六下跨学科项目3音量提示器教学设计

小达人献礼母校——音量提示器单元教学设计（一）单元基本信息学科信息科技实施年级6年级设计者杨凌洁、刘玉平《课程标准》模块过程与控制单元名称小达人献礼母校——音量提示器单元课时4课时（二）单元教学规划1.主题概述1.1核心概念本单元属于“过程与控制”模块中的“跨学科主题小型系统模拟”。主要对应《信息科技课程标准》（2022年版）第三学段，过程与控制；对应《科学课程标准》（2022年版）第二学段，声音与光的传播；对应《数学课程标准》（2022年版）第三学段，数与运算。1.2主题设计说明在校园这个多元活动的环境中，各种噪音问题层出不穷，它们干扰着同学们的休憩与学习。我们能不能制作一个音量提示器，提醒同学们合理控制音量呢？在本项目中，学生需要围绕以上驱动性问题，融合信息科技、科学、数学学科的核心知识和能力自主设计、制作音量提示器。让学生在设计与制作的过程中，深刻理解并掌握运用控制系统提醒同学降低音量的方法，形成解决问题的能力、批判性思维以及利用技术共建和谐生活的社会责任，意识到个体行为与公共环境之间的紧密联系。1.3教学过程简述首先，小组合作探究，了解环境噪声标准及其对人体健康的潜在影响，掌握麦克风的工作原理，测试、记录教室课间时段的声音强度数据。然后，结合声音强度平均值、分贝等级以及实际需求，合理确定音量提示器的提醒阈值。接着，迁移所学过程与控制相关知识，选择合适的输出设备，设计具有提示功能的控制系统并用系统框图表示出来，活用所学算法知识，为自动化控制程序设计算法；最后，制作音量提示器并展示成果。1.3内容结构·选择展示方式。·准备展示材料。·选择展示方式。·准备展示材料。·展示与分享。·拓展。第4课：产品创意展·制作音量提示器。·调试并改进。第3课：创作音量提示器·统计、分析、确定音量提示器的提醒阈值。·认识、选择合适的输出设备。·设计系统框图、程序流程图。第2课：设计音量提示器·调查环境噪声标准和噪音对人体健康的影响。·了解麦克风的工作原理。·探究课间声音强度。第1课：探究声音与环境2.主题学情分析本项目的教学对象是6年级学生，他们已经具有一定的科学精神和原创精神，具有较强的动手实践能力和分享欲望，能够运用信息科技获取、加工、管理学习资源，开展数字化探究和创新活动。在以往的信息科技课程学习中他们已经掌握了数据分析、算法、控制系统的知识技能；科学课程中已经知道了声音产生、传播原理；数学课程中已经熟练掌握了四则运算。他们通常在各学科领域积累了丰富的知识，但在真实生活场景中整合运用跨学科知识以解决实际问题的机会却相对有限。3.教学环境多媒体教室、学具、学习单、数据线等。4.单元教学目标（1）通过自主探究活动，理解环境噪声标准和噪音对人体健康的影响，知道麦克风的工作原理，能够探究出教室课间的声音强度，提升动手实践能力。（2）能够灵活运用信息科技、科学、数学知识设计音量提示器，培养工程思维和创新意识。（3）通过制作音量提示器，能够调试、改进成果，提升动手实践和迭代优化能力。（4）通过项目学习，能够理解噪音污染对人类生活和生态环境的影响，意识到个体行为与公共环境之间的紧密联系，形成利用技术共建和谐生活的社会责任意识。5.评价建议（1）“最佳音量提示器”小奖状（互评、师评）。（2）音量提示器评价量表。评价指标评价内容自我评价同学评价师长评价小组合作能分工协作、积极参与。☆☆☆☆☆☆☆☆☆数据测试能测试环境声音强度。☆☆☆☆☆☆☆☆☆系统框图能按需求完善系统框图。☆☆☆☆☆☆☆☆☆流程图能绘制规范的流程图，思路清晰、正确。☆☆☆☆☆☆☆☆☆编程验证能够运用所学编程知识，验证所设计的算法。☆☆☆☆☆☆☆☆☆迭代优化能根据真实情境改进作品。☆☆☆☆☆☆☆☆☆艺术性能对音量提示器进行外观设计。☆☆☆☆☆☆☆☆☆成果内容内容完整，简明易懂。☆☆☆☆☆☆☆☆☆展示交流条理清晰，自信大方。☆☆☆☆☆☆☆☆☆终极评价音量管理专家（累计获得70-81个☆）音量管理达人（累计获得60-69个☆）音量管理使者（累计获得50-59个☆）6.教学建议首先，本项目遵循跨学科项目式学习模式，教材仅展示了最简易的实践思路，教师应在自身专业能力和课程要求范围内，积极发挥创新精神，不断拓展和完善项目的教学设计。其次，在项目实施过程中，强调团队协作中的担当和责任感，鼓励学生不仅要踊跃参与活动，更要主动承担小组活动任务，在合作创作产品的过程中，培养解决复杂问题的能力。最后，跨学科主题学习是一种解决实际问题或探索复杂议题的学习方式，是一种追求未来美好生活的教育途径。要持续激发学生的丰富想象力，着力培育他们能够迅速适应不同环境、灵活应用知识技能的实践执行力。第1课时探究声音与环境设计者杨凌洁1.课时教学内容分析本节课是项目的第1课时，主要组织学生进行与项目相关的探究活动。探究内容占据着启动学生思维、搭建知识框架的关键地位。在这个阶段，学生将同时从理论和实验层面了解项目的背景知识。理论层面包括但不限于了解环境噪声标准、噪音对人体健康的潜在负面影响，以及麦克风如何实现声音信号转换的科学原理；实验层面包括利用技术手段测试课间声音强度。这些基本认知和实验结果是构建音量提示器的基础，也是后续设计、创作的前提条件。2.课时学情分析学生的相关学习经验可能主要来自于科学课堂上习得的声学原理、噪音污染的知识以及信息科技课程中的控制系统等内容。然而，大部分学生对于噪声标准的具体规定，麦克风的工作机制，声音强度的测试方法尚无深入理解。3.课时教学目标1.利用网络索引的方式了解环境噪声标准和噪音对人体健康的影响，提升自主提问能力的同时，意识到噪音污染不仅关乎自身健康，还涉及到对他人的尊重和社会和谐。2.通过学习微视频，掌握麦克风的基本工作原理，了解声音信号通过麦克风转化为可测量的电信号的过程。3.通过检测课间声音强度的实验，掌握声音强度测试方法，提升科学探究与实践操作能力。4.教学过程教学环节教师与学生活动教学意图观看视频，提出问题（一）视频导入：学生观看《课间噪音污染》视频（见附件1）。（二）问题讨论：同学们，视频中出现了哪些不文明的现象？针对这些问题，你有哪些有效的解决方案呢？（三）学生头脑风暴：学生根据视频内容，讨论出现的问题，提出解决方案。（四）明确项目任务：师生交流，建议利用科技的手段解决课间噪音问题，明确制作音量提示器的任务。（五）组建队伍：学生依据预先提供的《小组分工表》（见附件2），结合各自的优势和兴趣特长，自行组建高效的工作团队，并在团队内部进行合理的工作任务分配。引入课间真实存在的噪音污染问题，旨在创设真实情境，直观展现噪音对学生学习与生活的影响，引起学生的共鸣和关注。激发学生对噪声污染问题的深度思考，从而为后续探究活动提供真实背景和情感触动点。活动1：了解噪音（一）展开调查：学生根据教师所发放的《噪音调查表》（见附件3），借助网络搜索工具获取有关噪音的知识信息，并记录调查结果。（二）调查成果分享：小组将收集整理好的调查结果进行集体汇报，通过互动展示的方式分享噪音对生活与学习环境的影响、不同级别的噪音分类等内容。1.网络搜索助力学生的探究活动，强化学生在线学习的能力。2.分享调查成果旨在锻炼学生的表达沟通能力和团队协作精神。同时，通过相互学习交流，共同深化对噪音相关问题的认知，促使学生对噪音问题产生进一步理解。活动2：测试环境声音强度值（一）了解麦克风工作原理教师引导性提问：“同学们，在我们着手设计和制作音量提示器时，怎样才能让音量提示器精确感知并判断周围环境的音量大小呢？”引发学生思考。在大家积极讨论后，教师适时介入，归纳总结出麦克风作为关键设备在实现声音强度检测中的作用，并通过视频（见附件4）帮助学生了解麦克风这一声电转换装置的重要性及其广泛的应用价值。（二）微课演示与实践操作1.学生通过观看视频（见附件5），了解学具上的麦克风位置及测试音量强度的步骤。2.学生有序地打开学具，依据微课中的操作步骤，结合科学课程中所学声音的产生相关知识（声音大小、音调高低），模拟发声过程，实践操作测量当前环境声音强度。1.引导性提问引入本项目重要的传感器——麦克风。2.采用微课讲解的形式，生动直观地向学生展示了学具上麦克风的构造、功能及其具体操作方法，不仅加深了学生对麦克风这一声电转换装置的认识，更为后续开展音量提示器项目的实际制作活动奠定了坚实的知识基础和技术准备。小结噪音来源分析教师引导学生思考、讨论课间常见的噪音源头（如高声谈话、嬉戏、用力拍打桌子等噪音），可通过PPT展示相关图片和示例，帮助学生理解各种噪音来源的特点。布置课后作业小组合作，利用学具测试课间声音强度，完成《课间声音强度调查表》（见附件6）。1.通过引导性的思考与讨论活动，启发学生对课间常见噪音源头有直观且深入的理解。2.通过布置课后实践作业，锻炼学生的团队协作能力、计划组织能力和解决问题的能力，同时也有助于他们将本课所学知识应用于实际情境之中。5.板书设计认识生活中的噪音认识生活中的噪音了解、运用麦克风了解、运用麦克风探究声音与环境探究声音与环境课间噪音我调查课间噪音我调查6.作业设计数据记录：学生课后进行声音强度测试，完成课间声音强度调查表（见附件5）。第2课时设计音量提示器设计者杨凌洁1.课时教学内容分析在本课时为项目的第2课时，学生将基于第1课时完成的调查成果，共同分析数据并确定音量提示器的提示阈值。随后，教师提供多种输出设备供选择，指导学生结合实际需求设计系统框图和程序流程图，确立从声音检测到反馈响应的逻辑结构。注重引导学生综合考虑控制系统、算法、环境、外观、阈值等多方面因素，培养学生综合运用知识解决实际问题的思维习惯和创新思维。2.课时学情分析学生对动手制作智能装置解决课间噪声污染问题的兴趣浓厚，对算法与控制系统的知识掌握较为牢固，但基于调查结果，综合考虑多方因素设计作品的经验不足。3.课时教学目标1.通过对探究结果的分析与计算，能够确定音量提示器的提醒阈值，提升数据分析能力。2.通过设计系统框图，能够综合考虑多方面因素选择适合的输出设备，形成系统设计思维和维护课间文明的意识。3.通过设计程序流程图，能够运用算法清晰地描述出实现音量提示器功能的步骤，形成对简单问题进行抽象、分解、建模的能力。4.教学过程教学环节教师与学生活动教学意图回顾与展示（一）回顾教师简要回顾上节课的探究内容，强调学生是如何测量课间声音强度值的，以及这些数据对于本课设计音量提示器的意义。（二）展示邀请小组展示汇报探究成果，内容包括课间噪音的来源及声音强度值数据。教师根据学生的汇报成果加以补充说明，引导学生维护课间文明，肯定学生测试数据的科学性、严谨性、主动性。1.通过回顾上节探究活动，使学生回顾并巩固测量课间声音强度值的方法与过程，并认识到数据在项目实施中的重要作用。2.组织学生对课间噪音调查成果进行汇报，为后续音量提示器阈值的合理设定以及整个系统设计提供坚实的数据支撑和理论依据，确保项目实施的科学性和有效性。同时也帮助学生形成积极维护课间文明环境的意识。活动1：制定音量提示器制作方案（一）认识并选择输出设备设备类型展示：教师通过PPT、实物展示或视频演示，向学生介绍常见的输出设备，如蜂鸣器、LED指示灯、显示屏、语音播报模块等，并重点讲解它们的工作原理、功能特点和应用场景。在此过程中，教师引导各组分析阈值特点与实际应用场景，团队成员共同权衡并决定最适宜的输出方式。（二）讨论注意事项1.教师组织学生进行讨论：要设计一个反应灵敏且能达到理想提醒效果的音量提示器，你认为有哪些值得注意的地方？在学生导论过程中，教师引导学生从提示音阈值、输出方式、放置位置等方面进行考虑。2.学生以小组为单位，基于实证数据、实际需求、学科知识提出设计注意事项。每个小组对其他小组提出的方案进行提问和反馈。3.小组讨论与决策，内容可以是：高声音强度可能需要更响亮的音频输出设备；若追求醒目的提示效果，则考虑采用显眼夺目的视觉反馈设备；阈值的确定等。1.教师展示多种输出设备的原理、特点与应用场景，为学生提供跨学科解决问题的背景知识。2.引导学生将结合实际需求，跨学科应用知识，提出设计音量提示器值得注意的地方，启发创意，培养跨学科素养。引导学生从声音强度等级、视觉效果呈现等方面进行考虑，有针对性地设计音量提示器，锻炼学生在项目实施中综合考虑技术参数与功能需求的能力。3.通过集体讨论、小组间交叉评估确定方案，旨在让学生学会基于实证数据、实际需求、学科知识做恰当的决策，同时提升其逻辑分析与表达能力。活动2：设计系统框图、程序流程图（一）绘制系统框图根据决策结果，设计音量提示器，并用系统框图将其表示出来。小组展示系统框图。（二）绘制程序流程图教师组织、指导各小组根据功能需求绘制程序流程图。小组展示流程图。1.利用直观的系统框图形式展现整体设计方案，帮助学生形成工程思维与设计表达能力。2.本环节旨在引导学生借助流程图，将复杂的设计思路逐步细化为清晰有序的步骤，从而更好地实现从概念设计到实际编程的过渡，培养他们系统化解决问题的能力和抽象思维，为后续的程序开发奠定坚实基础。小结教师小结：本节课，我们针对课间噪音情况进行了行为和数据的分析，还从音量阈值的科学设定、输出提示方式的选择、实际空间位置等方面针对性地提出了解决方案，并通过系统框图和流程图将具体实现步骤描述了出来。下节课，我们将把想法付诸实践，打造一款符合我们需求的音量提示器。5.板书设计汇报探究成果汇报探究成果制定音量提示器制作方案设计音量提示器制定音量提示器制作方案设计音量提示器设计系统框图、程序流程图设计系统框图、程序流程图6.作业设计根据本组的设计方案，为下节课制作音量提示器准备材料。第3-4课时创作分享音量提示器设计者刘玉平1.课时教学内容分析本课时为项目的第3-4课时，学生将基于第2课时完成的设计成果，根据基础流程图创作音量提示器，并小组团队创新、优化改进提示器。注重引导学生认真观察、拓展思维，从多个维度开展优化改进，并将物化成果在班内、校内分享，培养学生发现问题、解决问题以及利用技术共建和谐生活的社会责任。2.课时学情分析学生具有较强的动手实践能力和分享欲望，但基于设计成果，综合考虑多方因素创作分享物化成果的经验不足。3.课时教学目标1.根据流程图创作音量提示器，并能够依据设计成果调试、改进提示器，提升动手实践和迭代优化能力。2.成果分享，培养学生条理清晰、自信大方表达能力。3.通过项目学习，能够理解噪音污染对人类生活和生态环境的影响，意识到个体行为与公共环境之间的紧密联系，形成利用技术共建和谐生活的社会责任意识。4.教学过程教学环节教师与学生活动教学意图回顾教师带领学生简要回顾上节课的探究内容，强调程序流程图对于编写程序的意义。通过回顾上节探究活动，使学生回顾并巩固流程图具有结构清晰、逻辑性强、容易理解的作用，是编写程序的重要依据。创作活动1：根据流程图，编写调试程序。（一）编写程序学生以小组为单位，根据前期本组设计的流程图来编写程序，根据应用的场景自主选择输出设备和合适的阈值。（二）调试交流1.运行程序，观察实验结果，反复调试直到达成设计效果。2.小组展示交流：请小组代表台前展示本组作品。讲解本组作品的设计思路及功能实现。用在哪些场景，合适的阈值设定，选用了哪些输出设备等。通过编写程序，验证前期流程设计的合理性。1.检验输出效果，调试修改。2.锻炼学生条理清晰、自信大方的表达能力，各组间互动交流，思维碰撞。培养在实践过程中综合考虑技术参数与功能需求的能力。创作活动2：团队创新，优化设计。在完成简易音量提示器的基础上，学生以小组为单位，优化改进设计。教师组织、指导各小组根据功能需求，自主改进本组设计。提供几个方向，供大家参考：同时选择多个输出设备进行提示。可以是集成在主控器上的输出设备，也可以是外接的输出设备。利用彩灯的不同颜色来对声音强度进行等级划分。比较安静时可以使用渐进的冷色，例如绿色