一、项目设计 1.将学生分成4人一小组，每一小组首先要进行角色分工，明确小组长、检索员、设计师、书记员等职责，并记录在智慧百花园项目书中。 2.每位学生先独自完成《智慧百花园项目设计表（个人）》，再在组内开展讨论，制定最优方案，完成需求分析、草图绘制、工作流程图设计、材料清单罗列等一系列工作。该环节是工程设计思维融入学习探究过程的重要体现。 （1）需求分析 智慧百花园项目中，主要是利用掌控板连接各种传感器，对采集的数据进行实时处理，实现以下功能： 功能一：浇灌系统——实现定时浇灌和条件浇灌（判断土壤湿度，决定是否开始浇灌） 功能二：光照系统——实现阴天光线不足时开灯光照 功能三：空气循环系统——实现室内空气二氧化碳量、温度、湿度监测，可开窗通风、室内抽湿、温度调节、屏幕显示等 （2）绘制草图 学生根据需求分析绘制项目草图，并在草图上标注传感器的位置等信息。学生自行选择草图设计工具，可使用绘图软件，也可以直接绘制在纸上。 （3）设计工作流程图 讨论设备在不同情境下的工作流程，了解相关数据，设定运行条件，让设备实现智能化。例如，当室内光线达到多少才开启补光功能；当温度、湿度处于不同数值状态下，风扇如何运行；当土壤湿度到达多少才控制水泵工作等。根据问题的讨论结果，学生画出流程图。 3.完成项目初稿设计后，每一小组派代表以答辩的方式面向全班阐述方案，通过其他同学的提问集思广益，做进一步调整，整合完善设计方案。 4.根据设计方案终稿，组内开展再分工，明确电路搭建、程序编写、3D建模、外观设计等具体职责，为项目制作做好准备。 二、项目制作 本模块学生将动手制作“智慧百花园”模型。该环节涉及到电路搭建、程序编写、3D建模、外观构建、组内测试、二次修改、撰写报告等。学生根据上一环节的分工开展活动。 材料由教师收集提供，每一小组可自行选择不同的材料进行搭建。因在制作测试过程中会使用到热胶枪、电烙铁、剪刀、美工刀、手电钻等工具，在使用前教师需对学生进行安全教育。 1.电路搭建 根据设计思路，将各类传感器接入掌控板，用USB连接线将掌控板接入计算机。 2.程序编写 根据工作流程图，在mpython编程软件中完成程序设计，并进行程序调试。组内分工合作完成项目各功能模块的程序编写。 3.3D建模 利用3Done建模软件设计模型中需要用到的零部件，并用3D打印机打印出成品，本环节需要学生具有3D建模能力。 4.外观构建 （1）将3D打印好的零部件和已有的材料进行组合安装，并在模型中安装好各类传感器，隐蔽导线，使作品更美观。 （2）利用雪糕棍、贴纸、PVC透明塑料板等装饰作品。 5.测试项目，优化作品 本环节的目标是让已经完成的小组整理好所有的工具和物品，再进行项目测试，帮助学生养成良好的工程习惯。测试内容为组内对照自己的设计方案，查看制作的智慧百花园是否达到预期的需要。然后对照测试单上相应的要求对作品做出判断，是否需要继续优化。 6.撰写报告，制作演示文稿 已经全部完成制作的小组，整理好文字材料和，由书记员完成项目报告的撰写，再由另一位组员设计制作演示文稿用于展示，其他组员参与作品展示演说稿的整理。 三、展示评价 本环节的目标是通过组间项目作品交流展示，提高学生团队协作能力、展示交流能力和批判性思维。每组有5分钟时间展示本组作品和报告，形式不限，学生可以边讲解边演示，让其他同学快速读懂你的作品。而其他组学生则负责向展示小组提问，给作品找找茬，并在作品评价表上打分。 四、拓展提升 本环节的活动目标是引导学生学会反思，并尝试作品优化，进一步提高学生解决问题的能力。 1.学生完成自我反思表，并针对本组的“智慧百花园”项目开展集体讨论，反思项目的不足之处，全班学生开启头脑风暴，提出改进意见。 2.根据讨论意见，各组改良设计方案，尝试优化作品。 |
