基于开源硬件的科创教育

Topic outline

• 课程简介
    
  

      

        本课程以开源硬件为载体，以跨学科主题实践制作活动为路径，培养师范生的跨学科教学（STEM）知识、技能与态度。课程内容主要包括以下三个方面：

  • 开源硬件基础知识与操作。学习开源硬件的概念、基本组件、编程语言等，进行编程等实践操作，并以小组为单位，制作自己感兴趣的创客作品。
  • 跨学科（STEM）主题教学设计活动。结合所提供的特定开源硬件，学生以小组为单位，针对中小学生，以自身学科为主要依托，选择合适的跨学科主题和内容，设计相应的跨学科主题学习活动。

  资源链接：

  • 行空板官网
  • 行空板快速使用教程
  • 行空板图形化Python入门教程
  • 行空板中文社区
    

  • Mark as done

    素材下载

    • 第2周：导电检测仪  
    • 第3周：灯光调节器；变速风扇   
    • 第6周：AI电子警察  
    • 第7周：AI语音管家
    • 第8周：SIoT_V2    IoT教室设备电量统计

    教程下载

    • 共14课，PDF下载
    • 第6周  AI电子警察
    • 第7周 IoT教室设备电量统计

• 第1周 科创教育概论

  学习目标：
  

  • STEM教育的内涵与发展；
  • STEM课程设计与开发的基本流程与典型模式；
  • STEM课程典型案例分析

  学习资源

  • 本章PPT资源

  
  
  

• 第2周 Hello，行空板

  

  学习目标：

  1. 认识行空板。
  2. 理解行空板屏幕坐标知识。
  3. 学习使用行空板图形化库书写文字、添加表情。

  行空板及其创客作品
  

  • 行空板介绍；
  • 行空板通用功能介绍；
  • 支持行空板的编程类型；
  • 行空板创客作品

  屏幕显示积木种类、功能介绍

  • 屏幕显示积木说明
    
  • 几何图形绘制；
  • 进度条绘制；
  • 表情绘制秒表绘制；

• 第3周 导电检测仪

  
  

  学习目标：

  1. 掌握电导开关传感器的工作原理和使用方法。
  2. 认识数字信号。
  3. 认识设备里的输入元素。
  4. 理解程序中对象的概念和命名规则。
  5. 掌握行空板屏幕显示图片的方法。

  
  

  拓展案例

  • 西游记舞台剧；
  • 密室逃脱游戏；

• 第4周 灯光调节器

  
  

  学习目标

  1. 掌握 RGB 灯带的使用方法及工作原理。
  2. 掌握行空板基准点知识。
  3. 学习使用回调函数。
  4. 学习使用 for 循环。
  5. 认识随机数。

  拓展案例

  • 鱼管家；
  • 推箱子；
  • 光控灯；
  • 肺活量测试仪
  • 实景星空（光线传感器）；
  • 智慧钢琴（蜂鸣器）；
  • 健身打卡追踪器（加速传感器）；
  • 肺活量测量仪（行空板麦克风）；
  • 语音翻译机（行空板录音）

• 第5周 变速风扇

  
  

  学习目标

  1. 掌握风扇模块的使用方法。
  2. 认识 PWM 信号输出。
  3. 了解带参函数。
  4. 认识全局变量。

  拓展案例
  

  • 探基于行空板的可见光光谱分析仪（AS7341可见光谱传感器）

• 第6周 AI 语音管家

  
  

  
  

  学习目标

  1. 了解语音识别技术。
  2. 掌握语音指令控制硬件的使用方法。
  3. 了解舵机的工作原理及使用方法。

  拓展案例

  • 水质检测（Turbidity sensor浊度传感器、模拟TDS传感器）
  • 空气监测器（SCI采集模块、SHT31-F数字温湿度传感器、PM2.5空气质量传感器）

• 第7周 AI 电子警察

  
  

  学习目标

  1. 掌握 USB 摄像头的工作原理及使用方法。
  2. 掌握行空板查看系统文件的方法。
  3. 了解物体检测技术。
  4. 了解 OpenCV。

  拓展案例

  • 智能空调系统（红外测温传感器、风扇模块）

• 第8周 IoT教室设备电量统计

  
  

  学习目标

  1. 掌握 I2C 数字功率计教育版的工作原理及使用方法。

  2. 掌握 Mind+可视化面板的使用方法。

  3. 了解物联网中的感知技术。

  4. 了解 MQTT 协议中的 Topic。

  5. 学习订阅多个 topic。

  
  

  拓展案例

  • 重力小球

• 第9周 项目教学设计

  学习目标
  

  • 基于行空板的科创教育综合作品制作（小组协作）
  • 基于行空板的科创教育教学设计（小组讨论）

  学习资源

  • 本章PPT资源 
  • 5E教学设计模板
  • 5E教学模式在化学教学中的应用
    
  • 5E教学模式在物理教学中的应用
  • 5E教学模式在生物教学中的应用
  • 5E教学模式在英语教学中的应用
  • 5E教学模式在教学中的应用

  
  
  

  
  

• 第10周 项目作品制作
  • 基于项目式学习的科创教育教学案例设计分享（小组汇报）