乐高教育WeDo 2.0 核心套装

废品分类回收

设计一种可利用物体的物理属性(包括形状和大小)来对它们进行分类的设备。

120+分钟
中级
年级 3-5
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1. 准备

15-30分钟

  • 请阅读“课堂管理”中的备课准备。
  • 阅读实验内容,思考如何能够更好地开展教学。
  • 确定如何介绍实验:使用 WeDo 2.0 软件中所提供的视频,或使用自己选择的材料。
  • 确定实验的最终结果:展示参数并制作乐高文档。
  • 确保充足的教学和实验时间,以达到最终的教学目标。

2. 探究阶段

30-60分钟

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首页的介绍视频衔接了实验的内容,需要学生对内容问题进行讨论。

介绍视频
21 世纪最大的挑战之一就是垃圾回收。回收可以给予使用过的物品第二 次生命。让更多的人加入到回收的行列是相当困难的,所以要想更广泛 地推行回收行动,回收方式的有效性至关重要。

  1. 人们必须改变将所有的垃圾丢弃在一起的习惯。
  2. 回收的第一步就是要分类垃圾。
  3. 人或机器可以根据材料的类型来分类垃圾,如:纸张、塑料、金属和 玻璃。
  4. 当机器在分类材料的时候,需要利用材料的物理性质分类,如:重 量、大小、形状或带有磁性的材料。
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讨论问题

  1. 回收是什么意思?
    回收是让丢弃的垃圾再次获得使用价值的过程。最普遍的回收材料 有:纸张、塑料和玻璃。
  2. 在生活区域中,回收工作是怎么做的?
    与学生一起讨论垃圾是人工分类还是机器分类。询问学生是否在家做 垃圾分类工作?在家是否还分类其他东西?
  3. 在个人生活中,哪些废品可以重新使用?
    学生的回答可能各不相同,如:淘米水可以洗碗,圆珠笔笔芯可以更 换,鸡蛋壳可以混在泥土里肥沃土地。
  4. 设想一个按照物体的形状来分类垃圾的设备。
    这个问题会将学生引入设计阶段。
  5. 回收垃圾应该被送去哪里?
    根据居住地的不同,答案也会各不相同,一般会被送到当地的回收工厂。 不可回收的垃圾会被送到其他地方,如垃圾填埋场或垃圾焚烧处。

让学生在乐高文档中记录下他们的答案,并附上图片或文字。

3. 创造阶段

45-60分钟

搭建一辆可以分类物品的卡车,并为其编写程序。
根据搭建指导,搭建卡车和被分类的物品 。

1. 搭建一辆分类物品的卡车。
利用滑轮系统,使车床升起。初期,所有形状的物品都可以通过车床。 之后,学生需要修改设计,利用物品的大小分类。

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2. 为卡车编写程序。
程序启动马达,向一个方向转动 1 秒,以确保车床还原水平放置,可 以完全装载物品。等待 3 秒钟,此期间学生应将物品装满车床,接着 机器工作的声音会被启动,然后升起车床以卸载盒子。

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注:
学生需要调节马达的强度,以确保程序的正常工作。马达有多个档位。

建议:
在学生开始探究前,让他们尝试改变程序参数,以便其更好地了解实验。

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设计另一个方案
学生修改卡车模型,以根据盒子的形状将其分成两类。不要给学生太多 限定。解决方案既可以非常简单,也可以较为复杂,可能会涉及到对分 类的工具和/或程序的修改。

解决方案
1. 修改卡车,分类盒子。
移除车床尾部的一根乐高积木,根据盒子的形状,一个会顺势自动卸 下,而另一个会停留在卡车上。其他的设计也是可行的。

2. 利用运动传感器分类。
在正确的位置装上运动传感器,创造一个程序配合使用,传感器可以检 测物体的大小。

3. 在卡车外分类盒子。
这个方案需要搭建一个附加的部分并将其装在卡车上,或搭建另一个设 备来代替卡车。盒子可以在工厂用其他的方式进行分类。

注:
根据学生的选择,他们的模型可能各不相同,阐述设计的想法及使用方 法。这里不提供搭建指导或程序样本。

深层创造阶段:40-60 分钟
“设计新方案”是选择性的拓展教学内容。其中的探究内容是为高年级 或高级别的学生所设计的。

让学生设计第三种需要被分类的物品。为了能分类更多的品种,学生需 要放弃卡车模型,重新设计一种新型模型:

  1. 运用输送带分类的设备。
  2. 运用机器人手臂分类的设备。
  3. 运用两种不同的设备分类。

注: 只要学生找到了成功的解决方案,模型的工作效率并不重要。关键是: 学生能将工程设计原理完全体现在设备的分类原理上。

协同合作建议
小组合作可以让学生有更多的选择,设计更多的分类方案。可以让一组 学生分类部分物体,然后让另一组学生接着分类剩下的物体。比如:第 一组可以将小体积的物品从中、大体积的物品中分类出来。第二组可以 将中等体积的物品从大体积物品中分类出来。

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4. 分享阶段

45+分钟

完成乐高文档
让学生用不同的方式记录他们的实验,建议包括以下内容:

  • 让学生拍下其设计的每一个模型,并说明哪个是最好的或最有潜力 的解决方案。
  • 让学生相互比较设计模型。
  • 学生需记录并解释:如何通过形状分类一种物体,为什么物体的形 状对分类如此重要。

展示实验结果
学生需要解释如何根据物体的形状设计解决方案。

学生的展示包括:

  • 如何一步步地找到解决方案。
  • 解释在实验过程中所遇到的各种挑战,最后的模型经过了怎样的修 改和编程。
  • 需要有文字解释说明。
  • 描述什么环境适合使用他们的方案。
  • 讨论:方案是否适合现实生活。

实验评估标准

实验评估标准
可以使用“观察评估表”做学生评估,详情参照“WeDo 2.0 测试”。

探究阶段
在探究阶段,学生应积极参与讨论, 提出疑问和回答问题,并了解根 据物体属性分类的原因和如何根据物体属性进行分类。

  1. 学生无法回答问题,或参与讨论,无法了解根据物体属性分类的原因 和如何根据物体属性进行分类。
  2. 学生通过帮助,能够回答问题,或参与讨论,或了解根据物体属性分 类的原因和如何根据物体属性进行分类。
  3. 学生能够完整回答问题,并参与各种实验讨论,或了解根据物体属性 分类的原因和如何根据物体属性进行分类。
  4. 学生可以在讨论中延伸对讨论内容的解释,且非常详细地了解根据物 体属性分类的原因和如何根据物体属性进行分类。

创造阶段
在创造阶段,学生能够在小组中出色工作,运用工程设计的方法,并利 用收集的信息解决问题。

  1. 学生无法在小组中正常工作,无法运用工程设计方法来解决问题。
  2. 学生在帮助下,能够在小组中工作,或运用工程设计的方法,或利用 收集的信息解决问题。
  3. 学生能够在小组中工作,展示运用工程设计的方法,或利用收集的信 息解决问题。
  4. 学生能够在小组工作中担任引领者的角色,延伸工程设计的运用,并 能利用收集的信息以多种方式解决问题。

分享阶段
在分享阶段,学生能够解释自己是如何解决问题的,并能够说明自己是 如何通过物体形状进行分类的。

  1. 学生无法解释自己是如何解决问题的,或无法说明自己是如何通过物 体形状进行分类的。
  2. 学生在帮助下,能够解释自己是如何解决问题的,或说明自己是如何 通过物体形状进行分类的。
  3. 学生能够完整地解释自己是如何解决问题的,并说明自己是如何通过 物体形状进行分类的。
  4. 学生能够详细地解释自己是如何解决问题的,并清楚地说明自己是如 何通过物体形状进行分类的。

5. 分层教学

为确保实验的成功,请在搭建和编写程序上给予更多的指导:

  • 给予学生更多的时间,以便其能够更好地理解模型雏形的工作方式。
  • 给予学生更多的时间,以便其能够创建至少两个模型。
  • 解释基础工程的设计。

明确说明学生应以哪种方式展示和记录其实验发现。

深层探究
给予学生更多的搭建与编程时间,允许他们创建不同类型的分类设备(按 照物体的形状)。

学生容易误解的内容
学生经常混淆重量、体积和质量。他们认为物体的重量越重,体积就越
大。学生也无法对地心引力和实验内容建立联系。在开展实验前,和学
生理清重量、体积和质量的计算公式。

教师支持

学生们将会:

  • 探究如何更好地分类垃圾,做到更好的垃圾回收,避免浪费。
  • 根据回收垃圾的形状和大小,创建一个垃圾回收设备。
  • 展示你对方案做出的改进,并做记录。

乐高教育WeDo 2.0 核心套装
WeDo 2.0 软件或编程应用程序

《小学科学课程标准》具体内容:

一、科学探究
1.7 懂得交流与讨论可以引发新的想法。
1.8 知道科学探究可为进一步研究提供新经验、新现象、新方法、新技术。
7.1 能尝试用不同的方式分析和解读数据,对现象作合理的解释。

四、物质世界
(2)物体与物质之二:材料的性质与用途
2.1 能判断物体是由不同材料组成的,如木头、金属、塑料、纸等,并能按材料对物体进行分类。
2.2 认识某些材料的性质(如是否导电、是否溶解、是否传热、沉浮性等)
,根据这些性质对材料进行分类。能将材料的特性与它的用途相联系。
2.3 能区分常见的天然材料和人造材料。意识到人类为了满足自身的需
求,不断在 发明新的材料。增强对新事物的敏感性,激发创新意识。
(4)物体与物质之四:物质的利用
4.1 知道物质有可再生的和不可再生的,认识保护资源的重要性。
4.2 意识到物质的利用对人具有有利和有害的方面以及正确使用物质的
重要性。注意安全与健康,知道一些常用的防范、安全和健康措施。
4.3 意识到物质的利用会给环境带来正面和负面的影响,人对环境负有
责任。
2.运动与力
(3)运动与力之三:简单机械
3.1 探究怎样才能让天平和杠杆保持平衡。
3.2 知道利用机械可以提高工作效率,了解一些简单机械的使用,如斜
面、杠杆、齿轮、滑轮等。

学生材料

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了解详情

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