把计算思维带入你的STEM课堂!

自信地将计算思维与Blockly集成到任何课程中

国家环保总局授予
PASCO传感器由SPARKvue与块编码荣获2020年国家环保总局总统奖优秀产品奖!

通过Blockly编码,向学生介绍编码和计算机控制的结果比以往任何时候都更容易。包括在SPARKvue 4和Capstone 2中,Blockly为学生提供了一个新的实验机会,专注于计算思维和数据可视化。Blockly的可视化编码环境直观地设计为促进新程序员的成功,同时加强更高级学习者的技能。

Blockly的彩色编码块为学生提供了开发强大编码基础的可视化方法。用户友好的设计允许学生简单地拖动和连接与语法正确的编码元素(如变量、命令和循环)相关的编码块。

Blockly内SPARKvue和Capstone与所有PASCO传感器和接口兼容。当学生将PASCO传感器与Blockly结合使用时,他们可以设计和执行自己的传感器实验。学生可以创建代码,收集传感器测量,报告数据,或控制输出设备,如智能风扇配件。当他们执行他们的代码时,学生可以使用实时图形显示来可视化他们的数据,这有助于数据可视化。

真实的编码活动:计算思维满足数据素养

Blockly集成到SPARKvue和Capstone给学生无与伦比的控制他们的实验。在开发他们的代码时,学生可以随时按下录制按钮来执行它并收到实时反馈。学生可以通过实时图形和数字显示即时监控传感器测量,支持在整个代码创建过程中进行调试。一旦学生成功编码了他们的传感器参数,他们就可以实时收集数据,存储数据,并将其用于未来的实验。

通过无限数量的编码组合,Blockly允许学生定制和创建实验设计,确定数据输出,并使用这些输出为未来的决策提供信息。通过编码和基于传感器的技术的集成,SPARKvue和Capstone都提供了一个通过计算思维和数据可视化探索现象的平台。

编程活动示例


入门级编程与无线pH传感器

无线pH传感器是向年轻学习者介绍pH值和简单编程的完美工具。在这个活动中,学生们使用他们的pH值刻度和无线pH传感器的知识来创建代码,随着他们的数据收集一起运行。使用一组简单的编码块,学生可以指示传感器将样品溶液识别为中性、碱性或酸性。当他们的代码执行时,实时数据显示实时传达代码的效果。文本显示将正确识别解决方案的pH值。这个简单的活动温和地向学生介绍基本的编程概念、传感器测量和pH值刻度,以灌输对STEM的基本信心和理解。

SPARKvue块代码
指示传感器识别样品溶液为中性,碱性或酸性。
SPARKvue块代码
实时数据显示实时传达代码的效果。

无线温度传感器入门级编程

对于入门课程,学生可以学习编程温度显示和简单的文本输出。这个活动的目标是让学生创建一个程序,给出指令将液体冷却到15°C以下。学生可以监控他们的实时温度读数和文本输出,这是温度依赖。在本例中,文本输出为“添加更多冰!”,当水温超过15℃时,以及“干得好!!”当水温小于或等于15℃时。无线温度传感器应放在装有室温水的杯子中。一旦学生开发了他们的Blockly代码,他们就可以使用Record按钮来执行它。逐渐加入冰块以降低水温。一个成功的程序将显示实时温度读数和正确的文本时,温度变化高于或低于15°C。

顶点块代码
在本例中,文本输出为“添加更多冰!”当水温在15℃以上时。
顶点块代码
在本例中,文本输出为“干得好!!”当水温小于或等于15℃时。

高级编程:推力与块和智能风扇配件

获得专利的智能风扇配件为任何动态实验增加了通用性。当插入智能购物车时,它具有许多控制功能。学生们可以通过他们的设备控制风扇的推力和方向。他们还可以设置启动和停止条件,当特定的测量(如位置)达到设定值时,启动或关闭风扇。学生可以很容易地确定一个参数,并立即观察到它对实验结果的影响,这是主动学习的一个强大组成部分。

学生可以通过基于传感器测量的编程计算来控制风扇的推力。在本例中,学生命令风扇保持-100*[位置]的推力。这使得风扇在推车沿着轨道移动时吹得更厉害,导致推车倒车。当风扇感知到确定的测量值时,学生的代码就会被执行,在实验中产生物理变化,并改变数据收集。学生可以测试他们的代码的有效性,进行修正,获得实时数据,并在导出他们的实验室进行评分之前完成图形分析。这个用户友好的平台是一个直观和省时的方法,向学生介绍计算思维,而不偏离标准。

智能风扇配置菜单
通过设备控制风扇的推力和方向。
顶点块代码
通过基于传感器测量的编程计算来控制风扇的推力。

标准对齐


ISTE标准:计算思考者(所有年龄段)

  • 5a学生制定适合技术辅助方法的问题定义,如数据分析、抽象模型和算法思维,以探索和寻找解决方案。
  • 5b学生收集数据或识别相关数据集,使用数字工具分析它们,并以各种方式表示数据,以促进解决问题和决策。
  • 5c学生将问题分解成各个组成部分,提取关键信息,并建立描述性模型来理解复杂的系统或促进解决问题。
  • 5d学生了解自动化是如何工作的,并使用算法思维来开发一系列步骤来创建和测试自动化解决方案。

ISTE标准3-5级(8-11岁)

数据与分析

  • 以可视化的方式组织和展示收集到的数据,以突出关系并支持主张。
  • 使用数据来强调或提出因果关系,预测结果,或传达一个想法。

算法与编程

  • 比较和改进针对同一任务的多个算法,并确定哪个是最合适的。
  • 创建使用变量存储和修改数据的程序。
  • 创建包含序列、事件、循环和条件的程序。
  • 通过包括其他角度和考虑用户偏好,使用迭代过程来计划程序的开发。
  • 测试和调试(识别和修复错误)程序或算法,以确保其按预期运行。

ISTE标准6-8年级(11-14岁)

计算系统

  • 2-CS-02结合硬件和软件组件来收集和交换数据的设计项目。

数据与分析

  • 2-DA-07使用多种编码方案表示数据。
  • 2-DA-08使用计算工具收集数据,并对数据进行转换,使其更有用和可靠。
  • 2-DA-09根据已生成的数据改进计算模型。

算法与编程

  • 2-AP-10使用流程图和/或伪代码来解决复杂的问题。
  • 创建明确命名的变量,表示不同的数据类型,并对其值执行操作。
  • 设计和迭代开发结合控制结构的程序,包括嵌套循环和复合条件。
  • 将问题和子问题分解成部分,以方便程序的设计、实施和审查。

NGSS校准(3-5级)

运动与稳定:力与相互作用

  • 计划并进行调查,以提供平衡力和不平衡力对物体运动的影响的证据。
  • 定义一个简单的设计问题,可以通过应用关于磁铁的科学思想来解决。

能源

  • 4-PS3-2通过观察提供证据,证明能量可以通过声音、光、热和电流从一个地方转移到另一个地方。

波及其在信息传输技术中的应用

  • 4-PS4-3生成并比较多个使用模式传递信息的解决方案。

工程设计

  • 生成并比较一个问题的多个可能的解决方案,基于每个解决方案满足问题的标准和约束的可能性。
  • 3-5-ETS1-3计划并执行公平的测试,在测试中控制变量并考虑故障点,以确定模型或原型可以改进的方面。

NGSS校准(6-8级)

运动与稳定:力与相互作用

  • 问问题来确定两个不相互接触的物体之间电或磁相互作用的因果关系。
  • MS-PS2-5进行调查和评估实验设计,以提供证据,证明即使物体不接触,物体之间也存在相互施加力的场。

波及其在信息传输技术中的应用

  • 整合定性的科学和技术信息,以支持数字化信号是一种比模拟信号更可靠的编码和传输信息的方式。

工程设计

  • MS-ETS1-3分析来自测试的数据,以确定几个设计解决方案之间的相似点和不同点,以确定每个设计解决方案的最佳特征,可以将它们组合成一个新的解决方案,以更好地满足成功的标准。
  • 开发一个模型,为迭代测试和修改所提议的对象、工具或过程生成数据,从而实现最优设计。

块兼容所有PASCO传感器和接口


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