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疯狂科学拓展课程教案 徐浩然课题：1、建筑产业化授课地点：创客空间年级：五年级人数：27教学目标：了解科技带来的技术革新和真实应用情况，了解3D打印、电雕刻课程，掌握学生兴趣方向。教学重点：用工业科技应用带动学生对科学的爱好，引出3D打印的未来应用。教学过程：1、 欣赏拼装建筑2、 观察拼装构件3、 细化观察结构墙固定方式、固定件、工厂生产车间。4、 欣赏美国新兴建筑方式5、 解说建筑优势（能源利用、隔热、环保性能、建筑速度）（学生齐读重要片段）6、 3D打印墙体结构7、 3D打印房欣赏8、 电雕刻作品欣赏9、 电磨笔介绍10、提问学生如果你能做这些喜欢不喜欢？11、确定学期课程方向三、整理学生兴趣内容（制表）课题：2、手缝基本针法授课地点：创客空间年级：五年级人数：27教学目标：了解动手操作需要的耐心程度、和自己的动手能力水平。教学重点：锻炼学生细心、耐性，教学过程：1、平针：掘（jue）、拱（gong）平针缝这是最常用最简单的一种手缝方法，通常用来做一些不需要很牢固的缝合，以及做褶裥、缩口等。可以一次多挑几针然后一起拉紧线头,一般是连缝两三针才拉出。适用于布块拼接,平针的针脚距离一般保持在0.5厘米左右。汉服里平针叫拱针：正面针迹较细短，排列整齐。用于衣边装饰，又可加固衣缝。2、回针、倒针：回针缝：这是类似于机缝而且最牢固的一种手缝方法，用这种方法可以缝合拉链、裤裆、包包等牢固度要求较高的地方。同样适用于布块拼接，在不织布玩偶中较常用，这种缝法很结实。回针缝还分为全回针缝和半回针缝（多用于缝制拉链）。3、锁边缝：锁（suo）：用于衣物边缘和扣眼儿上，针脚密，线斜交或钩连。锁边，锁眼。这种方法一般用来缝制织物的毛边，以防织物的毛边散开。为什么把这三种称呼的针法放一块儿，因为我觉得他们的用处其实都差不多，而且我真是无法很深刻的去理解所谓的锁边和包边到底有什么区别了，甚至我觉得那个扣眼我倒还能稍微区别一下，毕竟扣眼是个细活儿。4、立针立针又叫贴布缝或直缲，不同的名称解释了立针不同的用途，它可以在贴布缝合或者缲边（比如滚边条）时使用。立针的针法很简单，在底下一层布布入针，然后同时穿过所有的层出针，出针的位置尽量靠近上层折边边缘，这样针迹才不会太明显。而且再次入针的位置要和前一次出针位置处于一条垂直线上： 5、立针与对针的区别：立针和对针的区别在哪儿，看了下面的正反面对比图就明白了。显然对针的隐蔽性更好一些，很多人喜欢用对针来缝合贴布，这样更漂亮。但缝合立针的速度明显要比对针快。6、斜线锈缝皮锻炼学生动手能力和心性。提供硬纸板、剪刀、棱斩、直尺，演示按步骤制作。做出第一个简单作品。课题：3、乐高遥控车拼装授课地点：创客空间年级：五年级人数：27教学目标：学会按说明书流程动手操作、发挥想象，拼装新玩具教学重点： 教学过程：1、学生套装选择2、宣布注意事项（同学之间不混淆、按流程操作、配件分类集中、连接错误可用克丝钳拉开）3、如果同学们有什么特别想拼出来的新东西，可以先搭出来，并且做出好的有创意的作品可以记录以后领奖品。（引导创新）教师巡回帮助个别出现困难的学生，引导他使用工具努力解决手头问题。课题：4、木工工具、机床初体验授课地点：创客空间年级：五年级人数：27教学目标：锯、旋转机床手工体验、了解自己的不足教学重点： 教学过程：1、安全问题 2、组装机床座垫 3、机床使用方法 4、常见问题（夹持的物体直径不要太大，否则旋转轴与底座触碰，无法旋转） 5、旋转机床可做出的物品参考 6、夹持物品重新切割制作三、操作安全 1、带眼镜护目 2、带手套、3、机器损伤，禁夹持超过2cm物体进行加工，如果真需要，需打洞反向夹持4、缓慢入刀，否则可能造成刀片折断。课题：5、SCRATCH编程可爱的软件授课地点：创客空间年级：五年级人数：27教学目标： 1、认识sractch的界面构成（舞台、角色、造型）2、初步了解sractch的操作方法，理解什么是顺序结构设计 教学重点：在一项任务中认识sractch的界面构成初步了解sractch的操作方法教学过程：导入：在一个偶然的机会，我发现发Scratch，一个由麻省理工学院开发的一套为儿童的编程环境。它不需要你写任何编码，只要使用鼠标事先为你准备好的部件就可以组成游戏、卡通和动画。就像小孩子玩积木一样简单而有趣。新授 认识ScratchScratch编程同专业的编程语言还有一些区别，但其基本概念如坐标，方向，逻辑运算，条件，循环，事件等等都是一样的。学好Scratch对于孩子以后学习专业级的语言是非常有帮助的。（1）舞台 舞台是你的程序，游戏，卡通的场地。角色在舞台上移动，或与其它角色交互。舞台宽单位，高个单位。它被分成了一个个方格。舞台的中间是，坐标（，）点。也就是舞台的起点。(2)新角色当新建一个程序时，默认是只有一个角色“猫”。要创建新的角色，请点击这些按钮。(3)控制部件和脚本区域要为一个角色编辑程序，从控制部件区中拖拽一个部件到脚本区域，在脚本区双击该部件可以运行它。（）造型点击选项卡中的“造型”可以查看和编辑角色的造型。这个角色有两个造型，当前造型（小孩在走路）是高亮的。要转换到不同的造型，只要简单的点击一下你想要的造型图就行了。二、制作一个简单的小动画程序看看效果：当点击小绿旗，小猫移动步，然后向右旋转度，有一个命令碰到舞台边缘就反弹回来。这就是顺序结构程序设计。课题：6、SCRATCH编程跳跳舞授课地点：创客空间年级：五年级人数：27教学目标：1、学会查看和编辑角色的“声音”2、了解循环结构程序设计的理念3、学会制作一个简单的循环程序的动画。教学重点：如何编辑“造型”了解选择结构程序设计的理念教学过程：导入上节课我们的小人物随着动感的音乐跳起了舞，今天我想让它在我的键盘上跳起来。新授一个小人物应该活起来，有一定的动作，好吧，现在我们就让我们的小人走一走 将上节课制作的作品打开并进行修改 点击选项卡中的“造型”可以查看和编辑角色的造型。3.选好造型将它们一个一个导入到造型库中。现在角色到造型库编写以下程序就可以让这个小人物来跳舞。 在外观应用到切换到造型或者是下一个造型 应用动作及其它控件来编写舞蹈动作。课题：8、回顾的基础部件的功能授课地点：创客空间年级：五年级人数：27教学目标：1.介绍的部件功能2 .掌握部份部件功能。3.制作一个较复杂的程序动画。教学重点：如何能应用到更多的部件进一步了解程序设计的理念 教学过程：导入：通过前几节课我制作了一些有趣的动画，同学们也对有了一些了解，但有许多的部件我们还不知道它的用处，那么今天我们就来探讨它们的功能吧，了解了它们的功能，会为你日后的程序设计有很大的帮助。新授：控制部件板上部件主要有三种类型堆部件：这些部件下面有一个凸出部分，并且上面有凹进部分就如，你可以将它们组成一个脚本块。一些堆部件中有一个可以让你输入数据的输入孔，或者有一个可以供你选择下拉菜单。某些堆部件，像有一个口，你可以插入另一个部件进去。 启动部件，这些部件有一个圆形的顶部，。这些部件旋转在脚本块的顶部。二、部件描述我们不一定都能记住它们的功能，在以后的应用中会逐渐熟悉。课题：9、arduino 编程初识授课地点：创客空间年级：五年级人数：27教学目标：让学生了解并喜欢上arduino，了解arduino的编程环境。教学重点：体会编程并不难，从基础学起可以一步一步来。教学过程：引入：前段时间阿尔法狗打败了韩国围棋手，震惊了全世界，因为人类5千年的围棋智慧被机器学走并打败了，然后不出几月，AI花了3天的时间就打败了阿尔法狗，它是通过跟自己对杀了几百万盘围棋总结出的经验，比我们5千年的智慧更强，所以未来人工智能将超过我们的智慧被我们应用，我们要应用它们，首先要学会机器语言，也就是编程，未来不会编程的就好像是文盲了。Arduino的出现，让人们看到了不仅是软件，硬件的开发也越来越简单和廉价。不必从底层开始学习开发计算机的特性让更多的人从零上手，将自己的灵感用最快的速度转化成现实。以Arduino为其中代表的开源硬件，降低了入行的门槛，从而设计电子产品不再是专业领域电子工程师的专利，“自学成才”的电子工程师正在逐渐成为可能。开源硬件将会使得软件同硬件、互联网产业更好的结合到一起，在未来的一段时间里，开源硬件将会有非常好的发展，最终形成硬件产品少儿化、平民化、普及化的趋势。同时，Arduino的简单易学也会成为一些电子爱好者进入电子行业的一块基石，随着使用Arduino制作电子产品的深入，相应的也会对硬件进行更深层次的探索。在简单易学的前提下，比一开始就学习单片机、汇编入行要简单有趣得多。 内容：展示部分：1、展示arduino主板及接口，一些常见元器件。2、展示原始编程环境3、展示两款图形化编程环境及一般操作方法。（ardublockmind+）4、展示已连了简单元件的硬件。5、展示学习连接方法的软件及实例。(Fritzing.exe)操作部分：1、学生安装一款编程软件2、看网易公开课：/course/courseLearn.htm?courseId=194002#/learn/video?lessonId=9011&courseId=194002一个视频教程。3、人人编程：/试操作编程基础课题：10、arduino 编程初试验授课地点：创客空间年级：五年级人数：27教学目标：1、学会创设编程环境2、了解arduino还来的一些特殊作用3、入门硬件编程教学重点：发现arduino给我们带来我们做不到的事。给学带去学习它的内驱力教学过程：（1）多媒体教学网络教室，arduino开发板以及相应的电路（arduino开发板与计算机的连接事先设置好，相应的led电路连好），网络教室软件。（2）源程序文件。（3）霓虹灯视频、2009年国庆天安门广场光立方视频、arduino控制的光立方视频。1.导入课题展示霓虹灯视频、2009年国庆天安门广场光立方视频、arduino控制的光立方视频。提出问题：视频里的霓虹灯、led光立方是怎么进行控制形成复杂的图案的？使用计算机编写程序进行控制，导入课题：“光与暗的魅力信息的编 程加工”。2.跟视频学习1）教师示范利用arduino编程控制led的过程，讲解注意事项，然后给学视频网址，让学生跟视频操作。讲解使led逐个亮起的if循环，简单告诉学生通过upload按钮将程序传到arduino开发板，指出注意事项。（2）学生自主完成任务1：修改部分代码，观察led的亮灭变化，总结语句功能。（3）教师分析代码功能，帮助学生理解图形；教师展示没有if循环的结果，改变让大家观察结果，进一步帮助学生理解编程。 （4）学生自主完成任务2：在同一程序段中加入另外一段程序形成另外的led亮灭效果， 进一步体验编程加工的魅力。 3.合作探究提出问题：大家还能想出基于3个led的其他动画样式么？想一想，做一做。4.拓展提升演示其它传感器带来的作业效果。课题：11、SCRATCH编程正多边形有意思授课地点：创客空间年级：五年级人数：27教学目标：掌握画正多边形的公式与技巧掌握画笔着色的方法教学重点：如何画出正多边形，理解画正多边的形的公式。教学过程：导入：上节课我们画出了一些基本图形，有些图形的画法程序我并没有讲，这里我们看看已做的同学作品，分析一下它的程序原理。（学生看看，互相说一说）其实画图形并不难就是看你是否理解图形的内在关系，例如每个图形的内角怎计算，如果我计算出一图形的内角，是否就能画出图形呢。我们试试 新授：看看今天我们画的图形 ：正六边形等按我们上节课画正方形的程序设计，你认为应该在什么地方改动一下就可以了呢？（学生讨论）我们画正六边形，必须要知道什么：（生讨论：必须知道边长和一个内角度数）怎么算出它的一个内角度数（生讨论）师给出公式 ：360-（360/N）：这是计算正多边形一个内角的公式。N代表是几边形。那么角色应该旋转一个内角和补角度数就可以了，所以是旋转（360/N）度就可以。按这个公式大家画画正六、八、十、至36，甚至360边形，看看有什么效果。根据这个公式我们画出圆。现在请同学们画出以下图形：课题：12、超声波传感器授课地点：创客空间年级：五年级人数：27教学目标：教学重点： 教学过程：引入：很多人都知道“蝙蝠与雷达”的故事，说的是科学家研究发现，蝙蝠飞行时利用嘴巴发出超声波，然后用耳朵根据超声波反射回来的时间来判断前方是否有障碍物，以及距离障碍物多远。于是利用这个原理发明了雷达。随着科技的发展，超声波传感器已经得到了很广泛的应用。首先来认识一下超声波传感器的外形：内容：超声波传感器的引脚有 5根，分别是： 1、VCC电源端 2、 TRIG控制端 3、 ECHO接收端 4、GND地线（也即电源的负极）现在，我们来学习最简单的一种使用方式，“电平触发”。首先是引脚连接，1脚VCC和arduino板的VCC脚连接，5脚GND也和相应的GND连接，2脚TRIG可以连接到A板的任意一个数字端口，如3号口， 3脚ECHO也一样，如连连至2号口。 这种连接方式的工作原理是：在TRIG端输出一个高电平，维持10us以上，同时传感器在ECHO端会输出一个高电平，一旦传感器接收到反射回来的超声波，ECHO就会跳转为低电平。于是，可以根据此高电平的维持时间来计算阻碍物的距离。计算公式是：距离=高电平维持时间x超声波传播速度/2。 有意思的是，在实际编程中，我们并不需要做很多事情，因为ardublock软件提供了一个超声波传感器模块，只要做一简单的设定，标明TRIG和ECHO各接哪个端口，就可以了，模块返回值就直接给出超声波传感器距离阻碍物的距离。如下图所示程序，我们把测到的值给一个模拟变量t1,然后再增加一个串口输出模块，这个模块的作用是可以给编程软件设计的一个串口监视器发送信息，从而帮助我们实时观察程序的运行状态。该串口监视器为arduino软件的TOOLS 菜单下的Serial Monitor选项。 程序下载完成后，超声波传感器就立即工作了，马达检测到距离的阻碍物是213厘米，我把手靠近超声波传感器，马上显示出距离是5、18、20，到现在为此，我们已经有了不少机器人的器官了，有可以发出信号的LED发光管，有能运动的马达，有检测阻碍物的超声波传感器，机器人的形状是什么样子呢？ 朋友，你想好了吗？我们还要给机器人添加什么功能呢？课题：13、智能避障车（2课时）授课地点：创客空间年级：五年级人数：27教学目标：能够将解决实际问题的方法转化为程序设计的流程图，并在程序中加以实现。教学重点：选择结构和循环结构应用、机器人程序设计方法。教学过程：本课的设计贯彻“任务驱动”的教学思想，把学习的主动权交给学生，让学生置身于自主探究、解决问题的氛围中。使用实物演示和启发式教学法引导学生分析并画出智能避障车流程图；使用小组竞赛的方法组织教学，以提高学生自主探究的积极性和效率；对学生探究过程中遇到的普遍性问题，通过讲授法统一指导。 播放“无人驾驶智能汽车”视频，引入主题，确定本节总目标任务：设计实现智能避障车。观看视频，聆听任务要求。让学生了解信息技术发展水平，营造一种科技氛围，激发学生参与课堂学习的热情。一开始就明确本节的目标任务，为学生指明学习方向，明确学习目的。流程分析实物演示，要求学生观察、思考运行过程，根据所给学习资源画出避障车程序流程图。选择完成较好的流程图展示、分析。观察、思考，借助学习资源，尝试画出流程图并在知新系统提交。由实际运行过程，抽象出流程图，教会学生用流程图分析问题的方法，逐步培养学生的编程思维。明确问题提问：智能避障车的实现要解决哪些问题？让学生通过知新系统提交自己的问题，然后汇总，明确要解决的问题。思考并提交问题。锻炼学生发现问题的能力。先明确问题，下一步带着问题自主探究，提高探究学习的针对性和有效性。自主探究解决问题组织开展小组竞赛：设置三个探究任务，活动结束后根据完成任务的情况，在知新系统中给小组不同的加分。任务一：让小车自由前进、后退、左转、右转。任务二：让小车能够躲避障碍。任务三：让小车避障后还能沿原行进方向前进。学生活动时，教师巡视、个别指导，发现普遍性问题，统一讲解。借助信息技术学习平台上的学习资源，开展自主探究学习，小组协作，尝试完成任务。比赛环节设置，激发学习积极性，增强学生的团队协作精神。三个由易到难的任务，将教学重难点融入其中，让学生循序渐进掌握知识，符合学习规律，有利于重难点的突破，同时，也实现了分层教学。展示交流选择优秀作品展示。优秀作品演示并介绍设计思路。让学生体验成功的快乐，学会相互借鉴学习。课堂小结总结学习内容，对优秀作品和小组给予表扬。课题：14、智能避障车第二课时授课地点：创客空间年级：五年级人数：27教学目标：能够将解决实际问题的方法转化为程序设计的流程图，并在程序中加以实现。教学重点：补充上节未完成的内容，让学生体验成功教学过程：提高学生自主探究的积极性和效率；对学生探究过程中遇到的普遍性问题，通过讲授法统一指导。 选择完成较好的流程图展示、分析。观察、思考，借助学习资源，尝试画出流程图并在知新系统提交。由实际运行过程，抽象出流程图，教会学生用流程图分析问题的方法，逐步培养学生的编程思维。明确问题提问：智能避障车的实现要解决哪些问题？让学生通过知新系统提交自己的问题，然后汇总，明确要解决的问题。思考并提交问题。锻炼学生发现问题的能力。先明确问题，下一步带着问题自主探究，提高探究学习的针对性和有效性。自主探究解决问题组织开展小组竞赛：设置三个探究任务，活动结束后根据完成任务的情况，在知新系统中给小组不同的加分。任务一：让小车自由前进、后退、左转、右转。任务二：让小车能够躲避障碍。任务三：让小车避障后还能沿原行进方向前进。学生活动时，教师巡视、个别指导，发现普遍性问题，统一讲解。借助信息技术学习平台上的学习资源，开展自主探究学习，小组协作，尝试完成任务。比赛环节设置，激发学习积极性，增强学生的团队协作精神。三个由易到难的任务，将教学重难点融入其中，让学生循序渐进掌握知识，符合学习规律，有利于重难点的突破，同时，也实现了分层教学。展示交流选择优秀作品展示。优秀作品演示并介绍设计思路。让学生体验成功的快乐，学会相互借鉴学习。课堂小结总结学习内容，对优秀作品和小组给予表扬。课题：15、Scratch编程多角星有奇特授课地点：创客空间年级：五年级-人数：27教学目标：掌握画奇数多角星的公式与技巧教学重点：如何画奇数多角星，理解画奇数多角星的公式。教学过程：导入：上节课我们画出了正多边形图形，这里我们看看已做的同学作品，分析一下它的程序原理。（学生看看，互相说一说）我上节课说过其实画图形并不难就是看你是否理解图形的内在关系，例如每个图形的内角怎计算，如果我计算出一图形的内角，是否就能画出图形呢。我们试试 新授：看看今天我们画的图形 ：五角星等按我们上节课画正方形的程序设计，你认为应该在什么地方改动一下就可以了呢？（学生讨论）我们画奇数多角星，必须要知道什么：（生讨论：一个内角度数）怎么算出它的一个内角度数（生讨论）师给出公式 ：（180/N）：这是计算正多边形一个内角的公式。N代表是几角星。那么角色应该旋转一个内角的外角度数就可以了，所以是旋转（180-180/N）度就可以了。按这个公式大家画画五、九、十一等，看看有什么效果。根据这个公式我们画出圆。现在请同学们画出以下图形：课题：16、Scratch编程图章显魅力授课地点：创客空间年级：五年级-人数：27教学目标：1、掌握图章的用法2、利用图文章画出不同的图案来。教学重点：掌握图章的用法教学过程：我们学习了一段时间的画图程序，你们也基本掌握了画图的要领，今天我们好好发挥一下自己的才智和想像，看看你能画出多少种不同的图形来。我们改动一些数值看看有什么效果出现为什么会是这样（学生讨论）虽然有些图形画得大家不知道为什么会是这样，但你们一定要看清程序的结构是怎样的。学生操作，看看都做出什么样的图案了。二、图章真好玩！我们一直画的是一些直线构成的图形，我们自己能否画不同的图案呢？我们现在画随意画一个角色了。（有图）下面我们就利用这个功能，画出一幅美丽的图案。这里就用到了图章，它的功能就是将角色进行复制形成一个图案。提高： 请同学们就开始发挥你们想像，画出一幅百花图吧！课题：17、Scratch编程迷宫走一走授课地点：创客空间年级：五年级-人数：27教学目标：初步掌握利用侦测部件来编写程序的方法 掌握侦测部件中的颜色（）碰到颜色（）的程序应用教学重点：如何应用侦测部件中的颜色（）碰到颜色（）的语句做出迷宫游戏教学过程：在前面几节课中我们画出了不同的图形及图案，那么本节课我们要开始自己制作游戏了。首先制作 一个迷宫游戏新授首先：要想一下你的这个迷宫游戏 的玩法。有一张迷宫图，还有一个角色来走迷宫，走迷宫时由方向键控制它走的方向，它只能走迷宫道，不能出去。分析：角色一开始要在迷宫入口处；将角色最前端取一个色，这个色在迷宫中颜色（角色最前端的色）碰到颜色（迷宫管道色）就执行走；利用上下左右移键下面向（）方向控制它的走向即可。（有图）步骤：（1）先在舞台中绘制一张迷宫图，再先择好角色。 （2）角色编程如下（有图）提高：可以想一下，如果在迷宫里撒了一些小豆豆，那么吃了豆豆，豆消失，这样的程序会吗？会用到我们以前学的什么控件。课题：18、Scratch编程挡小球游戏