SPIKE™ Prime 科创套装

损坏的设备

弄清为何有些东西不能正常运作,设法去修理它

45-90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。

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(35 分钟)

  • 让学生两人一组合作搭建 CNC 数控设备,并让他们知悉他们所搭建的机器是非功能性的。
  • 要求学生运行程序,并尝试判断和处理他们所发现的问题。
  • 提醒学生记录相关问题和他们的解决方案。

4.解释(10 分钟)

  • 组织一次分享会。鼓励学生谈论他们所发现的问题以及想到的解决方案。

5.拓展(25 分钟)

  • 要求每个团队通过修改他们的模型和(或)程序来改进 CNC 数控设备。
  • 让学生轮流与全班同学分享自己的改进。
  • 请记得预留整理时间。

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

围绕迭代或修理东西展开一次讨论,可提出下列相关问题引入:

  • 当有东西损坏时,你们通常的第一反应是什么?
  • 当准备修理一些东西时,你们首先会做什么?
  • 你们最近修理的东西是什么?你们是怎么发现这个问题的?
  • 什么是 CNC 数控设备?你们知道它的用途吗?

让学生观看这段视频以了解他们的后续任务。

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搭建要诀

分步搭建
分解每个团队的搭建任务,确保每个成员都能积极参与其中:

  • 学生 A:CNC 数控设备的顶部
  • 学生 B:CNC 数控设备的底部和针杆
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预先设计的形状
在本节课中,你可以使用信纸尺寸的空白纸张,我们也提供了预先设计的 CNC 数控设备切割模型 (PDF)。使用这些预先设计的纸张,以便于学生确定 CNC 数控设备是否正常工作。

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装载纸张
纸张装载方式如下所示:

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寻找故障
这台 CNC 数控设备模型存在 4 个故障,而为使程序按预期运行,必须解决它们:

  1. 一个纸张进给轮丢失,导致 Y 轴不能正常工作。
  2. CNC 数控设备的上部模块未能很好地安装在底部模块上。
  3. 纸张进给齿轮倒置,导致纸张进入 CNC 数控设备速度过快。
  4. 铅笔支座未固定好,导致 X 轴不能正常工作。
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简易解决方法
解决这些故障的最简易方法如下,但要注意,本节课的目标要求学生寻找他们自己的解决方案。

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可能的升级
学生们可通过添加颜色传感器升级 CNC 数控设备。

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编程要诀

主程序

SPIKE Invention-Squad Broken Step03-Program zh-cn

可行方案

SPIKE Invention-Squad Broken Teacher Solution zh-cn

分层教学

通过如下方式简化本节课:

  • 建议学生可使用一系列的积木来解决问题
  • 要求所有团队进行相同的升级,以便于评估他们的改进情况。

通过如下方式提高学生的学习水平:

  • 让学生使用打印机绘出复杂的形状,包括曲线。
  • 让学生为机器添加 Z 轴,将其改造为一台 3D 打印机。

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

请使用下列成功完成任务的标准来评估学生的进度:

  • 学生能够描述一个物体的功能。
  • 学生能够从满足需求角度描述物体功能的好处。
  • 学生能够构想有效论点。

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:能够描述事物的运作原理
  • 黄色:能够详细描述事物的运作原理,并能突出它的优势。
  • 紫色: 能够让他人相信自己的发明是最出色的。

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:

  • 让学生进行如下活动,对热线电话呼叫中心的情境进行角色扮演。

    ▷ 一位学生描述问题。
    ▷ 另一位学生解释如何解决问题。

提示: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:

  • 让学生确定纸张进给的齿轮传动比。
  • 要求学生使用恰当的语言描述如何控制纸张进入 CNC 数控设备的速度。
  • 让他们解释(并尝试!)如果将齿轮调换会发生什么。

提示: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:

  • 商业与金融(创业学)
  • 教育与培训(教学)
  • 传媒艺术(广播技术)

教师支持

学生将会:

  • 评估设计解决方案的质量
  • 通过迭代寻找问题,然后解决它们

LEGO® Education SPIKE Prime 科创套装
铅笔

理解程序的三种基本结构,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)

通过常见的电子模块,用3D打印或者激光切割等方式自制各种结构件,结合开源硬件,设计有行动能力的机器人(7-9年级,综合实践活动,开源机器人初体验)

知道简单机械的特点,并用它们解释生活中的一些实例(7-9年级,科学,能的转换与能量守衡)

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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