小学信息技术泰山版 (2018)第3册第一单元 体验图形化编程第7课 安全停车有感知教学设计及反思

这是一份小学信息技术泰山版 (2018)第3册第一单元 体验图形化编程第7课 安全停车有感知教学设计及反思，共6页。教案主要包含了核心素养目标，教学重难点，教学方法，教学准备，教学过程等内容，欢迎下载使用。

1. 信息意识
- 培养学生对传感器在生活中应用的敏感度，使学生能够敏锐地感知周围环境中的信息，并意识到这些信息可以通过编程来获取和处理。
2. 计算思维
- 通过分析安全停车感知系统的工作原理和编程实现过程，培养学生将实际问题抽象为数学模型和逻辑结构的能力。
3. 数字化学习与创新
- 学生通过在图形化编程环境中实践操作，掌握利用数字化工具解决实际问题的方法，体验数字化学习的过程和优势。
二、教学重难点
（一）教学重点
1. 理解超声波传感器的工作原理和使用方法。
2. 掌握在图形化编程中获取和处理超声波传感器数据的技巧。
（二）教学难点
1. 根据实际需求，合理运用条件判断和逻辑运算来实现安全停车的感知功能，并优化程序的逻辑结构。
2. 培养学生的创新思维和综合运用知识的能力，能够对安全停车感知系统进行拓展和改进。
三、教学方法
讲授法、演示法、任务驱动法、小组合作法、探究法
四、教学准备
1. 多媒体教学课件，包含超声波传感器的原理介绍、应用案例展示、图形化编程软件的操作演示等内容。
2. 教学硬件：计算机、Arduin 开发板、超声波传感器模块、面包板、杜邦线等。
3. 软件环境：图形化编程软件，并安装好相应的 Arduin 支持库。
五、教学过程
（一）导入新课
1. 教师通过播放一段智能停车场的视频，展示车辆在进入停车场时，如何通过各种传感器实现自动引导、车位检测和安全停车等功能，引起学生的兴趣和好奇心。
2. 提问学生：“在视频中，你看到了哪些传感器在发挥作用？它们是如何帮助车辆实现安全停车的？”引导学生思考传感器在智能交通系统中的重要性。
3. 引出本节课的主题——安全停车有感知，向学生介绍本节课将使用超声波传感器来制作一个简单的安全停车感知模拟系统，让学生了解通过图形化编程可以实现对现实世界中物理量的感知和控制。
（二）知识讲解
1. 认识超声波传感器
- 教师拿出超声波传感器实物，向学生介绍超声波传感器的外观结构和主要组成部分，包括发射探头、接收探头和控制电路等。
- 通过示意图和简单的动画演示，讲解超声波传感器的工作原理：它是通过发射超声波信号，当信号遇到障碍物时会被反射回来，接收探头接收到反射信号后，根据发射和接收的时间差来计算与障碍物之间的距离。
- 介绍超声波传感器在实际生活中的广泛应用，如测距、避障、液位检测等，让学生了解其重要性和实用性。
2. 连接超声波传感器与 Arduin 开发板
- 教师向学生展示 Arduin 开发板和超声波传感器模块，并介绍它们之间的连接方法。使用杜邦线将超声波传感器的 VCC 引脚连接到 Arduin 开发板的 5V 电源引脚，GND 引脚连接到 GND 引脚，Trig 引脚连接到数字引脚 D2，Ech 引脚连接到数字引脚 D3。
- 在连接过程中，提醒学生注意引脚的连接顺序和正确性，避免因连接错误导致设备损坏或程序无法正常运行。
3. 在图形化编程软件中配置超声波传感器
- 打开图形化编程软件，选择对应的 Arduin 开发板型号和端口号，确保软件与硬件连接正常。
- 在软件的“传感器”模块中找到超声波传感器的相关指令，将其拖放到编程区域，并进行相应的参数设置，如选择连接的引脚号等。
（三）案例演示
1. 教师在图形化编程软件中，详细演示制作一个简单的安全停车感知模拟系统的过程。
- 创建一个角色（如汽车），并设置其初始位置和外观。
- 编写程序，实现当超声波传感器检测到与前方障碍物的距离小于一定值（如 30 厘米）时，汽车角色停止前进，并发出警报声（如播放一段提示音）；当距离大于该值时，汽车角色继续前进。
- 在程序中添加一些动画效果，如汽车前进时的车轮转动效果，以及停车时的刹车灯闪烁效果，使模拟系统更加生动形象。
2. 在演示过程中，教师要详细讲解每个步骤的实现方法和编程思路，特别是如何使用超声波传感器获取距离数据，并根据数据进行条件判断和相应的控制操作。同时，引导学生观察程序的逻辑结构和图形化编程的特点，让学生更好地理解编程的概念和方法。
（四）实践操作
1. 学生根据教师的演示和讲解，自己动手实践制作安全停车感知模拟系统。教师在学生操作过程中，巡回指导，及时发现学生遇到的问题并给予帮助。
- 鼓励学生尝试修改程序中的参数，如距离阈值、汽车的移动速度等，观察系统的运行效果有何变化，培养学生的探究精神和实践能力。
- 提醒学生在编程过程中要注意逻辑的正确性和合理性，避免出现程序错误导致系统无法正常运行。
（五）小组合作与探究
1. 学生完成基本的安全停车感知模拟系统后，教师组织学生进行小组合作学习。
- 每个小组讨论并确定一个拓展任务，如增加多个超声波传感器实现全方位的距离检测、设计一个自动倒车入库的功能、添加一个显示屏实时显示距离信息等。
- 小组成员分工合作，共同完成拓展任务的设计、编程和调试工作。在合作过程中，鼓励学生相互交流、相互学习，共同解决遇到的问题。
- 教师巡视各小组的进展情况，适时给予指导和建议，帮助学生克服困难，确保小组合作学习的顺利进行。
（六）作品展示与评价
1. 每个小组推选一名代表，向全班同学展示本小组完成的安全停车感知模拟系统，并介绍小组的拓展任务和创新点。
2. 其他小组的同学作为评委，根据以下评价标准对展示小组的作品进行评价：
- 功能实现：是否成功实现了安全停车感知的基本功能以及小组确定的拓展任务，功能是否稳定可靠。
- 创新性：作品在设计和功能上是否具有创新性，是否有独特的创意和想法。
- 编程技巧：程序的逻辑结构是否清晰、合理，是否运用了合适的编程技巧和方法来优化程序性能。
- 团队协作：小组成员之间是否分工明确、协作默契，是否充分发挥了团队的力量。
3. 在评价过程中，教师要引导学生积极参与，鼓励学生发表自己的看法和意见，培养学生的批判性思维和评价能力。同时，对各小组的作品给予肯定和鼓励，指出其中的优点和不足之处，帮助学生进一步提高自己的编程水平和实践能力。
（七）课堂总结
1. 教师与学生一起回顾本节课所学的主要内容，包括超声波传感器的工作原理、使用方法以及在图形化编程中如何实现安全停车感知功能等。
2. 总结学生在实践操作和小组合作学习过程中的表现，肯定学生的努力和取得的成绩，同时也指出存在的问题和不足之处，鼓励学生在今后的学习中继续努力，不断提高自己的信息技术素养和综合能力。
（八）拓展延伸
1. 教师引导学生思考：除了在智能停车系统中，超声波传感器还可以应用在哪些领域？鼓励学生课后查阅相关资料，了解更多关于超声波传感器的应用案例，并尝试将其应用到自己的创意作品中。
2. 提出一个开放性的问题：如果你有机会设计一个更加智能的交通安全系统，你会考虑使用哪些传感器和技术？让学生发挥想象，培养学生的创新思维和对未来科技的探索精神。