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火警巡线无人机--第一课:课程引入,项目整体规划1

Anders项勇 Anders项勇 2021-01-10 21:38:06
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简单
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步骤1 步骤1
项目背景:

森林火灾对森林危害巨大,会给森林带来毁灭性打击,我国的大兴安岭火灾,美国加州火灾,大片森林被毁。发生火灾的原因很多,主要分人为火灾、自然火灾。我们就想设计制作一个火警巡线无人机来实现巡线监视、发现火警后抵近观察、发出警告、搜索拍照可疑人、传递信息等功能。通过项目也可以让学生在对STEAM科学、技术、工程、艺术、数学在项目中的综合应用建立对项目开发的科学认知体系、对编程思维的整体认知体系、对问题解决的发明认知体系。 

步骤2 步骤2
教学目标:

1) 通过火警巡线无人机项目让学生学会观察日常生活,发现问题,提出解决问题的目标。并能分团队小组完整实施提出解决方法、分解复杂任务为若干简单任务、合理安排任务时间、完成复杂任务、优化作品的全过程。   

2) 了解无人机机的主要功能、原理。   

3) 建立和强化学生图形化软、硬件编程的知识体系。   

4) 让学生了解TRIZ发明理论的常用发明原理,并在本项目中对遇到的问题进行充分实践,使学生建立科学的分析问题、解决问题的创新知识体系。 

步骤3 步骤3
教学理论:

以教案、学案为方针指导教和学。通过课程建立学生发现问题、分解问题、解决问题的知识体系。通过课程建立图形编程、硬件编程的知识系统。 

步骤4 步骤4
育人目标,情感、态度与价值观:

1) 让学生学习分析我们能为森林火灾的预防和发现做什么。  

2) 在实践过程中感受火警巡线无人机对预防和发现森林火灾的功能作用。   

3) 通过分组讨论、小组合作等方式开展小团队项目小组合作模式,培养学生的动手能力、分析解决实际问题的能力,提高团队协作能力。  

4) 通过项目全过程的开发,培养学生的创新能力、创新思维、语言表达能力。   

5) 让STEAM的思维自然融入项目当中,让学生学会STEAM的认知模式体系。 

步骤5 步骤5
项目实施的环境和软硬件要求:

在有网络的室内课堂即可进行。 硬件:windows编程电脑、ROBOMASTER TT 无人机、RoboMaster TT DF传感器套件(包含扩展板、红外接收模块、I2C环境光传感器、人体红外热释电运动传感器、手势识别传感器、火焰传感器、人工智能视觉识别传感器(HuskyLens pro)、180度微型舵机、红外发射模块等) 软件:最新mind+软件。

步骤6 步骤6
项目知识图谱、学习者的前序基础要求:

1.项目知识图谱:

STEAM是科学(Science) 、技术(Technology) 、工程(Engineering)、艺术(Art)和数学(Math)五门学科的简称,强调多个学科交叉融合的综合教育。 

在本项目课程中: 

S科学:理解火警巡线无人机的作用、原理。 

T技术:理解ROBOMASTER TT 无人机编程及各种传感器的应用,以及编程的思路、逻辑关系。 

E工程:用3D打印等结构件搭建火警巡线无人机的传感器支撑结构。TRIZ发明理论发明原理在项目问题中的实践。 

A艺术:设计火警巡线无人机的外观和各种走线的合理美观安排。 

M数学:编程时了解各种传感器的数值对应传递关系、用变量表示状态,以及逻辑判断。

 

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2.学习者的前序基础要求:

要对ROBOMASTER TT 无人机及各种传感器硬件的图形化编程应用有所了解,对3D打印比较熟悉,能自己设计结构并拼接。

步骤7 步骤7
项目总任务拆解后的挑战任务:

1) 项目整体规划:介绍森林火灾的危害性,切入火警巡线无人机的项目目标,功能启发引导,确定子任务时间,分小组。 

2) 功能设计:小组组织头脑风暴草图设计、方案讲解。 

3) 硬件搭建:小组按设计方案打印3d结构件、搭建硬件、测试硬件。 

4) 编程及测试:小组对整个作品进行编程、调试,完成设计功能的目标,进行软硬件联测,功能、性能、外观优化,小组组织头脑风暴想想可优化的方向,编写方案的宣讲稿ppt。 

5) 小组方案讲评及优化:每个小组派出代表宣讲并演示自己小组的方案作品,着重讲解项目都碰到了哪些问题,后面怎么用TRIZ发明理论发明原理或其他方法解决的。老师对小组方案进行总结评价,并点评各个小组火警巡线无人机的优缺点。各个小组对各自方案进行后续优化等。 

步骤8 步骤8
项目需要的课时及具体进度(计划)安排:

1) 项目整体规划:2课时(1. 介绍森林火灾的危害性 2. 切入火警巡线无人机的项目目标3. 小组分组4. 项目开发的流程、步骤介绍5.拆分成功能硬件、软件等子任务、确定子任务时间、任务模块的最基本要求,其他更多功能让小组自我思考发挥 6.明确各使用的材料清单范围,讲解培训RoboMaster TT无人机的编程方法及套件内传感器的使用方法) 7.讲解项目开发流程(采用小组分组方式开展项目,小组分组参考学习风格进行分组,每个小组至少都有语言能力型、逻辑思维型、空间型3种类型,使得各个小组能力均衡。逻辑思维型主要带领大家进行方案的头脑风暴、编程的规划。空间型负责带领大家进行项目产品的外观设计。语言能力型负责带领带领大家规划、编写项目宣讲的PPT及宣讲。本阶段采用老师集中宣讲,开放的模式,并不先展示样例,让各个小组自己进行后续的规划、设计、实施)

2) 功能设计:1课时(1.小组组织头脑风暴草图设计,明确设计功能要点2.小组方案宣讲3.老师点评)。(分小组各自独立实施,完成后各个小组派代表上台5分钟讲解本小组的设计方案、说明方案独特的优点)

3) 硬件搭建:1课时。(1. 3D打印传感器、扩展板连接板2.ROBOMASTER TT 无人机连接各个传感器、扩展板、连接板3.使用MIND+测试硬件连接都正常)

4) 编程及测试:1课时。(1.使用mind+编程,程序整体思路规划,拆分模块,明确设计功能要点2.功能控制部分编程3. 进行软硬件联测,功能、性能、外观优化,小组组织头脑风暴想想可优化的方向 4. 编写方案的宣讲稿ppt)(分小组各自独立实施,完成后各个小组派代表上台上台5分钟讲解本小组的编程思路、代码实现、展示程序对模型的控制效果、说明编程方案独特的优点)

5) 小组方案讲评及优化:1课时。(1. 每个小组派出代表上台10分钟宣讲并演示自己小组的方案,讲解本小组的编程思路、代码实现、展示程序对模型的控制效果、说明编程方案独特的优点。着重讲解项目都碰到了哪些问题,后面怎么用TRIZ发明理论发明原理或其他方法解决的2.老师进行对各小组方案进行总结评估3.让大家头脑风暴评估各个方案还有哪些可以优化的地方,想想还能加上哪些功能4.老师评估各个优化方案的可行性5.各个小组对各自方案进行后续优化)(采用集中宣讲模式)

6) 样例讲解及课程总结:1课时。(1.老师总结产品开发的详细流程、步骤2.讲解教学样例方案的实际各个步骤的实际内容3. 老师评价各个小组优化后的方案,评选出优秀小组方案上传创客网站让更多人看到4.拓展学生思路,想想还有哪些生活中的问题我们可以设计产品去解决)(采用集中宣讲模式)

步骤9 步骤9
项目实施过程设计:

1) 项目实施流程图:

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Makelog作者原创文章,未经授权禁止转载。
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