SPIKE™ Prime 科创套装

风速指示器

使用定量的云数据来实现一种显示风速的方法。

30-45分钟
中级
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

  • 根据下面要点组织学生围绕本节课程展开一次讨论。
  • 讲解课程。

3.探究(20 分钟)

  • 让学生两人一组合作搭建风速指示器。
  • 要求学生运行这段程序。观察学生们的反应!提醒学生,为使程序正常运行他们必须输入一个城市名称。

4.解释(5 分钟)

  • 要求学生解释云数据如何显示在模型上,以及如何代表蒲福风级。

5.拓展(15 分钟)

  • 要求学生使用更多 “IF ELSE” 条件来拓展他们的程序,可根据蒲福风级来考虑不同的风速。他们可通过将风级分为四部分来实现这一点。
  • 要求学生通过他们的程序来显示风向(如使用“矩阵灯”上的箭头)。
  • 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

围绕风展开一次讨论。

  • 讨论在大风天可以进行及不可以进行的活动(如驾驶无人机、放风筝、玩足球或篮球、进行户外聚会)。
  • 探索各种风速分级(如蒲福风级)。
  • 要求学生思考测量风速的不同方法。

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

正确对齐电机
确保学生在搭建模型期间正确放置电机。这将影响对模型的编程过程。

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将这款模型用于其它课程
如果时间有限,可以使用这款模型的基础版(即舍弃角色元件)

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使用矩阵灯
为显示风向,可使用另一个电机或智能集线器矩阵灯上的箭头。

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蒲福风级
模型的积木颜色与蒲福风级的分级保持一致,蒲福风级由爱尔兰水文地理学家 Francis Beaufort 于 1805 年制定的。蒲福风级的说明如下:

  • 蓝色:蒲福风级 1-3(1-12 英里/小时或 0.5-5.5 米/秒),软风至微风
  • 绿色:蒲福风级 4-6(13-31 英里/小时或 5.5-13.8 米/秒),和风至疾风
  • 黄色:蒲福风级 7-9(31-54 英里/小时或 13.8-24.4 米/秒),大风至狂风
  • 红色:蒲福风级 10-12(55 英里/小时- 高于 73 英里/小时或 24.4-32.7 米/秒),暴风至飓风
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编程要诀

主程序

SPIKE Life Hacks Windspeed Step03-Program - zh-cn

可行方案

SPIKE Life Hacks Windspeed Teacher Solution - zh-cn

其它程序

SPIKE Life Hacks Windspeed Teacher Other - zh-cn

分层教学

通过如下方式简化本节课:

  • 进行一个小型的不插电活动,帮助学生直观了解风速范围与不同颜色的关系。可使用所提供的 PDF 来启发思考。

通过如下方式提高学生的学习水平:

  • 修改这个风标,使其能够在 180 度范围内移动。观察学生完成重新校准的速度。
  • 要求学生设计自己的风标。

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

请使用下列成功标准来评估学生的进步情况:

  • 学生能够使用条件语句编程来校准他们的风级。
  • 学生能够校准他们的风级,无论他们使用什么数据(数据单位)。
  • 学生能够修改他们的程序,实现同步收集和使用两种不同类型的云数据(风速和风向)。

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:能够使用云天气数据对自己的模型进行编程,显示三个不同地点的两种不同风速。
  • 黄色:能够对自己的模型进行编程,实现从三个不同的地点读取蒲福风级四种不同类型的风速。
  • 紫色:能够添加一个带有表盘的额外电机并对其进行编程,使其能够指示每个地点的风向。

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:

  • 让学生根据他们的风速预测,记录和发布警告信息。
  • 作为学生预测工作的一部分,鼓励他们解释风的作用原理。

备注:这部分内容可用作拓展课程。

数学拓展

  • 当学生对电机角度进行编程以显示风速时:

    ▷ 向学生解释,他们正在处理有关两个数字相对位置的语句。
    ▷ 向学生解释,他们正在编写现实世界中有关有理数顺序的程序语句(例如他们所编写的“风速 13.8 > 24.4 米/秒”是表达风速变快的事实)。学生将选择适当单位进行测量,并对电机进行编程,使其按比例转动。

  • 让学生使用不同的单位(如英里/小时、公里/小时、节)。

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相关行业感兴趣:

  • 科学、技术、工程、数学(工程与技术)
  • 科学、技术、工程、数学(科学与数学)

教师支持

学生将会:

  • 探索使用实时天气数据来控制输出

LEGO® Education SPIKE Prime 科创套装

通过常见的开源硬件和电子模块,利用免费的物联网云服务,搭建各种物联网作品,如校内气象站、小鸡孵化箱等项目,体验物联网的应用。(7-9年级,综合实践活动,体验物联网)

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),

知道测量气温、风力、风向、湿度和气压的方法和仪器(7-9年级,科学,天气与气候)

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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