一、課程背景：為何選擇"農(nóng)業(yè)小助手"？演講人CONTENTS課程背景：為何選擇"農(nóng)業(yè)小助手"？教學(xué)目標：從知識習(xí)得走向素養(yǎng)培育教學(xué)內(nèi)容：從農(nóng)業(yè)需求到機器人設(shè)計的完整鏈路|問題現(xiàn)象|原因分析|優(yōu)化措施|教學(xué)活動設(shè)計：5課時的漸進式實踐教學(xué)評價：關(guān)注過程的成長記錄目錄2025小學(xué)技術(shù)課創(chuàng)意機器人之農(nóng)業(yè)小助手課件作為深耕小學(xué)技術(shù)教育十余年的一線教師，我始終堅信：技術(shù)課的魅力不在于機械地傳授工具使用，而在于用真實的問題激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，用可觸可感的實踐連接課堂與生活。2025年的今天，當"鄉(xiāng)村振興""智慧農(nóng)業(yè)"成為國家戰(zhàn)略關(guān)鍵詞，當"培養(yǎng)具備核心素養(yǎng)的未來公民"成為教育目標，我決定以"農(nóng)業(yè)小助手"為主題設(shè)計創(chuàng)意機器人課程——這不僅是技術(shù)教育與社會需求的精準對接，更是一場讓科技情懷扎根童年的溫暖實踐。01課程背景：為何選擇"農(nóng)業(yè)小助手"？1教育政策的導(dǎo)向性需求《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》明確提出"加強課程內(nèi)容與生產(chǎn)生活的聯(lián)系"，強調(diào)通過"項目式學(xué)習(xí)"培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。"雙減"政策落地后，實踐類課程的價值愈發(fā)凸顯，而農(nóng)業(yè)小助手機器人項目恰好融合了科學(xué)（農(nóng)業(yè)知識）、技術(shù)（機器人設(shè)計）、工程（結(jié)構(gòu)搭建）、數(shù)學(xué)（參數(shù)計算）的跨學(xué)科特征，是落實新課標要求的優(yōu)質(zhì)載體。2農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的現(xiàn)實召喚去年帶領(lǐng)學(xué)生參觀本地智慧農(nóng)場時，孩子們圍在自動播種機旁驚嘆："原來機器人能記住每顆種子的間距！"農(nóng)場技術(shù)員的一句話讓我印象深刻："我們最缺的不是高端設(shè)備，而是懂農(nóng)業(yè)、會創(chuàng)新的年輕力量。"當前我國農(nóng)業(yè)機器人滲透率不足5%，但小麥播種機、果園巡檢機器人等設(shè)備已在試點中展現(xiàn)出提升效率30%以上的潛力。讓小學(xué)生接觸農(nóng)業(yè)機器人，不是為了培養(yǎng)"小工程師"，而是播下"科技服務(wù)農(nóng)業(yè)"的種子。3兒童認知的適配性基礎(chǔ)心理學(xué)研究表明，9-12歲兒童的具體運算思維逐步向形式運算過渡，對"解決真實問題"的任務(wù)具有強烈興趣。農(nóng)業(yè)場景是多數(shù)孩子熟悉的（即使生活在城市，也通過課本、影視接觸過農(nóng)田），播種、澆水、除草等任務(wù)貼近生活經(jīng)驗，易于轉(zhuǎn)化為可操作的機器人功能設(shè)計。02教學(xué)目標：從知識習(xí)得走向素養(yǎng)培育教學(xué)目標：從知識習(xí)得走向素養(yǎng)培育基于新課標核心素養(yǎng)框架（信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責任），結(jié)合農(nóng)業(yè)主題的特殊性，本課程設(shè)定三級目標體系：1知識與技能目標理解農(nóng)業(yè)機器人的基本組成：感知模塊（如溫濕度傳感器、攝像頭）、控制模塊（單片機、編程邏輯）、執(zhí)行模塊（機械臂、驅(qū)動輪）1掌握簡易機器人的搭建方法：能使用開源硬件（如Arduino）或教育機器人套裝（如樂高EV3）完成基礎(chǔ)電路連接2學(xué)會分析農(nóng)業(yè)場景需求：能識別播種、澆水、除草等任務(wù)的關(guān)鍵參數(shù)（如播種深度、澆水頻率）32過程與方法目標通過"需求分析-方案設(shè)計-原型制作-測試優(yōu)化"的工程流程，體驗完整的技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)過程1運用"觀察記錄法"收集農(nóng)田數(shù)據(jù)（如模擬土壤濕度變化），用"對比實驗法"驗證機器人功能（如不同播種力度對發(fā)芽率的影響）2培養(yǎng)團隊協(xié)作能力：在4-6人小組中分工完成需求調(diào)研、結(jié)構(gòu)設(shè)計、編程調(diào)試等任務(wù)33情感態(tài)度與價值觀目標03樹立創(chuàng)新自信：在"從0到1"設(shè)計機器人的過程中，體會"小創(chuàng)意也能解決大問題"的成就感02培養(yǎng)責任意識：認識到"農(nóng)業(yè)小助手"不僅是技術(shù)產(chǎn)品，更是解決"誰來種地""如何種好地"問題的微型探索01激發(fā)對農(nóng)業(yè)科技的興趣：通過了解袁隆平院士的"禾下乘涼夢"、智能農(nóng)機的研發(fā)故事，感受科技推動農(nóng)業(yè)發(fā)展的力量03教學(xué)內(nèi)容：從農(nóng)業(yè)需求到機器人設(shè)計的完整鏈路教學(xué)內(nèi)容：從農(nóng)業(yè)需求到機器人設(shè)計的完整鏈路本課程以"問題驅(qū)動"為核心，將教學(xué)內(nèi)容拆解為四大模塊，每個模塊均設(shè)置"認知-實踐-反思"的遞進環(huán)節(jié)。1模塊一：認識農(nóng)業(yè)需求——發(fā)現(xiàn)問題比解決問題更重要1.1農(nóng)田場景的沉浸式觀察課前任務(wù)：發(fā)放"農(nóng)田觀察記錄表"（附示例），要求學(xué)生通過實地參觀（農(nóng)村學(xué)校）或視頻觀察（城市學(xué)校）記錄：農(nóng)民伯伯在種植過程中需要完成哪些重復(fù)勞動？（如彎腰播種、定時澆水、手動除草）哪些環(huán)節(jié)容易受天氣影響？（如暴雨導(dǎo)致土壤過濕，干旱影響發(fā)芽率）現(xiàn)有工具存在哪些不足？（如傳統(tǒng)播種機無法適應(yīng)小塊田地，手動噴壺浪費水資源）課堂活動：開展"農(nóng)田問題聽證會"，每組推舉代表分享觀察結(jié)果，教師用思維導(dǎo)圖梳理高頻問題（統(tǒng)計顯示，90%的小組提到"播種效率低""澆水不精準""除草傷苗"三大痛點）1模塊一：認識農(nóng)業(yè)需求——發(fā)現(xiàn)問題比解決問題更重要1.2農(nóng)業(yè)機器人的案例學(xué)習(xí)展示國內(nèi)外典型農(nóng)業(yè)機器人：日本的"蔬菜采摘機器人"（通過視覺識別成熟度）、荷蘭的"精準播種機"（通過GPS定位控制間距）、國內(nèi)的"植保無人機"（變量噴灑降低農(nóng)藥使用量）引導(dǎo)學(xué)生分析案例中的"需求-技術(shù)對應(yīng)關(guān)系"：如"采摘需要識別顏色"對應(yīng)攝像頭+圖像識別，"精準播種需要控制力度"對應(yīng)壓力傳感器+舵機控制2模塊二：設(shè)計機器人功能——讓想象落地為具體參數(shù)2.1功能定位與需求優(yōu)先級排序小組討論："我們的農(nóng)業(yè)小助手要解決哪個核心問題？"（需明確1-2個主要功能，避免貪大求全）需求矩陣分析：用"重要性-可行性"二維坐標評估功能（示例：澆水功能重要性高、可行性高；自動施肥重要性高但需處理肥料混合，可行性中等；病蟲害識別重要性高但技術(shù)復(fù)雜，可行性低）2模塊二：設(shè)計機器人功能——讓想象落地為具體參數(shù)2.2關(guān)鍵參數(shù)的確定以"播種小助手"為例，需確定：1播種深度：通過實驗測量（用不同深度種植黃豆，記錄發(fā)芽率），得出最佳深度2-3厘米2播種間距：參考農(nóng)業(yè)標準（如玉米25厘米、青菜10厘米），結(jié)合小學(xué)生操作便利性調(diào)整為15厘米3土壤濕度閾值：用濕度傳感器測量適宜播種的土壤濕度范圍（50%-70%）43模塊三：搭建機器人原型——從圖紙到實物的轉(zhuǎn)化3.1硬件搭建：結(jié)構(gòu)與電路的協(xié)同設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計：使用SketchUp或手繪圖紙規(guī)劃機器人外觀（需考慮：底盤穩(wěn)定性——用四輪驅(qū)動；機械臂活動范圍——舵機旋轉(zhuǎn)角度180；傳感器位置——濕度傳感器埋入"模擬土壤"中）電路連接：以Arduino主板為核心，連接：輸入設(shè)備：DHT11溫濕度傳感器（模擬土壤濕度檢測）、按鍵（啟動/停止開關(guān)）輸出設(shè)備：舵機（控制機械臂播種）、直流電機（驅(qū)動車輪）擴展設(shè)備：LED燈（狀態(tài)提示，如"濕度正常"亮綠燈）3模塊三：搭建機器人原型——從圖紙到實物的轉(zhuǎn)化3.1硬件搭建：結(jié)構(gòu)與電路的協(xié)同設(shè)計3.3.2編程實現(xiàn)：讓機器人"聽懂"指令基礎(chǔ)編程邏輯（以播種功能為例）：whileTrue:soil_humidity=read_sensor()#讀取濕度傳感器數(shù)據(jù)ifsoil_humidity50andsoil_humidity70:#滿足播種濕度條件move_forward(15)#前進15厘米（對應(yīng)播種間距）servo.angle(90)#機械臂下探至2厘米深度delay(1000)#保持1秒完成播種3模塊三：搭建機器人原型——從圖紙到實物的轉(zhuǎn)化3.1硬件搭建：結(jié)構(gòu)與電路的協(xié)同設(shè)計servo.angle(0)#機械臂收回else:led.red()#濕度不達標，紅燈提示編程策略：采用圖形化編程（如Mind+）降低入門難度，鼓勵學(xué)有余力的學(xué)生嘗試Python代碼4模塊四：測試與優(yōu)化——在迭代中逼近最優(yōu)解4.1模擬農(nóng)田環(huán)境測試搭建"微型農(nóng)田"：用泡沫箱裝模擬土壤（蛭石+泥炭土），標記播種區(qū)域（1米×1米），設(shè)置濕度梯度（40%、60%、80%）測試指標：功能完成度：是否在指定濕度下播種？間距是否準確？穩(wěn)定性：連續(xù)運行5次是否出現(xiàn)機械卡滯、電路故障？創(chuàng)新性：是否有獨特設(shè)計（如"防堵種裝置""太陽能充電模塊"）4模塊四：測試與優(yōu)化——在迭代中逼近最優(yōu)解4.2優(yōu)化方案的制定常見問題與解決策略：04|問題現(xiàn)象|原因分析|優(yōu)化措施||問題現(xiàn)象|原因分析|優(yōu)化措施||---|---|---||播種后種子外露|機械臂下探深度不足|增加舵機扭矩，調(diào)整下探角度至100||機器人行駛偏移|車輪摩擦力不均|更換橡膠輪胎，增加底盤配重||濕度檢測延遲|傳感器數(shù)據(jù)讀取頻率低|將讀取間隔從1秒縮短至0.5秒|0304020105教學(xué)活動設(shè)計：5課時的漸進式實踐1第1課時：農(nóng)田問題大發(fā)現(xiàn)（90分鐘）活動2：觀察記錄分享（25分鐘）：小組展示"農(nóng)田觀察記錄表"，教師用希沃白板實時生成問題詞云活動3：案例分析（30分鐘）：對比傳統(tǒng)農(nóng)具與農(nóng)業(yè)機器人，總結(jié)"機器人能解決哪些人力局限"活動4：確定選題（30分鐘）：小組投票選擇要解決的核心問題，填寫《項目任務(wù)書》活動1：視頻導(dǎo)入（5分鐘）：播放《智慧農(nóng)場的一天》紀錄片，聚焦農(nóng)民伯伯的勞動場景2第2課時：功能設(shè)計與參數(shù)確定（90分鐘）活動1：需求矩陣練習(xí)（20分鐘）：用貼貼紙的方式在"重要性-可行性"坐標圖上標注功能1活動2：參數(shù)實驗（40分鐘）：分組完成"播種深度與發(fā)芽率"對比實驗（使用綠豆模擬種子）2活動3：設(shè)計圖紙繪制（30分鐘）：用A3紙繪制機器人三視圖（正視圖、側(cè)視圖、俯視圖），標注關(guān)鍵參數(shù)33第3課時：硬件搭建與基礎(chǔ)編程（120分鐘）231活動1：硬件組裝（60分鐘）：教師演示Arduino主板、傳感器、執(zhí)行器的連接方法，學(xué)生分組操作（強調(diào)安全用電：3.3V/5V低壓電路）活動2：圖形化編程（40分鐘）：通過"拖拽積木"實現(xiàn)"濕度檢測-播種動作"的邏輯鏈，教師巡回指導(dǎo)解決"傳感器數(shù)據(jù)讀取錯誤""舵機無響應(yīng)"等問題活動3：初步調(diào)試（20分鐘）：在桌面模擬環(huán)境中測試機器人基礎(chǔ)功能4第4課時：模擬農(nóng)田測試與優(yōu)化（120分鐘）活動1：環(huán)境搭建（20分鐘）：全班合作布置"微型農(nóng)田"，設(shè)置不同濕度區(qū)域01活動2：功能測試（50分鐘）：每組輪流測試，記錄《測試數(shù)據(jù)表》（含成功次數(shù)、誤差范圍、故障現(xiàn)象）02活動3：小組研討（30分鐘）：針對測試問題，運用"5Why分析法"（連續(xù)追問5次"為什么"）定位根源03活動4：優(yōu)化實施（20分鐘）：調(diào)整硬件結(jié)構(gòu)或修改程序代碼，完成1-2項關(guān)鍵優(yōu)化045第5課時：成果展示與總結(jié)反思（90分鐘）活動1：路演展示（40分鐘）：每組進行3分鐘展示（含PPT、實物操作、設(shè)計故事），重點說明"解決了什么問題""用了什么技術(shù)""有哪些創(chuàng)新"活動2：多元評價（30分鐘）：采用"三維評價表"（自評30%、互評30%、師評40%），評價維度包括：需求分析合理性（20分）、技術(shù)實現(xiàn)難度（30分）、創(chuàng)新與實用性（50分）活動3：總結(jié)升華（20分鐘）：播放農(nóng)民伯伯體驗學(xué)生機器人的視頻（課前拍攝：邀請本地農(nóng)戶試用并反饋），引導(dǎo)學(xué)生思考"科技與人文的關(guān)系"，布置延伸任務(wù)："為家鄉(xiāng)的特色作物（如本地柑橘）設(shè)計專用小助手"06教學(xué)評價：關(guān)注過程的成長記錄教學(xué)評價：關(guān)注過程的成長記錄本課程采用"檔案袋評價"與"表現(xiàn)性評價"結(jié)合的方式，建立學(xué)生技術(shù)學(xué)習(xí)成長檔案，具體包括：1過程性材料觀察記錄表、需求矩陣圖、設(shè)計圖紙（體現(xiàn)問題分析能力）編程代碼、硬件連接圖、測試數(shù)據(jù)表（體現(xiàn)技術(shù)實踐能力）2成果性材料機器人實物（功能完成度、創(chuàng)新性、穩(wěn)定性）路演PPT、設(shè)計說明書（表達與總結(jié)能力）3反思性材料學(xué)習(xí)日志：記錄"最困難的環(huán)節(jié)""最自豪的突破""還想改進的地方"同伴評價卡：用"我欣賞你的...因為..."的句式表達具體認可結(jié)語：讓科技的種子扎根農(nóng)田課程結(jié)束時，一個學(xué)生在學(xué)習(xí)日志中寫道："原