SPIKE™ Prime 科创套装

计步器

探索匀速运动中的动能。

45-90分钟
高级
年级 6-8
Watch your steps - Lesson Header

准备混合式学习

(课前)

如有需要,可使用应用程序中的入门教程设计课程。这将有助于您及您的学生熟悉 Prime 科创套装。

——请务必观看此页面上的课程视频。
——可通过此页面上的链接,或在 SPIKE 应用程序中,阅读本节课的学生学习材料。
——可能需要考虑:
——请选择合适的工具和地点。例如,观看视频、阅读教材或动手体验的准备活动更适合在家中进行。实验和“动手”收集数据适合在课堂环境中进行。
——可以使用各种工具,允许存在广泛差异。这将提高学生的参与度和学习效果。
——提供各种虚拟协作方式。示例如下:
——视频会议
——博客、聊天工具或留言 (wall posts)
——电子版学生学习单
——调整课程流程,以应对整节课都不能在线下进行的情况。下面提供了一个课程流程示例。

——以下是根据学生需求调整课程流程的其它方法:
——让学生观看视频,了解他们的后续任务。可以指引学生在 SPIKE 应用程序中观看,或使用学生学习单中的网址。
——使用为此主题准备的其它材料。
——定制“学生创意笔记本”,让学生整理自己的学习经验,反思自己的发现。(请参阅“附加资源”)
——使用“课程简介”(便捷易用的课程概述,1 张可打印的页面),通过开放式挑战来启发学生,激发他们的兴趣。(请参阅“附加资源”)

参与

(课前,20 分钟)

——本节课探讨人以匀速行走时的动能。学生将从统计自己所走的步数开始。他们将使用该值来计算这种运动的移动距离、平均行走速度和平均动能。智能集线器内置加速度计,其可以检测沿 3 个轴(即上下、左右、前后)的移动。将智能集线器别在一个人的髋部上时,它会随着他们行走而移动,并记录加速度值。生成的图形显示加速度记录值的最大值和最小值。 这些最大值和最小值的精度将取决于学生行走时智能集线器的垂直位置。“步数”精度将取决于这些最大值和最小值的精度,以及程序中使用的校准值。

——利用各种教学材料,吸引学生参与到动能主题的学习中。

发起一次讨论

通过提出与本节课相关的问题,展开一次讨论。以下是一些示例:

——如何测量你的行走速度?
——如何测量或计算运动物体的能量?
——是哪种类型的能量?

让学生写下自己的猜测。

探究

(课中,30 分钟)

——让学生搭建计步器,使其能够统计所行走的步数。他们既可以创建自己的模型,也可以根据应用程序中的搭建手册搭建计步器模型。
——让学生使用示例程序来试验自己的模型。
——让他们观察加速度随时间变化的图形,并描述什么是“步”。

解释

(课中,15 分钟)

——给学生一些时间调整他们的程序,提高模型性能。
——鼓励他们在实验过程中记录尽可能多的数据。
——让学生将数据导出为 CSV 文件,这样他们可以根据需要在其它软件中对其进行操作。

拓展

(课后,25 分钟)

——如果学生仍然可以使用 Prime 科创套装,让他们完成 SPIKE 应用程序中的任务,通过动手实践方式深入探究,例如:
——请学生说明他们行走时的动能,或将行走动能作为他们程序的一部分。他们可将扩充基座作为一个设备,进行编程,从而完成此任务。
——如果学生受条件限制无法使用套装,可让他们完成“学生创意笔记本”,或向他们布置一项下方建议的扩展活动。大多数扩展活动可以通过动手实践期间收集的数据完成
——组织一次分享,提供交流信息的机会。可以使用最有效的方法/工具(即面对面或在线)进行。

评估

——对每位学生的课堂表现给予反馈。
——可借助所提供的评价准则来简化此环节。

评估环节

教师观察清单
可根据教学需要设定评估等级,例如:

——部分完成
——全部完成
——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:

——能够对设备进行编程,实现在线形图上记录数据。
——能够解释线形图中的值。
——能够解释动能与速度的关系。

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:能够使用应用程序中提供的程序将数据绘制成图形。
——黄色:能够创建自己的线形图并解释结果。
——紫色:能够独立创建新实验。

同伴互评

鼓励学生通过下列方式为同伴提供反馈:

——让一位学生根据上述彩色积木评价标准对另一位学生的表现进行评分。
——要求学生相互提供建设性反馈,改善下一堂课的表现。这是一个在混合式学习情境中使用视频会议工具或博客发布工具的好机会。

assessment-general.png

分层教学

可通过如下方式简化本节课:

——让学生仅使用智能集线器重新进行实验。只要智能集线器保持与地面垂直,所采集的数据应与统计的步数相关。

可通过如下方式提高学生的学习水平:

——要求学生搭建自己的计数器
——让学生用手机或平板电脑作为计步器重复实验,并比较两次实验的结果
——这将需要用到可使设备传感器数值可视化的应用程序。

DIFF.png

提示

搭建要诀

45678_Science_20.png

编程要诀
使用下载模式
本节课在“下载模式”下进行。“下载模式”使智能集线器具有更高的数据采样率。这意味着线形图有更高的分辨率,也意味着在程序停止后必须导入数据集。

使用“停止模块”自动传输数据集
使用此模块将终止你的程序,并在通过蓝牙建立连接后,自动将智能集线器中收集的数据集上传至你的设备。若使用 USB 连接,则需要手动上传数据集。

SPIKE PRIME Science Stop Block - en

主程序

SPIKE Prime Science Watch your Steps - Step03 - zh-cn

科学数据使用诀窍

下面示例展示了学生可从实验中获得的数据。

DATA-Example.png

拓展

数学拓展

引入数学能力培养环节:

——让学生找出需要近似的实验元素。让他们记住,步长并不总是一致,计步器表现出的是有限的成功率(即它们在一定误差范围内精确)。
——让学生确定,一个人行走的最佳图形是什么样的。

注意:这将需要额外的时间。

MATH.png

语言艺术拓展

引入语言艺术能力培养环节:

——让学生研究智能手表或手机如何记录步数。让他们写一段简短的解释,说明计步技术的工作原理,包括误差百分比。
——让学生从人工智能的角度进行探索,模式识别如何帮助这些智能设备检测步数。

注意:这将需要额外的时间。

LA.png

职业连接

喜欢这节课的学生可能会对以下相关职业产生兴趣:
——医疗服务
——工程与技术

教师支持

学生将会:
• 学习识别所行走的步数,如加速度与时间的关系图所示
• 在步行时,将步数转换为平均速度和平均动能

LEGO® Education SPIKE Prime 科创套装
安装 LEGO Education SPIKE 应用程序的设备

义务教育数学课程标准(7-9年级)
结合具体情境体会一次函数的意义,能根据已知条件确定一次函数的表达式。能画出一次函数的图像。

义务教育语文课程标准(7-9年级)
写简单的说明性文章,做到明白清楚;

中小学综合实践活动课程指导纲要(信息技术,7-9年级)
知道人与计算机解决问题方法的异同,尝试编写、调试程序。
通过计算机程序获取传感器实时采集的信息,验证之前的假设,甚至发现新的规律。

学生材料

学生学习单

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了解详情

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