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【景苑学术】中美携手,STEM教育落地开花——邵锋星省网络名师工作室研修暨景苑“少年STEM科创中心”小研究员初探水下机器人活动
作者:管理员 来源: 发布时间:2019-01-17 点击率:

  为促进小学科学教师理解STEM的教育内涵,帮助老师提升STEM课程的设计和实施、项目开发和教学评价等方面的能力,并进一步加强与海外友好学校之间的学习交流。杭州经济技术开发区社会发展局,特邀请俄亥俄州立大学中美教育研究与交流中心的研究员来我校交流指导,并和我校“少年STEM科创中心”小研究员们带来新年的第一节研究课——《水下机器人》。邵锋星省网络名师工作室全体成员,包括全省各地的学员都通过网络直播收看了本次高端的研修活动。

  STEM是 科学(Science),技术(Technology),工程(Engineering),数学(Mathematics)四门学科英文首字母的缩写。新时代的教育有了新的发展,正在实践新的手段和路径,STEM教育在中国的兴起和发展,也为教育的新时代增添了一个亮点。STEM教育以工程设计过程为主导,关注现实问题,注重在情境中学习,以学生为中心,团队合作和参与,结果是开放式的,允许多个正确答案。而《水下机器人》这个项目正好能充分体现STEM精髓的课程。

      FRANKS老师利用自己南极考察的亲身经历,为孩子们创设了一个真实而又宏大的情境。在南极FRANKS老师利用水下机器人(ROV)探测并捕捉到了目前世界上还未发现的新的海洋生物,并留下了珍贵的影像,在神秘的海底世界还有很多垃圾,也可以让机器人去打捞。ROV通过装上各种传感器还能对海底的火山爆发及海底磁风暴进行预警。有这样的情境支持,小研究员渐渐的在脑海里会构建出ROV的框架,并赋予他一些特定的功能——必须要有摄像机,和能上下运动和左右运动。学生要以PVC管(相当于家里的水管)为基础进行机器人框架的搭建。

  面对这样简单的材料,学生发挥自己的想象,借鉴生活中的物品,设计出了个各种造型独特的ROV框架,有因为需要摄影,那么就设计出能进行360°旋转的探头;因为要打捞垃圾就设计出像挖掘机这样的抓手;因为要保持平稳就设计的方正但同时是对称的。对于这样一堂别开生面的STEM课,学生无疑是兴奋和幸福的。他们没有时间讲闲话,每时每刻都在解决问题。

  搭建完框架,学生需要加泡沫或者利用浮力,让机器人主框架悬浮在水里,既不能沉到水底,也不能漂在水面。在这一次一次的调试和测试中,学生会更能理解浮力和重力改如何才能在水中悬浮,也在一次又一次的调试中发现自己设计的ROV框架无论在上浮下沉,还是在保持平衡这块存在的一定短板,是你无论如何调试都不能保持悬浮的。

   路漫漫兮修远兮,ROV还可以用3D打印制作螺旋桨,用编程的方式远程操控,让机器人可以在水中左转或右转(这个其实要经过计算,看哪个元件要动,哪个不动,动多少,才能实现转弯、上浮)等等操作。

      当FRANKS老师拿出自己制作的的ROV在水中灵活地上浮下沉时,并戏称他为chicken。学生不禁惊叹到:This is a Crazy  chicken!

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  短短的90分钟转瞬即逝,在这里小研究员们能被一个个问题触发自己的思考,让学习变得真实而赋有意义。希望这只“Crazy  chicken”能种到各个研究员 的心里,让STEM教育在景苑落地开花。

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