慧鱼创意教学方案设计.doc

6ea9b86a277c575f7885596bca6f2f9a.pdf“慧鱼”创意教学方案设计上海市怒江中学 徐音辉2005年2月通过对“慧鱼创意组合模型”的初步学习，我认为原本作为大学工程、机械及电子专业课程学习的“慧鱼创意组合模型”，要进入中小学课堂，可以通过目标引导式的模仿设计、改进提高式的创新设计等活动的开展，借助于“慧鱼创意组合模型”，丰富学生知识，提高学生趣味性，培养学生创新能力。我校是上海市初中“小班化教学”试点学校，预备和初一年级班额都在30人以内，且已经在预备年级开设信息科技课程，比较适合开展类似“慧鱼创意组合模型”实践活动。以下就“慧鱼创意组合模型”的教学配置和教学方案设计作一个简单探讨。一、“慧鱼创意组合模型”的教学配置1、 5万元配置方案编号模型品名单价（元）数量小计（元）备注93290万能组合包29981110978一套作为教师演示用，其余为学生进行6面体结构拼装实验熟悉练习用16553机器人技术入门组合包31701134870一套作为教师演示用，其余为学生实验用30492汽车技术包8481848教师演示或学生创新设计57485自然能源136811368教师演示或学生创新设计57486仿生机器人254012540教师演示或学生创新设计合计50604因费用所限，学生组实验用装置仅2套。2、 8万元配置方案 编号模型品名单价（元）数量小计（元）备注93290万能组合包29981110978一套作为教师演示用，其余为学生进行6面体结构拼装实验熟悉练习用16553机器人技术入门组合包31701134870一套作为教师演示用，其余为学生实验用57486仿生机器人25401127940一套作为教师演示用，其余为学生实验用30492汽车技术包8481848教师演示或学生创新设计57485自然能源136811368教师演示或学生创新设计77791汽动技术包2164011640教师演示或学生创新设计77792移动机器人简装版254012540教师演示或学生创新设计合计801843、 10万元配置方案 编号模型品名单价（元）数量小计（元）备注93290万能组合包29981110978一套作为教师演示用，其余为学生进行6面体结构拼装实验熟悉练习用16553机器人技术入门组合包31701134870一套作为教师演示用，其余为学生实验用57486仿生机器人25401127940一套作为教师演示用，其余为学生实验用30492汽车技术包8481848教师演示或学生创新设计57485自然能源136811368教师演示或学生创新设计30491传感器技术包145011450教师演示或学生创新设计77791汽动技术包2164011640教师演示或学生创新设计30625实验机器人195011950教师演示或学生创新设计34948汽动机器人254012540教师演示或学生创新设计77792移动机器人254012540教师演示或学生创新设计16286三自由度机械手642716427教师演示或学生创新设计51664双工作台操作流水线901819018教师演示或学生创新设计合计101569上述3种方案中，以10万元方案较为可行。主要原因为：学生组实验用装置共3套，其中万能组合包可以让学生在正式进行机器人组装设计前充分熟悉慧鱼机器人拼装方法，从而提高时间利用率；而2套机器人的10余种模型可以让学生有更为充分的选择余地去进行模仿设计和研究；另外9套模型可以让学有余力的学生充分发挥创新能力，去设计创新，同时也便于开展课外小组活动。这套方案需要每年外加约2-5%（2000-5000元）的辅助件添加补充和维修费用。二、“慧鱼创意组合模型”的教学方案设计“慧鱼创意组合模型”引入课堂，是为学生创设一个以开放式的创新活动为载体的教学平台，让学生在主动参与的过程中，提高积极性，增强能动性，丰富知识性和趣味性，培养创造性和合作精神。根据本校小班化和已经在预备年级开设信息科技课程的特点，拟将“慧鱼创意组合模型”教学安排在初一年级进行课程实验。（一） 教学设施与管理配置一间“机器人”专用实验室（紧邻计算机房），由计算机房管理员兼管。实验室装置3排共30个作品陈列橱，便于陈列部分学生拼装模型和存放在拼装难度较大时尚未完成的或等待编程调试的作品。实验室中装置一张教师演示台和一套多媒体设施，放置10只学生实验桌，每桌配备3张学生椅。另外，制作约30只“多分隔的实验零件分类储存盒”，便于学生拼装模型和管理员快速进行设备、零件清点。实验室根据“机器人”实验特点制订出切实可行的实验室管理制度并公示。编程调试机器人工作在第二计算机房进行。（二） 教学计划以初一年级一学年为课程实验段，总课时数约为64课时（32次）。其中，前6-10课时通过万能组合包实验，让学生熟悉6面体结构拼装及学会根据图样进行模仿拼装，从而达到在机器人拼装时快速完成模型拼装的目标。之后，以每6-10课时完成一种机器人技术入门组合包模型或仿生机器人的拼装、编程和调试（其中，2-4课时用于模型拼装，4-6课时用于编程和调试）。一学年完成6-10种机器人模型的的实验。各班每3人为一组，分工合作，进行“慧鱼创意组合模型”的拼装、编程和调试。“慧鱼创意组合模型”的教学评价以开放方式进行，不以固定模型为参照物，主要在于过程性评价，即：参与的积极性，合作的态度，问题的解决等。适当地参考作品的完成和创意。对于学有余力的学生，通过组织课外探究课或兴趣小组，借助于其它模型，进行实验创新研究。（三） 目标引导式的模仿设计模仿是学生走向成功的开始。对于动手能力较差的大部分初一学生来说，看懂图纸并将各种形状不一的6面体拼装成某一个模型，已经是一件很不容易的事情了，更别提一开始就进行所谓“工程设计”了（他们无法根据现有材料确定设计要求，他们也无法描述设计任务，他们也不可能知道概念设计的含义，他们也不会进行关键部位的详细设计）。因此，给出一个学生们能够接受的目标模型，然后借助计算机多媒体技术，让学生自己根据目标的指引，逐步进行模仿实验，最终完成目标任务。在第一学期教学中，首先通过“慧鱼创意组合模型”万能组合包实验，让学生熟悉6面体结构拼装及学会根据图样进行模仿拼装，为今后在机器人拼装时快速完成模型拼装打好基础。对于一些图示难以看清的模型，可采用将拼装过程按先后顺序逐一拍成照片，制作成电子演讲稿或网页，让学生借助教室液晶投影机进行模仿实验。在进行“慧鱼创意组合模型”的机器人技术入门组合包模型实验时，教学重点将从模型拼装转到模型拼装完成后的手动测试、编制程序和系统调试上，其中又以编制程序为主要内容。这时，除了逐一讲述有关条件判断、开关控制、角色扮演等，可以把玩具机器人作为样本（甚至拆开玩具机器人外壳观察其动作特点），逐一分析其每个动作的实现方式。（四） 改进提高式的创新设计在第二学期中，主要通过“慧鱼创意组合模型”的仿生机器人实验进行创新设计，尝试由小组自主开展创意模型研究，即：组建模型电器联线手动测试编制程序系统调试。对于实验中发现的问题，鼓励小组学生团结协作，去研究解决问题。同时，仔细研究原有模型的传动机构、运动转换、能量转换、受力特点等，努力提高模型的性能（进行改进提高式创新设计）。对于部分学有余力的学生，课外探究课或兴趣小组将给予他们进行实验创新研究的机会，借助于汽车技术包、自然能源、传感器技术包、汽动技术包、实验机器人、汽动机器人、移动机器人、三自由度机械手、双工作台操作流水线等9套