初中综合实践-“智”造智能报警器教学设计学情分析教材分析课后反思

〃智〃造智能报警器

【项目目标】

1.能用scratch软件控制创客实验箱；

2.以小组为单位，选定传感器，设计一款适合某固定场景的智

能报警器，并用实验箱完成制作；

3.能书写报警器使用说明书,参与程序员职业基本职责的体验；

4.感受创客文化的魅力，树立勇于探究的科学精神，培养独立

思考、创新创造的关键能力，大胆动手尝试,解决生活中的实际问题。

【项目重点】

指导学生实现智能场景。

解决方法：为顺利完成项目，在布置项目前预设若干个小任务，

让学生在完成项目前，能够循序渐进，在了解程序逻辑，模块使用的

基础上，实现项目任务。

【项目难点】

实现智能场景中的项目任务。

解决方法：利用程序实例、流程图讲解等手段，让学生层层深入

地了解编程方法，通过实践任务逐步领会编程技巧，教师适当加以引

导。

【项目学习方法】

任务驱动法：本次课将用若干个任务将课程内容穿插其中，将枯

燥的电子知识通过完成任务，总结分享制作过程顺畅的获得，在实施

过程中贯穿着的小任务，能调动学生的积极性并形成强烈的学习动机、

增加学习的兴趣。

小组合作探究法：以小组合作的形式解决问题，制定方案，分享

体验活动的乐趣。

动手实践法：本节课的任务及项目，需要学生不断地通过亲身尝

试，通过编程和调试领悟和获取知识，感受编程乐趣，获得成功的喜

悦。

【项目准备】

教师准备：课件、任务单

教具准备：投影仪、交互式可编程创客中级实验箱。

【项目实施过程】

一、导入（3分钟）

上课！同学们好！

同学们，大家在日常生活中接触过报警器么？能否举几个例子？

通过同学们举的例子，我们看到汽车报警器、燃气报警器、温度

报警器、烟感报警器等在生活中是非常常见的。

下面我给同学展示一组智能家居报警器。

报警器是一种为防止或预防某事件发生所造成的后果，以声音、

光、气压等形式来提醒或警示我们应当采取某种行动的电子产品。它

经常应用于系统故障、安全防范、交通运输、医疗救护、应急救灾、

感应检测等领域，与社会生产密不可分。

这节课我们就利用实验箱通过小组合作来完成制造智能报警器

的任务。因此，我们将这节课分为三个目标：能用scratch软件控制

创客实验箱；以小组为单位，选定传感器，设计一款适合某固定场景

的智能报警器，并用实验箱完成制作；能写出报警器使用说明书，参

与程序员职业基本职责的体验。

二、项目实施

这节课，就假设我们是一家智能科技公司的程序开发部门员工。

我是你们的项目开发总监，咱们每一个同学都是程序员，你们每个小

组就是一个项目组。各位程序员手中实验箱里有一些电子元件，下面

的任务，会请大家先来探索这些电子元件如何使用，然后利用这些电

子元件智造适合于某一特定场景的智能报警器。

大家每完成一个任务都会得到相应的积分，积分对应称号如课件

所示。首先完成任务的三个小组会多加1分，最终获得首席程序员称

号的项目组会获得奖励。（2分钟）

下面各位程序员开始进入第一个任务。

任务1：模拟汽车报警时车灯闪烁的状态。（3分钟）

当按钮2（模拟为车门把手）被按下时，将LED灯闪烁状态设置

为“一长一短”。其中，长设置为1秒，短设置为0.5秒，中间间隔

0.5秒。

本任务1分，前三名完成的小组再加1分。

分享交流：由学生上台演示程序的编写过程，教师点评。（2分

钟）

报警器分为机械式报警器和电子报警器，任务1中的报警器属于

机械式报警器。随着科技的进步，越来越多的报警器可以实现自动检

测和自动控制。这里面关键是将机械式按钮开关替换，各位程序员观

察我们的实验箱，替换机械式按钮的电子元件可以是哪些才能实现自

动检测和自动控制？

这类电子元件叫传感器。传感器是一种检测装置，能感受到被测

量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他

所需形式的信息输出。传感器的存在和发展，让报警器有了视觉、触

觉、味觉和嗅觉等感官，让报警器慢慢变得活了起来。（2分钟）

下面我们就用传感器来设计一款温度智能报警器。

任务2：设计人工智能温度报警器，当温度显示的值超过35时，

灯开始亮。

本任务满分2分，若使用数码管显示适时温度，则获得满分；若

只是满足条件后灯亮，得1分。首先完成任务的三个小组再加1分。

学生创作的时候，教师巡视，根据学生编写程序的情况适当提示

使用新的编程模块。（4分钟）

分享交流：由学生上台说明程序的逻辑，演示程序的编写过程,

教师点评。（2分钟）

各位程序员成功的为我们公司设计了一款报警器，大家都知道产

品都有说明书。我们如果为任务2中的报警器设计一款说明书，大家

觉得报警器说明书主要应该包含哪些方面？

产品说明书是一种常见的说明文，是生产者向消费者全面、明确

地介绍产品名称、用途、性质、性能、原理、构造、规格、使用方法、

保养维护、注意事项等内容而写的准确、简明的文字材料。

现在我们探索了机械式报警器和电子报警器的制作过程，初步了

解了传感器的使用方法，并了解了产品说明书包含的内容。下面我们

进入今天的终极任务。

任务3：设计一款人工智能报警器。（10分钟）

要求：利用实验箱任意「3种传感器、以及LED灯或蜂鸣器等输

出装置实现声光报警功能。

1.设计报警器使用的场景。

2.程序编写要符合逻辑。

3.报警器的功能要达到预期效果。

4.设计报警器简易使用说明书（名称、用途、性能、使用方法、

注意事项等）。

展示报警器评价标准。

评价标准1分2分3分得分

传感器及你组制作的报警器合你组制作的报警器合你组制作的报警器合

元件的使理使用1处传感器、1理使用1处传感器、理使用2-3处传感器、

用处声光电子元件。2-3处声光电子元件。2-3处声光电子元件。

场景设置场景设置不符合生活场景设置合理，使用场景设置合理，所有

合理性实际，或使用的传感的1处传感器能有效使用的2-3处传感器

器不能能有效适用于适用于创曷。能有效适用r创孱。

创景。

产品使用作品没有使用说明作品有使用说明书，作品有使用说明书，

说明书书，此项得分为0。但对作品的表述不详并对作品进行了详细

细，或不能使人认识、表述，使人认识、使

使用报警器。用报警器。

分工合作你组没有分工或有多你组有分工，但有1你组分工明确，所有

于1名的同学没有参名同学没有参与活同学都参与活动。

与活动。动。

自评得分不太满意自己组的表感觉自己组或你们的觉得自己组及你们的

现，或想重新做一个作品还有可以改进的作品很完美。

作品。地方。

首先小组讨论使用传感器的种类和功能，给出预期效果，理清设

计思路。然后根据设计流程进行程序的编写和实验。在实验成功后,

小组尝试并表演作品效果，书写产品说明书，准备上台展示。

设计方案及产品说明书

组号：__________

人员分工

使用到的

产品设计方案电子元件

适用的场

景

（请至少说明产品的名称、用途、适用范围、使用方

法、注意事项等。）

产品说明书

编程过程中，教师尽可能少介入学生活动或直接提供正确的拼装

方式，如果遇到问题，教师侧重于知道分析思考路径，学生需要在试

错中不断尝试改进。

面对不同功能的传感器，学生可能出现无从下手，逻辑混乱的情

况，需要教师及时引导思路。遇到实验调试遇到bug时、教师指引学

生，进行交流后，引导学生自己解决bug,体会程序编写、逻辑思维

的快乐。

三、项目展评

各小组演示交流人工智能报警器的效果，说明编程的思路以及使

用的电子组件和传感器，展示产品说明书，分享在编程过程中小组的

问题和发现。

在观察其他小组展示时，关注各小组在编程逻辑上的异同。

教师从程序逻辑、使用传感器的功能等角度进行总结，盘点这个

项目的收获。（15分钟）

各位程序员在设计中合理的使用了各种传感器，传感器早已渗透

到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学

诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张

地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几

乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。由此可见，传感

器技术在发展经济、推动社会进步方面的作用非常重要。而我国由于

起步较晚，在世界上的水平并不先进，希望同学们努力学习，让我国

的传感器技术全球领先。

四、项目总结与拓展

下面我们总结下各个项目组的得分。获得15分及以上的小组

有...，下面我们有请这些小组上台颁发奖章。

本节课我们通过模拟一个科技公司产品开发的过程，不仅让大家

了解传感器的知识，还感受了程序编写中构建逻辑思维的乐趣，最重

要的是体验了程序员在产品开发中需要的精神一一创新。

我国著名科学家钱学森曾说过:“科学精神最重要的就是创新。”

创新需要一定的灵感，这灵感不是天生的，而是来自长期的积累和全

身心的投入，没有积累就不会有创新，希望同学们能在今后的学习和

生活中能够不断积累，不断创新，成为一名真正的创客，为中国梦贡

献自己的力量！(2分钟)

“智”造智能报警器

(学情分析)

初中学生的抽象思维能力、逻辑思维能力比较低，形象思维能力

强，注意力容易分散。但是他们对于一件事物有极大的兴趣,他们就

会排除主观和客观的种种消极因素，尽量全身心地投入到知识的学习

中去。

(1)兴趣：对电脑编程类课程部分学生比较感兴趣，部分学生

没接触过，对程序员职业一知半解，并不知道自己是否感兴趣，但有

很大的不稳定性，好奇心强，求知欲旺盛。

(2)记忆：对刺激记忆手段多的知识记忆深刻。

(3)思维：偏重于形象思维，对片面，零碎的实验箱元件尚缺乏

一定的概括分析能力。

（4）评价：主要通过他人评价初步形成对自己的评价，所以很

在乎他人的评价；自我认识较模糊、片面，但自我意识却不断增强。

因此，在本节课的教学过程中，在注重启发引导，培养学生分析、

概括、探究、创新能力的同时，更要注重教学方法的灵活性，通过小

任务游戏闯关游戏，激发学生学习的兴趣，让学生乐于接受，易于接

受，勇于探究。

“智”造智能报警器

（效果分析）

“智”造智能报警器，是通过makerscratch软件编程控制创客

中级试验箱，模拟生活实际场景制造智能报警器。

本节课通过动手实践，让学生体验编程的基本方法和程序控制实

验箱的操作过程；并且在整节课中带入创客理念，感受程序员职业特

点，树立勇于探究的科学精神，培养独立思考、创新创造的关键能力，

鼓励学生大胆动手尝试，解决生活中的实际问题。从课堂效果看，课

的活动设计基本合理，所选择的任务循序渐进，能够贴近学生的水平,

靠近生活，所以能够充分调动学生参与到活动中，激发学生思考、归

纳并展开讨论。学生真正成为课堂的主体，教师在其中只是起穿针引

线的作用，这样也就能最大程度激发学生主动投入到课堂中。课堂整

体掌控较好，从学生熟悉实验箱到讨论解决问题再到分享分析，联系

生活获得升华，学生都获得锻炼。

本节课在教师的引导帮助下，全体学生的探索、创新能力得到很

大限度的提升，创客的种子在学生心中生根发芽，期待可以长成参天

大树，让他们都成为真正的创客。

“智”造智能报］;器

（教材分析）

针对综合实践活动课程没有固定教材的事实，我校根据《中小学

综合实践活动课程指导纲要》的精神，编写出符合本地区的学生学情

校本教材。《“智”造智能报警器》属我校校本教材中科学实践课程

中《创意编程》的一节，属于新授课，在一个课时内完成所有的教学

任务。

教材中关于本节课的教学重点的解读为指导学生实现智能场景,

其解决思路是通过预设模拟智能科技公司开发产品的场景，预设若干

个小任务，让学生在完成项目前，能够循序渐进，在了解程序逻辑,

模块使用的基础上，实现项目任务。教学难点的解读为实现智能场景

中的项目任务，其解决思路是利用程序实例、流程图讲解等手段，让

学生层层深入地了解编程方法，通过实践任务逐步领会编程技巧，教

师适当加以引导，让学生在运用过程中逐渐认识，发现利用程序控制

实验箱的方法。

本节课按照STEM项目导向教学要求，通过实践体验，以提升学

生的科学素养、情感态度、价值观等人格方面的核心素养为主线，以

学生的动手操作为基础，以学生为主体、教师为组织者为定位，在注

重教学结果的同时，更加注重实践能力培养的过程。课程从解决生活

实际问题的任务目标“制作智能报警器”入手，面向与学生非常接近

的生活实际，学生动手操作的时候引导他们将活动与实际生活场景联

系起来，使学生获得关于生活的真实体验，建立学习与生活的有机联

系。要充分肯定学生活动方式和问题解决策略的多样性，鼓励学生自

我评价与同伴间的合作交流和经验分享。

本节课不是为了教学生会用编程或者使用实验箱中的某一种元

件，而是要通过实际动手操作引导学生树立自主探究的精神，培养学

生综合素质，并在此过程中引入创客理念，进行程序员职业体验，培

养学生独立思考、创新创造的关键能力，形成对程序员职业的新观点、

新发现，将课程的精髓融入课程的目标中。

“智”造智能报警器

（评测练习）

项目一：利用makerscratch软件制作一款打地鼠的游戏。

项目二：利用makerscratch软件创意一款电脑软件。

项目三：上网搜集一个关于创客的故事，分享给大家。

“智”造智能报警器

（课后反思）

本节课通过动手实践，让学生体验编程的基本方法和程序控制实

验箱的操作过程，从中感受创客文化的魅力，她演程序员职业特点，

树立勇于探究的科学精神，培养独立思考、创新创造的关键能力。

从课堂效果看，课的活动设计基本合理，所选择的活动项目能够

贴近学生的学习水平，贴近生活，所以能够充分调动学生参与到活动

中，激发学生思考、归纳并展开讨论。学生真正成为课堂的主体，教

师在其中只是起穿针引线的作用，这样也就能最大程度激发学生主动

投入到课堂中。课堂整体掌控较好，从学生熟悉工具到讨论解决问题

再到分享分析，联系生活获得升华，学生都获得锻炼。

但是，