编程入门 主要内容 作业回顾（15min） workshop 学生们互相体验上节课的作业成果，加技术博客好友，实时查看学生或同学进度。
带学生编写代码，让小车个性化移动。 (60min) 教授如何烧写程序进入主板中，从而实现遥控器控制小车前进、后退、旋转。 学生自定义调节小车的速度与转向速度。 百度搜索他人的教程，增加功能：自动寻路。让学生自己实现。 小测验。(30min) 设置小的障碍赛，比赛哪位同学的小车可以最快通过。 终极项目头脑风暴（15min） 第一节课中的需求，思考 有什么好点子？解决方案是？（利用设计思维的方式，继续后两个阶段：4畅想点子、5设计实验。） 思考：你想拆个什么设备，给你的小车加buff？   作业（二选一） 作业一（Level 1）：将所学内容记录到在线博客中，形成一篇技术文档。 作业二（Level 2）：尝试利用在线的技术文档和元器件，为小车加一些新功能，为终极项目做准备，将过程记录在自己的博客中。（eg：送生日祝福的小车）   第三节： 科学拆家 --- 软硬件知识在生活中的迁移与应用 主要内容 课前互动（15min） 用自制烤箱烤红薯，原理是用小太阳拆解与改造。（仅为演示，提升兴趣，不允许学生自己做） 向学生展示自己利用设计思维模式做项目的流程。1.以人为中心：饿； 2.观察：无法吃早饭； 3原则：董雪needs a way to  吃早饭 in away that values 不迟到。 4.点子：在办公室做烤箱。5.实现：搜索现有成品，查看原理，网络搜教程，问淘宝卖家，买成品 è 在办公室可以用的，看起来不会被查到的小电器。 拆改一个设备 --- 给你的小车加buff 学生自己动手拆改一个旧设备，学生将自己带来的电子设备进行拆解，并查阅网络资料，做记录在博客中展示。（60min） 备选项目列表：旧风扇改遥控、自制打火机、自制泡沫切割机、会扇风的小汽车、自制9.9音箱、蓝牙耳机改蓝牙音箱。 小组之间交流，。(15min) 终极项目 阶段性讨论（30min） 小组之间交流终极项目 预期成果。 记录在博客中，形成终极项目文档。 作业 作业一：将拆改过程并记录在博客中。 作业二：完成极项目文档中的产品雏形设计。   第四节： 设计 主要内容 当空接“蛋”（30min） 工具教学： 所用材料(卡纸，卡纸刀，划痕刀，胶)一般所用材料 b. 卡纸特性c. 加工方法 i. 水浸 ii. 褶皱 学生为小车设计外壳，具有承重、缓冲等功能。 比赛：将鸡蛋从高处抛下，学生需要控制小车来接鸡蛋，同时需要设计外形来保证鸡蛋不碎。 设计专业知识干货：（60min) 设计专业的介绍及设计流程介绍(举例) 介绍属于立体构成范畴的设计领域，并分 别赏析该领域作品。i. 建筑设计 ii. 工业设计 iii. 景观设计 iv. 平面设计v. 动画vi. 装置设计vii. 展陈设计 举例可能性，大师作品a.展览展陈 b. 望京soho c. 纸雕塑 终极项目 中的设计应用（30min) 根据最终要做的项目进行个性化设计。 内容：1.制造轮子，完成小车运行路线  2.小车外壳 作业 完成小车的外观设计，要求：1.美观、创新、一定功能性(三选2) 2.表达一定的想法  3.有基本的设计感觉 4.创新   第五节：造物---  Hackthon比赛“地表最______的小车”(或者叫 “一个能_________的小车”) 主要内容 (2h 30 min） 任务要求与说明： 小车必须具有能完成从A点到B点的基本功能； 学生自行填写词语并按照要求制作，如 最妖娆的小车，最快小车，最中二小车等。 (允许2个小组之间联合完成项目) 学生根据前几节课程讨论确定项目方案，并有文档记录。 学生动手制作自己的 “最____的小车”， 4名老师辅助学生们完成所要做的项目   颁奖评比 – 周日下午（2h） 学生们展示自己的发明创造，大家相互体验。 评奖规则： 最_____奖，从学生提交的题目中，进行评选，评选方式是：老师、家长、学生进行投票。 比赛评比，前三名。对照评价量表，由老师评分决出。

 

附件1：最终项目展示的评价量表

 

	项目展示的评价量表
评价指标	基本功能(50%)	加分点(50%)
功能点	具备基本的移动功能，完成从A点到B点的控制移动	温度传感/湿度传感/报时/自动寻路/
40分	0-20	0-20
外形设计	对外壳和车轮的二次设计	美观/受力承重/创新…
20分	0-10	0-10
设计思维余创新	基于实际问题提出解决方案，有一定用途，未来有升级开发的可能性	能解决当下实际问题
20分	0-10	0-10
沟通合作（10）	小组人员均有参与	分工明确，每个人都能积极表达
20分	0-10	0-10
想象力（10）		该产品非常得脑洞清奇、异于常人
10分	0-10	0-10
总分 100分