智能小車UbD教案

題目：如何用一輛智能小車挑戰想象的邊界
課程基本資訊
學生人數	12	所在年級	初二---高二
時間周期	共5次，2h/次，總計10小時
階段1——确定預期結果
所确定的目标（Goal）：                                                                                                                                                                               - 借助網絡資源擷取知識，并将所學分享到網絡。（時代素養）(學會學習) - 發現、分析、歸納、解決問題的能力。（自我驅動）                                                                                            - 學生将運用設計思維，設計一個有實際應用價值的産品, 體驗産品開發完整的流程。（設計思維與創造、好奇與想象） - 小組合作完成項目，并進行答辯展示。 (溝通合作) - 學生将了解程式設計、硬體、設計基本概念，進而了解延伸到生活中電子裝置基本原理。
我們需要思考哪些基本問題？（Question）   - 你的玩具小車到底是如何工作？ - 海底撈的機器人是如何找到路的？ - 如何指令硬體為我們工作？ - 人與計算機是如何分工？                                                                                                     -（工業設計、造型設計）生活中有哪些好設計和壞設計？                   ||                                                                    - 如何從實際問題出發，結合軟體、硬體、設計三者，來創造一個能有實際價值的産品？	預期的了解是什麼？（Understanding）                                  學生将會了解......                                                                              - 遙控小車是由多種硬體構成的，并在程式控制下移動。                                                                     - 機器人的“器官“有：紅外檢測子產品、蜂鳴器、雷達等。 - 基于Arduino開發程式可以操控硬體，智造萬物。                                                                                      - 人負責提煉分析歸納推理問題，計算機負責高效率執行              - 好的設計要兼顧美觀和實用                  || - 利用設計思維找到問題并提出解決方案                                                                               - 一個産品的流程是需求、設計、軟硬體開發、測試，對應的職業是 産品經理、美工、碼農、測試員。
作為單元學習的結果，學生将會獲得哪些重要的知識和技能？
學生将會知道......(Knowledge)                                                       - 電子産品的工作流程，從外形設計到軟硬體工作原理。 - 常用元器件—遙控子產品、紅外子產品、電機、LED燈、Arduino電路闆、杜邦線、尋迹子產品、溫濕度子產品、LCD顯示屏、蜂鳴器。                                                                                                      - C語言最基礎的程式設計文法，包括變量、表達、條件語句。 - 編寫程式驅動硬體。                                                                                      - 設計思維的應用。                                              - 評價設計好壞的因素。	學生将能夠......(Skills)                                                                      - 撰寫1+篇技術部落格，在知乎、部落格、簡書等網站分享專業知識和問題，産生一定實際價值。 - 組裝一輛智能小車，利用電機、電路闆、電池等開源硬體，具有紅外遙控、前進後退轉彎、自動尋路的功能。 - 設計并制造小車外形，利用軟陶/紙闆/木闆/亞克力等原料和工業設計相關理論實作。 - 拆解或改造一款電子裝置，eg：遙控小車/筆記本清灰/舊手機改造/DIY烤箱。 - 燒寫一個程式，驅動硬體工作。 - 獲得搜尋技能，利用網絡解決問題、學習知識，在百度/谷歌/知乎/部落格/簡書等程式員常用網站檢索答案。
階段2——确定合适的評估證據
什麼能夠用來證明學生了解了所學知識？                                                                                                                                               表現性任務（Task）： 1.   個人的技術部落格（50分） - 自我學習記錄的技術文檔：将課程過程、自學内容、遇到的問題等等記錄在網絡部落格上，達到自我查閱、共享知識的目的。 - 最終項目的開發文檔：包括項目的 調研、需求、開發、測試等。 2.   小組組裝一輛智能小車（30分）                                                                                                                                                                - 基礎功能：利用電子元器件組裝小車，設計小車外形，編寫程式驅動小車移動。 - 擴充功能：學生根據個人能力添加個性化的元器件和功能。 3.   拆解電子裝置 （10分）                                                                                                                                                              - 每個小組自我拆解或改造一款電子裝置，記錄在部落格中并做presentation。      3.   Hackthon比賽評獎 （加分：滿分10分）                                                                                                                                                          - 設計比賽題目，各小組用自己的智能小車參賽。
階段3——設計學習體驗
學情調研： 詢問學生： Knew：了解學生程式設計、電路、機器人組裝、設計等能力特長。 WantToKnow: 詢問學生最終預期得到的小車成果是什麼？你想拆解/改造什麼小裝置，讓你的小車成為整條gai最酷的仔？ 老師分析準備 分組：根據學生情況對學生進行提前分，強弱互補，2人一組，共計6組。 助教：從學生中選擇助教1名，協助管理組織、回報課程接受度。 第一節 裝車---硬體入門 課程資料 ： 為學生準備 教學視訊，供不同基礎的同學個性化學習 給與學生操作文檔，學生可對照文檔進行操作。 主要内容 展示一輛智能小車（15min） 老師展示一台組裝好的智能小車，包括 遙控控制實作前後移動、旋轉，小車檢測到障礙會語音提示，小車能自動尋路實作從A點到B點的功能。 電子電路基礎知識與硬體子產品（45min） 學生分組，2人一組，每組一套Arduino全套裝置。 帶領學生實作子產品功能：從點亮一個LED燈，到蜂鳴器播放聲音，到驅動電機運動，到把輪子按在電機上移動，一步一步實作一個小車能動起來的所有子產品。 組裝自己的小車（45min） 按照小車的使用指導說明書，自己組裝小車； 組間體驗與交流 如何掌握該門課程的學習方法?（10min） 網絡上線上查找問題，引導學生利用網絡深入學習。讓學生多種方式搜尋大量資料并篩選出适合自己的教程。如：蜂鳴器工作原理、Arduino入門。 在知乎、部落格、簡書等檢視大牛的技術部落格，鼓勵學生開源共享精神。 引導他們寫自己的技術文檔。 終極項目頭腦風暴（20min） 利用設計思維的方式引導學生思考生活中的剛需 —     person     needs a way to      need         in away that values     insight    （利用設計思維的方式引導學生發現問題，包括前三個階段：1以人為中心、2發現觀察、3定義原則），并記錄在部落格中。 作業(二選一，難度遞增) 作業一（Level 1）：将小車組裝完成，将課程内容記錄在簡書中，如：記錄元器件功能，如何連接配接，最終的成果照片。 作業二（Level 2）：學生發揮創意制作一個“會______的xxx”，不限實作方式方法，将過程記錄在自己的部落格中。（如：會轉的風扇、會跑的獨輪車） 第二節 遙控指揮---程式設計入門 主要内容 作業回顧（15min） workshop 學生們互相體驗上節課的作業成果，加技術部落格好友，實時檢視學生或同學進度。
帶學生編寫代碼，讓小車個性化移動。 (60min) 教授如何燒寫程式進入主機闆中，進而實作遙控器控制小車前進、後退、旋轉。 學生自定義調節小車的速度與轉向速度。 百度搜尋他人的教程，增加功能：自動尋路。讓學生自己實作。 小測驗。(30min) 設定小的障礙賽，比賽哪位同學的小車可以最快通過。 終極項目頭腦風暴（15min） 第一節課中的需求，思考 有什麼好點子？解決方案是？（利用設計思維的方式，繼續後兩個階段：4暢想點子、5設計實驗。） 思考：你想拆個什麼裝置，給你的小車加buff？ 作業（二選一） 作業一（Level 1）：将所學内容記錄到線上部落格中，形成一篇技術文檔。 作業二（Level 2）：嘗試利用線上的技術文檔和元器件，為小車加一些新功能，為終極項目做準備，将過程記錄在自己的部落格中。（eg：送生日祝福的小車） 第三節： 科學拆家 --- 軟硬體知識在生活中的遷移與應用 主要内容 課前互動（15min） 用自制烤箱烤蕃薯，原理是用小太陽拆解與改造。（僅為示範，提升興趣，不允許學生自己做） 向學生展示自己利用設計思維模式做項目的流程。1.以人為中心：餓； 2.觀察：無法吃早飯； 3原則：董雪needs a way to  吃早飯 in away that values 不遲到。 4.點子：在辦公室做烤箱。5.實作：搜尋現有成品，檢視原理，網絡搜教程，問淘寶賣家，買成品 è 在辦公室可以用的，看起來不會被查到的小電器。 拆改一個裝置 --- 給你的小車加buff 學生自己動手拆改一個舊裝置，學生将自己帶來的電子裝置進行拆解，并查閱網絡資料，做記錄在部落格中展示。（60min） 備選項目清單：舊風扇改遙控、自制打火機、自制泡沫切割機、會扇風的小汽車、自制9.9音箱、藍牙耳機改藍牙音箱。 小組之間交流，。(15min) 終極項目 階段性讨論（30min） 小組之間交流終極項目 預期成果。 記錄在部落格中，形成終極項目文檔。 作業 作業一：将拆改過程并記錄在部落格中。 作業二：完成極項目文檔中的産品雛形設計。 第四節： 設計 主要内容 當空接“蛋”（30min） 工具教學： 所用材料(卡紙，卡紙刀，劃痕刀，膠)一般所用材料 b. 卡紙特性c. 加工方法 i. 水浸 ii. 褶皺 學生為小車設計外殼，具有承重、緩沖等功能。 比賽：将雞蛋從高處抛下，學生需要控制小車來接雞蛋，同時需要設計外形來保證雞蛋不碎。 設計專業知識幹貨：（60min) 設計專業的介紹及設計流程介紹(舉例) 介紹屬于立體構成範疇的設計領域，并分 别賞析該領域作品。i. 建築設計 ii. 工業設計 iii. 景觀設計 iv. 平面設計v. 動畫vi. 裝置設計vii. 展陳設計 舉例可能性，大師作品a.展覽展陳 b. 望京soho c. 紙雕塑 終極項目 中的設計應用（30min) 根據最終要做的項目進行個性化設計。 内容：1.制造輪子，完成小車運作路線  2.小車外殼 作業 完成小車的外觀設計，要求：1.美觀、創新、一定功能性(三選2) 2.表達一定的想法  3.有基本的設計感覺 4.創新 第五節：造物---  Hackthon比賽“地表最______的小車”(或者叫 “一個能_________的小車”) 主要内容 (2h 30 min） 任務要求與說明： 小車必須具有能完成從A點到B點的基本功能； 學生自行填寫詞語并按照要求制作，如 最妖娆的小車，最快小車，最中二小車等。 (允許2個小組之間聯合完成項目) 學生根據前幾節課程讨論确定項目方案，并有文檔記錄。 學生動手制作自己的 “最____的小車”， 4名老師輔助學生們完成所要做的項目 頒獎評比 – 周日下午（2h） 學生們展示自己的發明創造，大家互相體驗。 評獎規則： 最_____獎，從學生送出的題目中，進行評選，評選方式是：老師、家長、學生進行投票。 比賽評比，前三名。對照評價量表，由老師評分決出。

附件1：最終項目展示的評價量表

項目展示的評價量表
評價名額	基本功能(50%)	加分點(50%)
功能點	具備基本的移動功能，完成從A點到B點的控制移動	溫度傳感/濕度傳感/報時/自動尋路/
40分	0-20	0-20
外形設計	對外殼和車輪的二次設計	美觀/受力承重/創新…
20分	0-10	0-10
設計思維餘創新	基于實際問題提出解決方案，有一定用途，未來有更新開發的可能性	能解決當下實際問題
20分	0-10	0-10
溝通合作（10）	小組人員均有參與	分工明确，每個人都能積極表達
20分	0-10	0-10
想象力（10）	該産品非常得腦洞清奇、異于常人
10分	0-10	0-10
總分 100分