RB01 树莓派与古德微

课程概述

本课授课对象包含完全零基础、有一定基础、或是上过体验课的学生。

授课时应根据需要先行讲授体验课部分内容。

  • 课程名称:见标题
  • 课程时长:40 分钟 × 2
  • 课程内容:详细介绍树莓派安装、各主要部件和接口功能;古德微平台进入方法和基本使用
  • 学生群体:3~6 年级
本课内容参考:   
1. 《树莓派初级课程V1(吴俊杰老师18课时)》第 1 课
2. 课件 1.0 初级 1,第 01 课 
3. 酌情增删内容

教学目标

考察点

  1. 了解树莓派
  2. 能独自连接拓展板
  3. 能启动树莓派

知识与技能

  • 了解机器人、人工智能
  • 认识树莓派,古德微编程平台
  • 学会树莓派连接、开机、编程平台进入方法
  • 认识 GPIO、扩展板、LED
  • 学会积木拖拽和拼接方法,编写简单脚本
  • 学会控制小灯亮、灭的方法
  • 学会如何保存和加载脚本

情感价值和学科交叉

  • 刺激学生对机器人、人工智能的兴趣
  • 初步体会制作一个能够控制硬件的简单程序的快乐
  • 通过自由操作积木,引导自主探索的愿望和能力
  • 通过同学间的讨论,提高交流和协作能力

难点与注意事项

本课为入门课,大部分内容比较简单。但是对于一些初学的学生,如下项目可能仍有困难,可个别辅导。

  • 对于初次接触硬件操作的学生,各种插拔操作会有困难
  • 对于初次接触电脑的学生,输入文字(比如账号密码)会有困难
  • 理解脚本控制和硬件执行的关系
  • 理解积木的拼接和脚本的执行顺序

教学准备

按教学准备基础要求进行准备工作即可。

课堂教学活动

暖场(5分钟)

询问学生状况,如年龄、年级、有无接触过编程、是否上过体验课等等。主要目的是摸底学生基本状况、学习能力等等。可用轮流自我介绍的形式。

播放开场动画,提起兴趣,吸引注意力。

课堂讲解:树莓派和古德微 (50~60分钟)

教学提纲:

  • 前篇
    • 科技的发展和机器人的应用(根据学生是否上过体验课控制速度)
    • 机器人和人工智能
    • 电脑的基本操作、树莓派和古德微
  • 后篇
    • 什么是编程,学习编程的目的
    • 简单的灯光控制:闪灯、流水灯
  • 扩展内容(酌情加入)
    • 数码管或智能灯带展示
    • 树莓派成果展示
    • 更多科技和机器人动画、视频展示
    • 代码式编程展示

授课内容:详见下文“讲义”部分。

巩固练习和作业

扩展练习和作业。以下练习非主线任务,可根据整体或个别学生学习情况酌情选择作为课堂巩固练习或课后作业。课堂练习可分为2~3人小组进行讨论合作:

课堂巩固练习:

  • 完全关闭树莓派并断开所有组件连接;
  • 说出各个部件的名词并从头安装、连接和设置树莓派、开关机;
  • 点亮小灯、闪灯
  • 练习打出文字:“古德微机器人编程开课啦!”

扩展练习和作业:

  • 循环中输出调试信息、查看循环次数
  • 用黄色 LED 模拟航空灯:每 2 秒闪烁一次,亮灯时间短于灭灯时间
  • 打开 Scratch 软件,指挥小猫走一个正方形。提示:向前每秒走10步,共走100步,然后向右转90度,停1秒,以上内容循环4次;刚好走一个正方形
  • 控制小猫走8字;提示:注意按顺序左、右转

提问和回答

  • 什么是计算机?生活中有哪些计算机?

  • 什么是树莓派?将树莓派组装成一台电脑需要哪些接口,怎样连接?

总结与点评(10分钟)

(回顾课程知识点,根据情况提问。如果有学生作品,邀请学生上台演示、讲解。)

讲义

课堂纪律

善于倾听:在老师讲话或者同学发言的时候,要坐姿端正,专心致志地听,边听边想:别人在说什么,说的对不对,完整不完整。

积极发言:先举手,再发言;不打断别人发言,先举手得到老师的同意后,才能发表自己的观点:或陈述、或补充、或更改。

科学技术是第一生产力

科学课存在的意义:科学是智慧的来源,有科学我们的生活才丰富;有科学我们的工作才变得轻松;有科学我们才知道世界的奥秘。

我们身边的科学:娱乐、交通、工作、医疗、教育。方方面面,科学技术在我们身边无处不在,使生活更美好。

以农业为例,科学技术的发展:

茹毛饮血→原始社会的手工耕作→畜力耕作为代表长达数千年的农耕时代→工业时代的机械化耕作→人工智能时代的现代化科技农业

人类社会对科学技术孜孜不倦的追求。

工业和科技革命的里程碑:

  • 第一次工业/科技革命:以蒸汽机为代表。珍妮纺纱机,蒸汽机,火车,汽轮
  • 第二次工业/科技革命:以电为代表。电灯, 电话, 汽车, 飞机
  • 第三次工业/科技革命:计算机(信息技术)
  • 第四次工业/科技革命:生命科学,人工智能等

工业和工具发展的最新代表:机器人

机器人和人工智能

主题:机器人的过去现在和未来。机器人概念的提出,第一台机器人的诞生,机器人发展至现在生活中的应用。

机器人的概念第一次由科幻小说家提出。机器人形象和机器人一词,最早出现在科幻和文学作品中。1920年,一名捷克作家发表了一部名为《罗萨姆的万能机器人》。英文名称 robot,意为奴仆,即人类的仆人。

最早应用于工业领域。真正意义上的机器人出现在1959年。当时,美国人英格伯格和德沃尔制造出了世界上第一台工业机器人。

到现在,已经有很多具备特定功能的机器人在我们身边活跃:服务机器人、做饭机器人、扫地机器人、运输机器人、物流机器人、纳米机器人……

机器人三大法则

  • 第一法则:机器人不得伤害人类,或袖手旁观坐视人类受到伤害;
    • [Law I: A robot may not injure a human being or, through inaction, allow a human being to come to harm.]
  • 第二法则:除非违背第一法则,机器人必须服从人类的命令;
    • [Law II: A robot must obey orders giver it by human beings except where such orders would conflict with the first law.]
  • 第三法则:在不违背第一及第二法则下,机器人必须保护自己。
    • [Law III: A robot must protect its own existence as long as such protection does not conflict with the first or second law.]

顶尖机器人的介绍

脑力代表:AlphaGo

机械结构代表:Boston Dynamics

那么什么是机器人?

具有一定的机械外形和功能

具有自己的逻辑系统作为大脑。电脑/计算机。

身边都有什么是电脑,或者包含电脑?

如大型服务器、智能手机、游戏机、笔记本电脑、飞机的飞行控制系统……

树莓派就是一个用于学习的微型计算机。

树莓派和古德微

树莓派(Raspberry Pi)是一款为教学目的诞生的 ARM 架构的微型计算机,基于 Linux 系统。由英国树莓派基金会开发。

树莓派就是一个微型电脑,里面的操作系统为 Linux(debian版本),Linux 和我们常见的 Windows 一样,用于操作电脑硬件,接受用户输入并输出反馈。

当示范把各部件链接到树莓派的时候问问同学们这些叫什么,做什么用的。

解释这些物品是硬件,硬件指的是我们可以看得见摸得着的计算机物理元素,当然也包括装在里面的。

最终插上电源开机。可选的是不插SD卡开机会失败。可以解释下SD卡存储了一些可以让树莓派启动的指令。

硬件连接:连接好鼠标键盘,插入 SD 卡。HDMI 连接显示器。最后插入电源。

正常开机后,会进入如下的界面。简单介绍桌面、开始菜单、Scratch、Python 应用,介绍“浏览器”的概念,如何打开浏览器。

古德微编程平台

树莓派的标准编程语言是 Python。(根据情况可简单介绍 Python,并指出中小学直接学习Python的难度所在)

我们采用古德微独有的图形化编程系统来降低学习的难度。如果接触过 Scratch,会非常容易入手。编程零基础也没有任何障碍。

积木需要缺口或形状匹配,就好像是拼图或拼插积木的玩法一样。

在代码执行之前,需要先选择响应的设备并连接,出现绿色提示信息后表示树莓派就绪。

闪烁的小灯和编程入门

使用古德微平台,很多情况下需要接入古德微定制的树莓派扩展板。

将发光二极管插入 5,6,12,16 插座的任何一个,注意正负极。

拖出控制小灯的积木点亮小灯。

所有脚本需要点击菜单栏中绿色启动图标才会运行。

课件

根据本教学计划和讲义,以及具体授课对象编写。

文件名应为:

RB01-树莓派和古德微.pptx

Copyright © 古德微 2023 all right reserved,powered by GDWRobot本课修订时间: 2021-10-13

results matching ""

    No results matching ""