智能小车UbD教案课程设计

题目：如何用一辆智能小车挑战想象的边界
课程基本信息
学生人数	12	所在年级	初二---高二
时间周期	共5次，2h/次，总计10小时
阶段1——确定预期结果
所确定的目标（Goal）： - 借助网络资源获取知识，并将所学分享到网络。（时代素养）(学会学习) - 发现、分析、归纳、解决问题的能力。（自我驱动）- 学生将运用设计思维，设计一个有实际应用价值的产品, 体验产品开发完整的流程。（设计思维与创造、好奇与想象） - 小组合作完成项目，并进行答辩展示。 (沟通合作) - 学生将理解编程、硬件、设计基本概念，从而理解延伸到生活中电子设备基本原理。
我们需要思考哪些基本问题？（Question） - 你的玩具小车到底是如何工作？ - 海底捞的机器人是如何找到路的？ - 如何命令硬件为我们工作？ - 人与计算机是如何分工？-（工业设计、造型设计）生活中有哪些好设计和坏设计？ \|\|- 如何从实际问题出发，结合软件、硬件、设计三者，来创造一个能有实际价值的产品？		预期的理解是什么？（Understanding）学生将会理解......- 遥控小车是由多种硬件构成的，并在程序控制下移动。- 机器人的“器官“有：红外检测模块、蜂鸣器、雷达等。 - 基于Arduino开发程序可以操控硬件，智造万物。 - 人负责提炼分析归纳推理问题，计算机负责高效率执行 - 好的设计要兼顾美观和实用 \|\| - 利用设计思维找到问题并提出解决方案 - 一个产品的流程是需求、设计、软硬件开发、测试，对应的职业是产品经理、美工、码农、测试员。
作为单元学习的结果，学生将会获得哪些重要的知识和技能？
学生将会知道......(Knowledge)- 电子产品的工作流程，从外形设计到软硬件工作原理。 - 常用元器件—遥控模块、红外模块、电机、LED灯、Arduino电路板、杜邦线、寻迹模块、温湿度模块、LCD显示屏、蜂鸣器。- C语言最基础的编程语法，包括变量、表达、条件语句。 - 编写程序驱动硬件。- 设计思维的应用。- 评价设计好坏的因素。		学生将能够......(Skills)- 撰写1+篇技术博客，在知乎、博客、简书等网站分享专业知识和问题，产生一定实际价值。 - 组装一辆智能小车，利用电机、电路板、电池等开源硬件，具有红外遥控、前进后退转弯、自动寻路的功能。 - 设计并制造小车外形，利用软陶/纸板/木板/亚克力等原料和工业设计相关理论实现。 - 拆解或改造一款电子设备，eg：遥控小车/笔记本清灰/旧手机改造/DIY烤箱。 - 烧写一个程序，驱动硬件工作。 - 获得搜索技能，利用网络解决问题、学习知识，在百度/谷歌/知乎/博客/简书等程序员常用网站检索答案。
阶段2——确定合适的评估证据
什么能够用来证明学生理解了所学知识？表现性任务（Task）： 1.个人的技术博客（50分） - 自我学习记录的技术文档：将课程过程、自学内容、遇到的问题等等记录在网络博客上，达到自我查阅、共享知识的目的。 - 最终项目的开发文档：包括项目的调研、需求、开发、测试等。 2.小组组装一辆智能小车（30分） - 基础功能：利用电子元器件组装小车，设计小车外形，编写程序驱动小车移动。 - 扩展功能：学生根据个人能力添加个性化的元器件和功能。 3.拆解电子设备（10分） - 每个小组自我拆解或改造一款电子设备，记录在博客中并做presentation。 3.Hackthon比赛评奖（加分：满分10分） - 设计比赛题目，各小组用自己的智能小车参赛。
阶段3——设计学习体验
学情调研：询问学生： Knew：了解学生编程、电路、机器人组装、设计等能力特长。 WantToKnow: 询问学生最终预期得到的小车成果是什么？你想拆解/改造什么小设备，让你的小车成为整条gai最酷的仔？老师分析准备分组：根据学生情况对学生进行提前分，强弱互补，2人一组，共计6组。助教：从学生中选择助教1名，协助管理组织、反馈课程接受度。第一节装车---硬件入门课程资料：为学生准备教学视频，供不同基础的同学个性化学习给与学生操作文档，学生可对照文档进行操作。主要内容展示一辆智能小车（15min）老师展示一台组装好的智能小车，包括遥控控制实现前后移动、旋转，小车检测到障碍会语音提示，小车能自动寻路实现从A点到B点的功能。电子电路基础知识与硬件模块（45min）学生分组，2人一组，每组一套Arduino全套设备。带领学生实现模块功能：从点亮一个LED灯，到蜂鸣器播放声音，到驱动电机运动，到把轮子按在电机上移动，一步一步实现一个小车能动起来的所有模块。组装自己的小车（45min）按照小车的使用指导说明书，自己组装小车；组间体验与交流如何掌握该门课程的学习方法?（10min）网络上在线查找问题，引导学生利用网络深入学习。让学生多种方式搜索大量资料并筛选出适合自己的教程。如：蜂鸣器工作原理、Arduino入门。在知乎、博客、简书等查看大牛的技术博客，鼓励学生开源共享精神。引导他们写自己的技术文档。终极项目头脑风暴（20min）利用设计思维的方式引导学生思考生活中的刚需 — person needs a way to needin away that values insight（利用设计思维的方式引导学生发现问题，包括前三个阶段：1以人为中心、2发现观察、3定义原则），并记录在博客中。作业(二选一，难度递增) 作业一（Level 1）：将小车组装完成，将课程内容记录在简书中，如：记录元器件功能，如何连接，最终的成果照片。作业二（Level 2）：学生发挥创意制作一个“会______的xxx”，不限实现方式方法，将过程记录在自己的博客中。（如：会转的风扇、会跑的独轮车）第二节遥控指挥---编程入门主要内容作业回顾（15min） workshop 学生们互相体验上节课的作业成果，加技术博客好友，实时查看学生或同学进度。
带学生编写代码，让小车个性化移动。 (60min) 教授如何烧写程序进入主板中，从而实现遥控器控制小车前进、后退、旋转。学生自定义调节小车的速度与转向速度。百度搜索他人的教程，增加功能：自动寻路。让学生自己实现。小测验。(30min) 设置小的障碍赛，比赛哪位同学的小车可以最快通过。终极项目头脑风暴（15min）第一节课中的需求，思考有什么好点子？解决方案是？（利用设计思维的方式，继续后两个阶段：4畅想点子、5设计实验。）思考：你想拆个什么设备，给你的小车加buff？作业（二选一）作业一（Level 1）：将所学内容记录到在线博客中，形成一篇技术文档。作业二（Level 2）：尝试利用在线的技术文档和元器件，为小车加一些新功能，为终极项目做准备，将过程记录在自己的博客中。（eg：送生日祝福的小车）第三节：科学拆家 --- 软硬件知识在生活中的迁移与应用主要内容课前互动（15min）用自制烤箱烤红薯，原理是用小太阳拆解与改造。（仅为演示，提升兴趣，不允许学生自己做）向学生展示自己利用设计思维模式做项目的流程。1.以人为中心：饿； 2.观察：无法吃早饭； 3原则：董雪needs a way to 吃早饭 in away that values 不迟到。 4.点子：在办公室做烤箱。5.实现：搜索现有成品，查看原理，网络搜教程，问淘宝卖家，买成品 è 在办公室可以用的，看起来不会被查到的小电器。拆改一个设备 --- 给你的小车加buff 学生自己动手拆改一个旧设备，学生将自己带来的电子设备进行拆解，并查阅网络资料，做记录在博客中展示。（60min）备选项目列表：旧风扇改遥控、自制打火机、自制泡沫切割机、会扇风的小汽车、自制9.9音箱、蓝牙耳机改蓝牙音箱。小组之间交流，。(15min) 终极项目阶段性讨论（30min）小组之间交流终极项目预期成果。记录在博客中，形成终极项目文档。作业作业一：将拆改过程并记录在博客中。作业二：完成极项目文档中的产品雏形设计。第四节：设计主要内容当空接“蛋”（30min）工具教学：所用材料(卡纸，卡纸刀，划痕刀，胶)一般所用材料 b. 卡纸特性c. 加工方法 i. 水浸 ii. 褶皱学生为小车设计外壳，具有承重、缓冲等功能。比赛：将鸡蛋从高处抛下，学生需要控制小车来接鸡蛋，同时需要设计外形来保证鸡蛋不碎。设计专业知识干货：（60min) 设计专业的介绍及设计流程介绍(举例) 介绍属于立体构成范畴的设计领域，并分别赏析该领域作品。i. 建筑设计 ii. 工业设计 iii. 景观设计 iv. 平面设计v. 动画vi. 装置设计vii. 展陈设计举例可能性，大师作品a.展览展陈 b. 望京soho c. 纸雕塑终极项目中的设计应用（30min) 根据最终要做的项目进行个性化设计。内容：1.制造轮子，完成小车运行路线2.小车外壳作业完成小车的外观设计，要求：1.美观、创新、一定功能性(三选2) 2.表达一定的想法3.有基本的设计感觉 4.创新第五节：造物---Hackthon比赛“地表最______的小车”(或者叫 “一个能_________的小车”) 主要内容 (2h 30 min）任务要求与说明：小车必须具有能完成从A点到B点的基本功能；学生自行填写词语并按照要求制作，如最妖娆的小车，最快小车，最中二小车等。 (允许2个小组之间联合完成项目) 学生根据前几节课程讨论确定项目方案，并有文档记录。学生动手制作自己的 “最____的小车”， 4名老师辅助学生们完成所要做的项目颁奖评比 – 周日下午（2h）学生们展示自己的发明创造，大家相互体验。评奖规则：最_____奖，从学生提交的题目中，进行评选，评选方式是：老师、家长、学生进行投票。比赛评比，前三名。对照评价量表，由老师评分决出。

附件1：最终项目展示的评价量表

	项目展示的评价量表
评价指标	基本功能(50%)	加分点(50%)
功能点	具备基本的移动功能，完成从A点到B点的控制移动	温度传感/湿度传感/报时/自动寻路/
40分	0-20	0-20
外形设计	对外壳和车轮的二次设计	美观/受力承重/创新…
20分	0-10	0-10
设计思维余创新	基于实际问题提出解决方案，有一定用途，未来有升级开发的可能性	能解决当下实际问题
20分	0-10	0-10
沟通合作（10）	小组人员均有参与	分工明确，每个人都能积极表达
20分	0-10	0-10
想象力（10）		该产品非常得脑洞清奇、异于常人
10分	0-10	0-10
总分 100分