乐高MINDSTORMS头脑风暴EV3机器人核心套装

试错

搭建一个斜坡机器人 (Bevel Bot),并尝试让它准确前进 1 米。

45-90分钟
初级
年级 6-8
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课程计划

1.课前准备

  • 浏览 EV3 课堂 App 应用程序中的学生学习材料。
  • 收集与工程师和物理学家使用的流程有关的信息。
  • 本节课需要用到卷尺和记号笔。
  • 可根据教学需要,使用 App 应用程序中的“入门”活动设计课程。这将有助于学生熟悉乐高®教育 MINDSTORMS® 头脑风暴 EV3 机器人套装。

2.参与(10 分钟)

  • 观看本单元视频,并根据下面发起一次讨论部分的想法,组织学生围绕本单元和课程展开一次讨论。
  • 将所有学生分为两人一组。

3.探究(15 分钟)

  • 让每组学生搭建斜坡机器人 (Bevel Bot)
  • 给他们一些时间进行测试运行,以确保模型搭建正确且能够按预期工作。

4.解释(10 分钟)

  • 让每个小组进行实验并记录结果。
  • 确保他们能够创建自己的测试表。
  • 向学生发起挑战,让他们对机器人的程序和设计进行微调,以便机器人更精确地移动 100 厘米。

5.拓展(10 分钟)

  • 让学生分析哪些调整可以将误差降低至最小。
  • 要求每组简要总结实验结果。
  • 请记得预留整理时间。

6.评估

  • 就每位学生的课堂表现提供反馈。
  • 可借助所提供的评价准则来简化此环节。

发起一次讨论

没有任何一台机器是完美的。尽管工程师们尽最大努力使机器尽可能精准,但总会存在一定程度的差错。尽管机器的规格通常基于计算和模拟,但必须在实验室中对实体机器持续进行测试,通过测试、迭代和反复试错能够优化机器的性能。

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观看本单元的学习视频,并围绕工程师所使用的流程展开讨论。提出一些相关的问题,例如:

  • 工程师在开发新机器时会怎样工作?
  • 他们如何设计实验来测量机器的性能?
  • 哪些因素决定了可接受的误差量,以及机器的性能是否足够优异?

搭建要诀

使用模型
将模型放置在坚固的水平面上并标示出起始位置。运行程序,并在模型停止移动后标记停止位置。计算的电机圈数、实际的电机圈数和计算的移动距离(厘米)会显示在显示屏上。

进行实验
当学生进行实验时,提醒他们注意以下几点:

  • 计算的电机圈数、实际的电机圈数和计算的移动距离(厘米)会显示在显示屏上。
  • 使用卷尺测量实际的移动距离。
  • 在测试表中记录实验编号、计算的移动距离和实际测量的移动距离,并确保在表单中留出足够的空间,用于进一步计算。
  • 至少重复进行三次实验并使用平均值,以确保获得最可靠的结果。

编程要诀

程序

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分层教学

通过如下方式简化本节课:

  • 与学生合作,帮助他们分析速度参数对误差量的影响

通过如下方式提高学生的学习水平:

  • 解释平均值的意义(例如算术平均值与中位数、对异常值的敏感性)的重要性,其能够均衡一系列实验的测量误差
  • 鼓励学生改进机器人的设计,以进一步提高其准确性和精度

评估环节

教师观察清单
可根据教学需要创设评价准则,例如:
1.部分完成
2.全部完成
3.超额完成

请使用下列成功完成任务的标准来评估学生的进度:

  • 学生能够确定机器人设计或程序中导致其运行不准确或不精确的因素。
  • 学生能够确定影响机器人准确性和精度的外部因素。
  • 学生能够通过改进机器人的设计或程序,成功减少误差(即偏离预期结果的数量)。

自我评估
让每位学生选择最能代表自己当前水平的等级。

  • 铜章:能够进行实验,但未能发现机器人设计或程序中有任何导致其运行不准确或不精确的因素。
  • 银章:在帮助下能够确定机器人设计或程序中导致其运行不准确或不精确的因素。
  • 金章:能够确定机器人设计或程序中导致其运行不准确或不精确的因素,并且进行了改进,可以提高机器人的准确性和精度。
  • 铂金章:能够确定机器人设计或程序中导致其运行不精确的因素,并进行了改进,可以提高机器人的准确性和精确度。此外,还确定了影响机器人准确性和精度的外部因素。
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语言艺术拓展

整合语言艺术能力培养,要求学生:

  • 围绕他们的实验结果及准确性和精度的重要性这方面的实例,准备一份简短的报告
  • 准备演示文稿,说明他们的实验结果和学习成果

备注:这部分内容可用作拓展课程。

职业连接

喜欢这节课的学生可能会对以下相关行业产生兴趣:

  • 制造与工程(工程预科)
  • 科学、技术、工程、数学(科学与数学)

教师支持

学生将会:

  • 了解机器人设计和程序的哪些方面会导致误差

中华人民共和国教育部
中小学综合实践活动课程指导纲要
设计制作活动(劳动技术)(7年级)
主题7.模型类项目的设计
学习设计、制作“三模”(航模、海模、车模)等,掌握相关工具、设备的使用方法,初步认识常见的具有动力源的机械,可尝试通过改变某些条件来提高运动能力,以此增强对不同动力的再认识并取得实际操作经验。

学生材料

学生学习单

以 HTML 页面或可打印的 PDF 格式下载、查看或分享学生学习单。

了解详情

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