8-9岁美式少儿工程课教案：连通之桥.docx

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1、2932.连通之桥一、课程目标1 .认识并学会使用多种元器件：减速电机、舵机、超声波探测仪、Orion主控板.2 .练习使用工具：剥线钳、虎钳、刻刀、圆规、电烙铁、热熔胶枪、万用表；.学习并实践工程工程流程和桥梁设计方案及实施方法。4学习工程设计逻辑，掌握桥面开合控制方案和传动控制方式。5,学习编程的逻辑，控制电机和舵机实现桥面开合。二、能力目标提问阶段：批判性思维能力构思阶段：创造力、批判性思维能力计划阶段：系统性思考能力实施阶段：系统性思考能力、合作能力优化阶段：批判性思维能力工程总结：交流沟通能力三、STEM目标1工程技术：桥梁主体设计及制造。学习结构设计能力.信息技术：培养学生逻辑思维

2、能力，学习可视化编程2 .通用技术：学习使用多种工具：剥线钳、虎钳、刻刀、圆规等.数学：桥梁长度、宽度的设定。桥墩距离的测算等。STEM讲究的是融合，各个学科的融合。这个工程，本质是工程，是来解决问题。在这 个过程中，还融合了科学与数学。这才是活学活用，学以致用。四、材料准备外观造型局部序号名称数量（1人）1注射器60ML1个2注射器20ML2个3塑料水管接头6.4mm （三通）1个1 .舵机、RJ25适配器和Mbot板的连接及控制程序注意：在连接RJ25适配器和Mbot板时，“接口”的数字应与程序保持一致。2 .探究如何实现桥面的开合.利用舵机摇臂的摆动实现桥面的开合。1 .将舵机的摇臂用铜

3、线链接在一起。（因为舵机摇臂比拟短，不能实现桥面的完全开 合，可以让学生自己领悟到）.将舵机用双面胶粘到合理的位置，并用热熔胶固定。2 .编写程序，用mbot控制板实现对电机的控制。使得桥面能够平稳开合。3 .引入超声波探测仪，使得船距离桥面小于某一位置时，桥面能够自动开启。等船通 过后桥面自动闭合。6,调试舵机的角度，使得桥面在闭合时保持平整，开启时船能自由通行。4.总结.舵机的控制命令语句1 .舵机的构造和安装方法.电气传动一一舵机传动，安装位置及角度不同，最后需要调试的角度也不相同。5 .优化L思考开合桥设计有什么需要改进的地方？除了正常的桥面开合外，你还能想到什么地 方可以用到我们学到

4、的知识。6 .工程总结（这里出现的课堂总结，可在学生用书中表达出来）在工程的最后，鼓励孩子们对整个工程做出回顾。大致的流程如下：大家好，我是的*,我手里拿着的是开合桥，开合桥的功能是在没有船经过时，桥面闭合，可以使得河两岸的人正常通过。当有船经过时，桥面可以暂时翻开，让船自 由通过等船通过后桥面再次闭合，供河流两岸的人们行走。我做开合桥是为了解决* 的问题。为了解决这个问题，我们构思了一些方案，并对这几种方案进行了探究。最终 我认为哪种方案比拟适合。因为*以演讲的形式对工程进行总结，演讲内容要包括以下几点：1 .自我介绍.本工程的是要解决什么问题？2 你是分哪几个步骤开展工程的？3 .通过本工

5、程你学到了到了什么？4 .在工程制作中你遇到了哪些问题，是如何解决的？5 .完成这个工程后你有什么感觉？每个工程结束之后，都会有工程的总结报告，学生从提问开始回顾、梳理整个工程流程, 因为在传统教育中大局部学生很少有站在讲台给大家表达的机会，一开始有的孩子可 能表达不是很流畅、有的孩子会怯场和紧张，这个时候老师要做示范和鼓励学生按照上 述的逻辑表达。这个环节一方面是锻炼孩子的表达沟通能力，另一方面，也是让孩子再 从整体上把握工程流程。4硅胶管4*6 3根 5电池遥控器2个8带齿轮箱电机2个9塑料合页4个10 雪弗板 300*400*5mm 4 张11 Mblock RJ25 适配器 1 个12

6、舵机2个13 木块 2.5*4*11.5CM 2 个14木块15木块16木块2.5*4*15CM 2 个2*2*20CM 4 个2*2*6CM 10 个教室耗材和教室工具局部教室耗材教室工具镀锌铁丝直径l.4mm A4雕刻板黄铜丝直径0.8mm雪弗板刻刀双面胶老虎钳和尖嘴钳玉线302米白色剥线钳玉线503蓝色刻度尺透明吸管剪刀热熔胶棒热熔胶枪五、上课流程第一次课1 .材料准备外观造型局部序号名称数量（1人）1塑料合页4个2 雪弗板 300*400*5mm 4 张3 木块 2.5*4*11.5CM 2 个4木块5木块6木块2.5*4*15CM 2 个2*2*20CM 4 个2*2*6CM 10

7、个教室耗材和教室工具局部教室耗材教室工具镀锌铁丝直径l.4mm A4雕刻板双面胶雪弗板刻刀玉线302米白色剪刀玉线503蓝色热熔胶枪透明吸管刻度尺.本节课目标1、了解桥梁历史，知道古代桥梁、近代桥梁和现代桥梁形状及建筑材料。2、了解桥梁的基本分类，知道梁桥、拱桥和斜拉索桥的基本形状。3、学习如何设计一座桥，知道桥梁的作用。4、掌握桥梁的组成，知道桥墩、桥柱及桥面在桥梁中的作用。5、知道需要根据河面宽度确定桥梁的长度，并合理分布桥墩位置。6、自主设计桥面，掌握桥面的设计方法及实施步骤。3,热场：简单介绍桥梁结构类型和桥梁历史1、提问：生活中见过哪些桥梁？它们都是什么样子的？（如果课程时间宽裕，可

8、以让 学生们画一画他们见到过的桥梁，第一次上这节课不建议）2、介绍桥梁历史并总结出桥梁结构类型。参照课堂PPT或学生用书向学生们介绍古代 桥梁，近代桥梁和现代桥梁形状及建筑材料构成。和同学们一起总结出桥梁的三个基本 类型，梁桥、拱桥和斜拉索桥。梁桥：拱桥斜拉索桥4 .提问中国南方有一座小镇，小镇的旁边流过一条很宽的河。最近，河的另一边新建了一个工 业区，镇上很多人要到河对岸上班，这给他们带来了困扰：要么得绕行很远才有一座桥,要么得坐很不方便的轮渡。大家都想新建一座桥。可是河里偶尔会有货船驶过，桥面会 挡住高高的货物，大家特别头疼，你能帮大家解决这个问题吗？注：这个问题的关键是，小镇上的居民希望

9、建一座桥，但是桥面会挡住货船的货物使其 无法顺利经过。5 ,构思头脑风暴鼓励学生多想方法，多做各种可能的方式。头脑风暴最终结果可能会出现两种情况，一 种情况是集中在过河的方式上，另一种是集中在桥梁如何让货船通过上。集中在过河方式上的总结：1、飞过去。其中包括坐飞机，风筝，用大弹弓给弹射过去，被炮给打过去等等。2、借助支撑的方式过去。其中包括索道，踩高跷等。3、借助水上工具的方式。其中包括船、水上自行车、冲浪板等。这种问题在点评阶段教师可以根据课堂环境对学生的方案进行相应点评，需要注意这 种过河方式的总结并没有很好的契合题目要求，题目中已经说明小镇居民很希望建一 座桥了，只是桥面会挡住偶尔在河面

10、上行驶的货船，应该针对这个问题进行头脑风暴。 集中在桥梁如何让货船通过的总结：1、抬高桥面。其中包括增加桥墩和桥柱的高度，如果是拱桥增加桥拱的高度。（注：桥面的高度应该由河流历史洪流量确定，确保桥面不会被洪水冲垮，当然在河面较窄的情况下，可以采取这种方式。如果河面很宽，这种方式会大大增加造价本钱）2、实现桥面的升降，有船通过时把桥面抬高。（注：这种方式现实生活中是有的，同样的问题，在河面较宽的情况下如果把桥面抬高，对于材料的强度要求较高，同样会 大大增加造价本钱）3、建一座“转体桥”，使得桥面可以以桥墩为中心自由旋转。（注：转体桥在现实 生活中也是存在的，但是对转轴的要求很高，技术上实现也有一

11、定难度）4、建一座开合桥，在船通过时桥面翻开。（注：这种方式是生活中最常见的一种类 型，也是最符合课堂问题的类型。在河面很宽的情况下，这种开合桥的类型简单可靠， 造价相对低廉）确定方案头脑风暴之后，在学生提出的各种可能性方案中选择出最适合我们建造的开合桥类型，然后继续就开合桥问题提问，确定采用哪种开合方式，是单桥面开合（如下列图1） 还是双桥面开合桥（如下列图2）,（注：确定采用哪种开合方式仍然取决于桥梁的跨度, 如果跨度较小可以采用图1所示的单桥面开合方式。如果跨度较大，就要采用图2所 示的双桥面开合方式。因为如果跨度太大却采用单桥面开合方式，需要很大的力气才能 使桥面开合，对材料性能要求较

12、高。）知识储藏一设计桥梁的步骤（这个过程教师应该在黑板上画出桥梁示意图，给学生做 个示范）（1）根据河面的宽度确定桥的跨度一一桥面的长度（2）根据材料性能确定桥墩的排列方式（3）根据河道洪流值（水流量最大值）确定桥墩的高度，并根据（2）中桥墩的形状 确定桥柱形状和支撑形式。（4）根据人流量（某一时间内经过桥的人数）和河道环境设计桥面的宽度。（5）校核强度，以保证桥梁牢固可靠。计6、6计划：（1）设计开合桥一一增加桥塔（2）设计开合桥吊起桥面7、实施根据已经设计的开合桥图纸，利用手中材料制作开合桥模型。备注：1、桥墩，桥塔的材料是准备好的木头，按照图中的排列方式排好即可。2、桥面的材料是雪弗板，

13、需要学生自行设计宽度和长度，之后利用刻刀将雪弗板裁成需要的形状（可以将所需形状画在雪弗板上，沿着画线切割会更容易些）3、可以先用双面胶进行黏结，这样方面拆卸调整。等桥体形状最终确定后再用热熔胶 对桥体进行固定。8、总结.工程流程：提问、构思、设计、实施、优化1 .桥梁结构类型：梁桥、拱桥和斜拉索桥,设计桥梁的步骤。微信反应话术大家好，今天是连通之桥的第一次课，课程主要解决桥梁挡住货船的问题。先是经 过头脑风暴想出一系列解决问题的方案，然后分析确定方案-制作一座开合桥。 接着分析真实际工程中建一座桥都要考虑哪些因素，并为自己要做的桥设计简易图纸。最后根据图纸用木块、雪弗板、双面胶等完成开合桥的主

14、体结构搭建。为后续探究开合 桥的动力源做好准备。2 .2第二次课.材料准备材料数量（1个学生）注射器60ML1个注射器20ML2个三通管1个塑胶管2根教室耗材和教室工具局部教室耗材教室工具双面胶A4雕刻板玉线302米白色剪刀玉线503蓝色热熔胶枪1 .本节课目标.通过探究注射器，让学生了解气压传动原理1 .探究不同注射器与空气之间的关系.将注射器安装于桥上，利用注射器之间的传动关系，实现开合桥桥面的开合。2 .探究注射器的安装位置和安装角度，实现桥面的合理开合。3 .探究1.注射器的使用：拿出注射器，给学生展示活塞如何在针筒中来回移动。展示一段软 管，但不告知他们如何连在注射器上。告诉他们每个

15、学生都将得到3个注射器和2根 软管。说明使用注射器的平安须知。A严禁将注射器的两个头指向他人B这不是角色扮演一一假扮医生给人打针的时间C在做“发射”活动的时候，一定要非常小心，不可以将注射器对准人2,探究气压传动：将两个注射器用一段软管连接起来，推拉一个活塞可以使另一个活塞 跟着来回动。空气从一个注射器移动到另一个注射器里。（下列图）3.探究如何利用气压传动原理，通过安装注射器的位置和角度实现两个桥面的开合。（注：这个过程中学生会有很多新奇的想法，鼓励他们去大胆的尝试。在固定注射器时 尽量要求先用双面胶固定，这样如果后期需要调整拆卸比拟方便，在注射器的安装位置 和角度都最终确定后，可以用热熔胶

16、固定。）4总结1 .因为两个注射器之间连通，所以可以做成气压传动装置。2 .注射器之间的空气守恒。（A注射器将20ML气体推向B注射器后，B注射器的体积增加20ML）3 .注射器安装的位置和角度不同，实现的桥面开合方式和程度都不相同。4 .3第三次课.材料准备材料数量（1个学生）电机减速齿轮箱2个遥控器开关2个5号电池4个Mbot控制板1个教室耗材和教室工具局部教室耗材教室工具双面胶A4雕刻板玉线302米白色剪刀玉线503蓝色热熔胶枪1 .本节课目标.学会用导线将遥控器开关与电机连接，并用遥控器开关控制电机的转动方向。1 .探究通过电气传动的方式实现开合桥桥面的开合。2 .尝试通过编程对电机进

17、行控制。3 .尝试引进超声波探测仪，使得船在距离桥面小于某一值时实现桥面自动开合。3 .探究1 .遥控器与电机的连接1 .将遥控器开关反面的电池盖翻开，放入两节5号电池并盖好备用。2 .用剥线钳将遥控器开关外面导线的绝缘线剥开少许。3 .将剥好的导线与电机的两个引脚连接。（用手拧上即可，尽量不要用焊接，因为 后面如果使用mbot控制板控制电机的话，还得拆卸，比拟麻烦）.探究如何实现桥面的开合1 .将带有减速盒的电机安放到开合桥的不同位置，通过绳索连接控制桥面的开合。2 .调整好电机的安装位置和角度，并用热熔胶固定。3 .通过遥控开关控制电机的旋转，进而实现桥面的开合。4 .尝试编写程序，用mb

18、ot控制板实现对电机的控制。(1)用杜邦线将电机与控制板电机引脚连接，如下列图所示.总结1、电机的两种方式：用遥控器开关控制和命令程序控制。2、电气传动一一电机传动，安装位置及角度不同控制桥面开合的连接方式不同。5.4第四次课L材料准备材料数量(1个学生)舵机2个RJ25适配器1个5号电池/mbot电池4个/I个Mbot控制板1个教室耗材和教室工具局部教室耗材教室工具双面胶A4雕刻板玉线302米白色剪刀玉线503蓝色热熔胶枪2 .本节课目标.学会用mbot板控制舵机并实现桥面的开合。1 .会引进超声波探测仪，使得船在距离桥面小于某一值时实现桥面自动开合。2 .调试舵机的角度，使得桥面在闭合时保持平整，开启时船能自由通行。3 .探究