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视频标签：深圳市初中优质课

所属栏目：初中创客教育优质课

视频课题：深圳市初中优质课《无接触式校园午休防疫机器人模型制作》

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深圳市初中优质课《无接触式校园午休防疫机器人模型制作》

一、项目背景简述
2020年初突发的疫情，使得正常的校园生活受到巨大的冲击。深圳特有的全市校园午餐午休也必须进一步改善以应对疫情下的午休要求。在校园午休时，每个教室都要求配备至少一名教师，对学生进行午休前、午休后的测温与考勤，以降低传染风险。但是教师测温、考勤也存在接触风险，此外每天中午得不到休息教师也很疲惫。本项目拟解决这一问题，开展项目式学习——设计一款能自行测温、消毒、考勤的机器人，既能减少接触风险，又能解放教师,，减少人力物力的浪费。
在本项目中，学生自主探究、设计、制作一款疫情校园午休管理机器人，其功能包括体自动化的温监测、消毒、配送等，在校园午休的场景下应用，以解决实际问题。在这个过程中学生将学习到Arduino机器人的搭建，模块编程的方法，培养学生的逻辑思维能力、动手能力，将学到的知识应用于实际生活中，提高学生的社会责任感。
 
二、项目实施的环境和硬件要求
         环境保障：学校有专门的STEAM教室用于STAEM课程教学，主教学场地分为：教学区、工业加工区、交流互动区、展示区、储藏室区。室内专门配置项目使用的激光切割机、3D打印机、CNC机床、刻纸机等设备。强大的硬件条件、经费和人员保障为我们实施该项目提供强有力的保障。
       教学人员不光是信息教师，多学科教师共同授课，形成专业指导。能从更专业的角度为学生提供帮助，开拓学生思维。
      实施硬件方面：学校已有Arduino机器人创客教育套件、5G通信模块、ArduinoScratch（V3.21）软件等硬件，可以供项目开展。
 
三、学者特征分析
初中阶段的学生，从年龄段来说是好动、好奇、好表现的时期，应采用形象生动、形式多样的教学方法让学生能够积极主动参与学习，激发学生学习的兴趣。生理上，学生好动，注意力易分散，爱发表见解，希望得到老师的表扬，所以在教学中应抓住学生这一特点，发挥学生的主动积极性。从认知层面上来看，学生对对事物的认识还停留在表面上，学生享受着科技进步和教育发展的成果，但对于科技与教育战略地位的认识还有待深化，一部分学生还存在学习目的不明确，学习动力不足等问题。依据课程标，学生应该了解我国在科技、教育发展方面的成就，知道与发达国家差距，理解实施科教兴国战略的现实意义，感受科技创新、教育创新的必要性，努力提高自身素质。在深圳，中小学都开设了创客课程，并且深圳市每年都会举办创客节比赛，旨在培养学生的创新能力，而我们此次主题的确定，正是符合这一目标，提升学生的科创能力。
本项目适用于深圳市初中阶段学生，在技术方面，学生在小学阶段已经学习过基本的Scratch软件编程方法，具有一定的基础，对于机器人的制作很感兴趣，会使用一些基本的编程语句，但是学生的逻辑思维能力还不是很强，对于稍复杂的程序语句不能理解，在项目进行的过程中，学生通过对逻辑语句的编写，可以很好的提升她们的逻辑思维能力。
本项目可以通过编程让机器人在午休防疫场景中实现各种活动，既符合实际所需，又能激发学生的兴趣。除了编程以外，在项目进行中还涉及到多方面的知识，如物理的电路的连接、传感器的使用等。涉及应用到的知识较多，对于学生综合能力的培养比较全面
 
四、项目知识图谱
1.科学原理（STEAM-S）
(1)物理方面
i.了解测温巡逻机器人电路工作原理及相关知识，能够正确连接闭合电路
ii.能够说出红外线测温传感器、红外线循迹传感器、红外线避障等传感器原理及用途
(2)信息方面
程序的编写：包括逻辑语句的运用、定义变量、简单的数字和逻辑运算
2.技术要点与难点(（STEAM-T）)
(1)认识AS-board主控板、能够利用AS进行程序编写与运行，并将主控板与装置进行连接，使它能够进行测温、循迹等功能。
(2)在程序中如何实现：红外传感器如何设置？
3．艺术应用（STEAM-A）
对机器人的外观进行设计，学生利用多种技术手段实现外形创造，例如激光切割、3D打印等技术。使其兼具实用性的同时能够美观，培养学生的审美能力。
4.工程支持（STEAM-E）
在项目进行的过程中，运用到工程项目的设计流程方法。在这个过程中学生对自己所设计的产品不断进行优化测试，从而得到最优产品。另外，需考虑多功能巡逻机器人的实用价值，如何改进更加智能化，能否推广到实际生产生活中。
 
五、项目总任务
       本项目旨在疫情的大环境下，探索智能机器人在校园午餐午休管理中发挥的作用。本项目将通过设计一款测温循迹机器人，达到对午餐午休人员无接触式测温、饭前消毒、发放午餐、午餐考勤与体温异常报警等目的。学生需要思考，如何通过搭建机器人、设计程序，达到这些目的。同时，学生需要根据疫情的相关知识，选择杀菌消毒效果最好的洗手液、消毒液进行学生的餐前消毒。本项目将高效快捷的实现无接触式校园午餐午休管理，在很大程度上减少人员接触，解放人力资源。
 
六、项目总任务拆解后的挑战任务
1.学生需要思考如何搭建一款测温巡逻机器人模型，以达到测温、巡逻、释放消毒液的效果。
2.学生需要将编写的好的各个功能的子程序，汇总成总程序。
3.学生计并测试测温程序，使机器人能准确测量人体温度。
4.学生需编写测温反馈程序，思考如何设计程序，机器人才会为体温正常的同学释放洗手消毒液并发放午餐，对体温异常的同学进行毒液并启动报警。
4.学生需思考，如何结合学生座位排列，设计巡逻轨迹，使机器人能快捷的路过午餐午休教室的每一位学生。
5、学生需思考如何设计测温巡迹程序，使机器人在放餐时间截止后能沿特定轨迹行驶，并按照顺序对每一个学生进行二次测温，并根据测温结果进行体温正常反馈、体温异常报警、学生缺勤反馈。

 
 
七、项目需要的课时及具体进度（计划）安排
本项目共分四项任务：前两项为先导性任务，由教师引导学生小组合作探究完成。第三项为拓展性任务，由学生主导研发设计，第四项小组竞赛最终呈现设计成果（本项目所有任务都是分小组合作探究制作完成，每小组4—6人）

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