SPIKE™ Prime 科创套装

训练营 3:巡线行驶

编写程序,通过颜色传感器实现驱动底座自主化。

30-45分钟
初级
年级 6-8
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课程计划

1.课前准备

  • 通过 LEGO® Education SPIKE App 应用程序*浏览学生学习材料®
  • 在这节课上,您需要在白色或浅色平面上制作一条较粗的黑线:

    ▷ 在白纸上绘制黑线
    ▷ 在浅色表面上使用电工胶带
    ▷ 打印 “Line ideas” PDF 文件
    ▷ 使用 LEGO Education SPIKE Prime 科创套装备用的黑色车轴元件

2.参与(5 分钟)

  • 根据下面要点组织学生围绕本节课程展开一次讨论。
  • 播放视频介绍本节课程。

3.探究(20 分钟)

  • 学生两人一组合作,使用颜色传感器搭建驱动底座模型。
  • 要求他们运行第一个程序栈,使练习驱动底座向前行驶并垂直停止在黑线处。
  • 要求他们尝试第二个程序栈,并描述发生了什么。

4.解释(5 分钟)

  • 组织学生讨论颜色传感器如何探测黑线。

5.拓展(15 分钟)

  • 让学生完成下一段程序,使他们的驱动底座沿黑线前进。
  • 要求他们优化当前代码,编制一个更高效的巡线程序。

6. 评估

  • 为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

使用下列办法组织学生讨论比赛场地及其常规组成部分——线的应用。

  • 向学生提问:他们如何利用这些线条优化自己的程序,使其更高效。
  • 解释不同类型的线和交点:

    ▷ 细线
    ▷ 直角
    ▷ T 形线
    ▷ 非连续线
    ▷ 被彩线截断的黑线

让学生观看这段视频以了解自己的后续任务。

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搭建要诀

配有颜色传感器的简易驱动底座
使用配有颜色传感器的简易驱动底座模型。请记得使用线缆夹。

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使用颜色传感器
可在两种不同模式下使用颜色传感器来完成这项任务(即:颜色模式或反射光线强度模式)。

颜色传感器的反射光线强度模式可以提供最高精度。沿线前进是通过 2 种颜色或 2 种反射光线强度的交替探测。花一些时间,与您的学生一起探究传感器读取数值的方式。例如:

SPIKE Competition Ready Training camp 3 Teacher Building Tip - zh-cn

在功率模式下使用电机
当使用速度调节模式打开电机时,无论驱动底座是在平坦的表面上还是在斜坡上行驶,智能集线器都会逐渐调节电机的功率(电压),以达到设想的速度并使其保持恒定。

在功率模式下打开电机时,智能集线器会立即向电机提供所需的功率(电压)。

进行巡线运动时,由于驱动底座需要进行小幅快速的移动(很可能在白色和黑色区域之间来回摆动不到 10 度),故使用功率模式进行编程会反应更灵敏,使巡线运动更准确。

可从“更多电机”扩展部分找到此模块。

编程要诀

主程序

SPIKE Competition Ready Training camp 3 Step03-Program - zh-cn

可行方案

SPIKE Competition Ready Training camp 3 Teacher Solution - zh-cn

其它程序

SPIKE Competition Ready Training camp 3 Teacher Other - zh-cn

分层教学

通过如下方式简化本节课程:

  • 讲解颜色传感器的反射光强度模式

    ▷ 请查看 SPIKE App 应用程序的帮助部分,了解更多关于颜色传感器的信息。

通过如下方式提高学生的学习水平:

  • 给学生挑战性任务,让他们修改自己的程序,实现沿不同粗细、颜色和形状的线行驶。

评估环节

教师观察清单
可根据教学需要设定等级,例如:
1.部分完成
2.全部完成
3.超额完成

请使用下列成功标准来评估学生的进度:

  • 学生能够对他们的驱动底座进行编程,并使颜色传感器对线条做出反应。
  • 学生能够将 “IF ELSE” 语句应用于自己的程序中,使巡线程序更简易。
  • 学生能够优化自己的巡线程序,使其更精确。

自我评估

让每位学生选择一块最能代表自己当前水平的积木。

  • 蓝色:驱动器基座可以停在水平线上。
  • 黄色:学生对驱动底座进行编程,并能够使其沿线前进。
  • 紫色:学生修改了巡线程序,能使驱动底座移动的更快。

同伴互评
鼓励学生通过下列方式为同伴提供反馈:

  • 让学生根据上面的彩色积木评价标准对彼此的表现进行评分。
  • 让学生相互提供建设性的反馈,以提高他们小组在下一堂课中的表现。
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语言艺术拓展

引入语言艺术能力培养环节:

  • 展示一段称作“差异化巡线”的程序(请参看下文“编程要诀”部分),然后让学生尝试探究这段程序的运行原理。
  • 要求学生参照他们之前的巡线程序对当前程序进行评估。

备注:这部分内容可用作拓展课程。

数学拓展

引入数学能力培养环节:

  • 要求学生使用下列术语说明,当使用颜色传感器的反射光线强度模式时,巡线程序是如何工作的:

    ▷ 阈值
    ▷ 平均值
    ▷ 大于、小于
    ▷ 范围
    ▷ 百分比

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:

  • 信息技术(IT 应用程序)
  • 制造与工程(机械技术)
  • 制造与工程(工程预科)

教师支持

学生将会:

  • 对驱动底座进行编程,使其停止在黑线处
  • 对驱动底座进行编程,使其沿黑线前进

LEGO® Education SPIKE Prime 科创套装

知道人与计算机解决问题方法的异同,尝试编写、调试程序。(7-9年级,综合实践活动,走进程序世界)

通过计算机程序获取传感器实时采集的信息,并把这些信息记录在数据库中;对这些数据进行二次分析,验证之前的假设,甚至发现新的规律,(7-9年级,综合实践活动,用计算机做科学实验)

学生材料

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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