六下跨學科項目3音量提示器教學設(shè)計

小達人獻禮母?！袅刻崾酒鲉卧虒W設(shè)計（一）單元基本信息學科信息科技實施年級6年級設(shè)計者楊凌潔、劉玉平《課程標準》模塊過程與控制單元名稱小達人獻禮母校——音量提示器單元課時4課時（二）單元教學規(guī)劃1.主題概述1.1核心概念本單元屬于“過程與控制”模塊中的“跨學科主題小型系統(tǒng)模擬”。主要對應《信息科技課程標準》（2022年版）第三學段，過程與控制；對應《科學課程標準》（2022年版）第二學段，聲音與光的傳播；對應《數(shù)學課程標準》（2022年版）第三學段，數(shù)與運算。1.2主題設(shè)計說明在校園這個多元活動的環(huán)境中，各種噪音問題層出不窮，它們干擾著同學們的休憩與學習。我們能不能制作一個音量提示器，提醒同學們合理控制音量呢？在本項目中，學生需要圍繞以上驅(qū)動性問題，融合信息科技、科學、數(shù)學學科的核心知識和能力自主設(shè)計、制作音量提示器。讓學生在設(shè)計與制作的過程中，深刻理解并掌握運用控制系統(tǒng)提醒同學降低音量的方法，形成解決問題的能力、批判性思維以及利用技術(shù)共建和諧生活的社會責任，意識到個體行為與公共環(huán)境之間的緊密聯(lián)系。1.3教學過程簡述首先，小組合作探究，了解環(huán)境噪聲標準及其對人體健康的潛在影響，掌握麥克風的工作原理，測試、記錄教室課間時段的聲音強度數(shù)據(jù)。然后，結(jié)合聲音強度平均值、分貝等級以及實際需求，合理確定音量提示器的提醒閾值。接著，遷移所學過程與控制相關(guān)知識，選擇合適的輸出設(shè)備，設(shè)計具有提示功能的控制系統(tǒng)并用系統(tǒng)框圖表示出來，活用所學算法知識，為自動化控制程序設(shè)計算法；最后，制作音量提示器并展示成果。1.3內(nèi)容結(jié)構(gòu)·選擇展示方式?！蕚湔故静牧稀！みx擇展示方式?！蕚湔故静牧??！ふ故九c分享?！ね卣?。第4課：產(chǎn)品創(chuàng)意展·制作音量提示器?！ふ{(diào)試并改進。第3課：創(chuàng)作音量提示器·統(tǒng)計、分析、確定音量提示器的提醒閾值?！ふJ識、選擇合適的輸出設(shè)備。·設(shè)計系統(tǒng)框圖、程序流程圖。第2課：設(shè)計音量提示器·調(diào)查環(huán)境噪聲標準和噪音對人體健康的影響。·了解麥克風的工作原理。·探究課間聲音強度。第1課：探究聲音與環(huán)境2.主題學情分析本項目的教學對象是6年級學生，他們已經(jīng)具有一定的科學精神和原創(chuàng)精神，具有較強的動手實踐能力和分享欲望，能夠運用信息科技獲取、加工、管理學習資源，開展數(shù)字化探究和創(chuàng)新活動。在以往的信息科技課程學習中他們已經(jīng)掌握了數(shù)據(jù)分析、算法、控制系統(tǒng)的知識技能；科學課程中已經(jīng)知道了聲音產(chǎn)生、傳播原理；數(shù)學課程中已經(jīng)熟練掌握了四則運算。他們通常在各學科領(lǐng)域積累了豐富的知識，但在真實生活場景中整合運用跨學科知識以解決實際問題的機會卻相對有限。3.教學環(huán)境多媒體教室、學具、學習單、數(shù)據(jù)線等。4.單元教學目標（1）通過自主探究活動，理解環(huán)境噪聲標準和噪音對人體健康的影響，知道麥克風的工作原理，能夠探究出教室課間的聲音強度，提升動手實踐能力。（2）能夠靈活運用信息科技、科學、數(shù)學知識設(shè)計音量提示器，培養(yǎng)工程思維和創(chuàng)新意識。（3）通過制作音量提示器，能夠調(diào)試、改進成果，提升動手實踐和迭代優(yōu)化能力。（4）通過項目學習，能夠理解噪音污染對人類生活和生態(tài)環(huán)境的影響，意識到個體行為與公共環(huán)境之間的緊密聯(lián)系，形成利用技術(shù)共建和諧生活的社會責任意識。5.評價建議（1）“最佳音量提示器”小獎狀（互評、師評）。（2）音量提示器評價量表。評價指標評價內(nèi)容自我評價同學評價師長評價小組合作能分工協(xié)作、積極參與?！睢睢睢睢睢睢睢睢顢?shù)據(jù)測試能測試環(huán)境聲音強度?！睢睢睢睢睢睢睢睢钕到y(tǒng)框圖能按需求完善系統(tǒng)框圖?！睢睢睢睢睢睢睢睢盍鞒虉D能繪制規(guī)范的流程圖，思路清晰、正確?！睢睢睢睢睢睢睢睢罹幊舔炞C能夠運用所學編程知識，驗證所設(shè)計的算法?！睢睢睢睢睢睢睢睢畹鷥?yōu)化能根據(jù)真實情境改進作品?！睢睢睢睢睢睢睢睢钏囆g(shù)性能對音量提示器進行外觀設(shè)計。☆☆☆☆☆☆☆☆☆成果內(nèi)容內(nèi)容完整，簡明易懂?！睢睢睢睢睢睢睢睢钫故窘涣鳁l理清晰，自信大方?！睢睢睢睢睢睢睢睢罱K極評價音量管理專家（累計獲得70-81個☆）音量管理達人（累計獲得60-69個☆）音量管理使者（累計獲得50-59個☆）6.教學建議首先，本項目遵循跨學科項目式學習模式，教材僅展示了最簡易的實踐思路，教師應在自身專業(yè)能力和課程要求范圍內(nèi)，積極發(fā)揮創(chuàng)新精神，不斷拓展和完善項目的教學設(shè)計。其次，在項目實施過程中，強調(diào)團隊協(xié)作中的擔當和責任感，鼓勵學生不僅要踴躍參與活動，更要主動承擔小組活動任務，在合作創(chuàng)作產(chǎn)品的過程中，培養(yǎng)解決復雜問題的能力。最后，跨學科主題學習是一種解決實際問題或探索復雜議題的學習方式，是一種追求未來美好生活的教育途徑。要持續(xù)激發(fā)學生的豐富想象力，著力培育他們能夠迅速適應不同環(huán)境、靈活應用知識技能的實踐執(zhí)行力。第1課時探究聲音與環(huán)境設(shè)計者楊凌潔1.課時教學內(nèi)容分析本節(jié)課是項目的第1課時，主要組織學生進行與項目相關(guān)的探究活動。探究內(nèi)容占據(jù)著啟動學生思維、搭建知識框架的關(guān)鍵地位。在這個階段，學生將同時從理論和實驗層面了解項目的背景知識。理論層面包括但不限于了解環(huán)境噪聲標準、噪音對人體健康的潛在負面影響，以及麥克風如何實現(xiàn)聲音信號轉(zhuǎn)換的科學原理；實驗層面包括利用技術(shù)手段測試課間聲音強度。這些基本認知和實驗結(jié)果是構(gòu)建音量提示器的基礎(chǔ)，也是后續(xù)設(shè)計、創(chuàng)作的前提條件。2.課時學情分析學生的相關(guān)學習經(jīng)驗可能主要來自于科學課堂上習得的聲學原理、噪音污染的知識以及信息科技課程中的控制系統(tǒng)等內(nèi)容。然而，大部分學生對于噪聲標準的具體規(guī)定，麥克風的工作機制，聲音強度的測試方法尚無深入理解。3.課時教學目標1.利用網(wǎng)絡(luò)索引的方式了解環(huán)境噪聲標準和噪音對人體健康的影響，提升自主提問能力的同時，意識到噪音污染不僅關(guān)乎自身健康，還涉及到對他人的尊重和社會和諧。2.通過學習微視頻，掌握麥克風的基本工作原理，了解聲音信號通過麥克風轉(zhuǎn)化為可測量的電信號的過程。3.通過檢測課間聲音強度的實驗，掌握聲音強度測試方法，提升科學探究與實踐操作能力。4.教學過程教學環(huán)節(jié)教師與學生活動教學意圖觀看視頻，提出問題（一）視頻導入：學生觀看《課間噪音污染》視頻（見附件1）。（二）問題討論：同學們，視頻中出現(xiàn)了哪些不文明的現(xiàn)象？針對這些問題，你有哪些有效的解決方案呢？（三）學生頭腦風暴：學生根據(jù)視頻內(nèi)容，討論出現(xiàn)的問題，提出解決方案。（四）明確項目任務：師生交流，建議利用科技的手段解決課間噪音問題，明確制作音量提示器的任務。（五）組建隊伍：學生依據(jù)預先提供的《小組分工表》（見附件2），結(jié)合各自的優(yōu)勢和興趣特長，自行組建高效的工作團隊，并在團隊內(nèi)部進行合理的工作任務分配。引入課間真實存在的噪音污染問題，旨在創(chuàng)設(shè)真實情境，直觀展現(xiàn)噪音對學生學習與生活的影響，引起學生的共鳴和關(guān)注。激發(fā)學生對噪聲污染問題的深度思考，從而為后續(xù)探究活動提供真實背景和情感觸動點?；顒?：了解噪音（一）展開調(diào)查：學生根據(jù)教師所發(fā)放的《噪音調(diào)查表》（見附件3），借助網(wǎng)絡(luò)搜索工具獲取有關(guān)噪音的知識信息，并記錄調(diào)查結(jié)果。（二）調(diào)查成果分享：小組將收集整理好的調(diào)查結(jié)果進行集體匯報，通過互動展示的方式分享噪音對生活與學習環(huán)境的影響、不同級別的噪音分類等內(nèi)容。1.網(wǎng)絡(luò)搜索助力學生的探究活動，強化學生在線學習的能力。2.分享調(diào)查成果旨在鍛煉學生的表達溝通能力和團隊協(xié)作精神。同時，通過相互學習交流，共同深化對噪音相關(guān)問題的認知，促使學生對噪音問題產(chǎn)生進一步理解?；顒?：測試環(huán)境聲音強度值（一）了解麥克風工作原理教師引導性提問：“同學們，在我們著手設(shè)計和制作音量提示器時，怎樣才能讓音量提示器精確感知并判斷周圍環(huán)境的音量大小呢？”引發(fā)學生思考。在大家積極討論后，教師適時介入，歸納總結(jié)出麥克風作為關(guān)鍵設(shè)備在實現(xiàn)聲音強度檢測中的作用，并通過視頻（見附件4）幫助學生了解麥克風這一聲電轉(zhuǎn)換裝置的重要性及其廣泛的應用價值。（二）微課演示與實踐操作1.學生通過觀看視頻（見附件5），了解學具上的麥克風位置及測試音量強度的步驟。2.學生有序地打開學具，依據(jù)微課中的操作步驟，結(jié)合科學課程中所學聲音的產(chǎn)生相關(guān)知識（聲音大小、音調(diào)高低），模擬發(fā)聲過程，實踐操作測量當前環(huán)境聲音強度。1.引導性提問引入本項目重要的傳感器——麥克風。2.采用微課講解的形式，生動直觀地向?qū)W生展示了學具上麥克風的構(gòu)造、功能及其具體操作方法，不僅加深了學生對麥克風這一聲電轉(zhuǎn)換裝置的認識，更為后續(xù)開展音量提示器項目的實際制作活動奠定了堅實的知識基礎(chǔ)和技術(shù)準備。小結(jié)噪音來源分析教師引導學生思考、討論課間常見的噪音源頭（如高聲談話、嬉戲、用力拍打桌子等噪音），可通過PPT展示相關(guān)圖片和示例，幫助學生理解各種噪音來源的特點。布置課后作業(yè)小組合作，利用學具測試課間聲音強度，完成《課間聲音強度調(diào)查表》（見附件6）。1.通過引導性的思考與討論活動，啟發(fā)學生對課間常見噪音源頭有直觀且深入的理解。2.通過布置課后實踐作業(yè)，鍛煉學生的團隊協(xié)作能力、計劃組織能力和解決問題的能力，同時也有助于他們將本課所學知識應用于實際情境之中。5.板書設(shè)計認識生活中的噪音認識生活中的噪音了解、運用麥克風了解、運用麥克風探究聲音與環(huán)境探究聲音與環(huán)境課間噪音我調(diào)查課間噪音我調(diào)查6.作業(yè)設(shè)計數(shù)據(jù)記錄：學生課后進行聲音強度測試，完成課間聲音強度調(diào)查表（見附件5）。第2課時設(shè)計音量提示器設(shè)計者楊凌潔1.課時教學內(nèi)容分析在本課時為項目的第2課時，學生將基于第1課時完成的調(diào)查成果，共同分析數(shù)據(jù)并確定音量提示器的提示閾值。隨后，教師提供多種輸出設(shè)備供選擇，指導學生結(jié)合實際需求設(shè)計系統(tǒng)框圖和程序流程圖，確立從聲音檢測到反饋響應的邏輯結(jié)構(gòu)。注重引導學生綜合考慮控制系統(tǒng)、算法、環(huán)境、外觀、閾值等多方面因素，培養(yǎng)學生綜合運用知識解決實際問題的思維習慣和創(chuàng)新思維。2.課時學情分析學生對動手制作智能裝置解決課間噪聲污染問題的興趣濃厚，對算法與控制系統(tǒng)的知識掌握較為牢固，但基于調(diào)查結(jié)果，綜合考慮多方因素設(shè)計作品的經(jīng)驗不足。3.課時教學目標1.通過對探究結(jié)果的分析與計算，能夠確定音量提示器的提醒閾值，提升數(shù)據(jù)分析能力。2.通過設(shè)計系統(tǒng)框圖，能夠綜合考慮多方面因素選擇適合的輸出設(shè)備，形成系統(tǒng)設(shè)計思維和維護課間文明的意識。3.通過設(shè)計程序流程圖，能夠運用算法清晰地描述出實現(xiàn)音量提示器功能的步驟，形成對簡單問題進行抽象、分解、建模的能力。4.教學過程教學環(huán)節(jié)教師與學生活動教學意圖回顧與展示（一）回顧教師簡要回顧上節(jié)課的探究內(nèi)容，強調(diào)學生是如何測量課間聲音強度值的，以及這些數(shù)據(jù)對于本課設(shè)計音量提示器的意義。（二）展示邀請小組展示匯報探究成果，內(nèi)容包括課間噪音的來源及聲音強度值數(shù)據(jù)。教師根據(jù)學生的匯報成果加以補充說明，引導學生維護課間文明，肯定學生測試數(shù)據(jù)的科學性、嚴謹性、主動性。1.通過回顧上節(jié)探究活動，使學生回顧并鞏固測量課間聲音強度值的方法與過程，并認識到數(shù)據(jù)在項目實施中的重要作用。2.組織學生對課間噪音調(diào)查成果進行匯報，為后續(xù)音量提示器閾值的合理設(shè)定以及整個系統(tǒng)設(shè)計提供堅實的數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)，確保項目實施的科學性和有效性。同時也幫助學生形成積極維護課間文明環(huán)境的意識。活動1：制定音量提示器制作方案（一）認識并選擇輸出設(shè)備設(shè)備類型展示：教師通過PPT、實物展示或視頻演示，向?qū)W生介紹常見的輸出設(shè)備，如蜂鳴器、LED指示燈、顯示屏、語音播報模塊等，并重點講解它們的工作原理、功能特點和應用場景。在此過程中，教師引導各組分析閾值特點與實際應用場景，團隊成員共同權(quán)衡并決定最適宜的輸出方式。（二）討論注意事項1.教師組織學生進行討論：要設(shè)計一個反應靈敏且能達到理想提醒效果的音量提示器，你認為有哪些值得注意的地方？在學生導論過程中，教師引導學生從提示音閾值、輸出方式、放置位置等方面進行考慮。2.學生以小組為單位，基于實證數(shù)據(jù)、實際需求、學科知識提出設(shè)計注意事項。每個小組對其他小組提出的方案進行提問和反饋。3.小組討論與決策，內(nèi)容可以是：高聲音強度可能需要更響亮的音頻輸出設(shè)備；若追求醒目的提示效果，則考慮采用顯眼奪目的視覺反饋設(shè)備；閾值的確定等。1.教師展示多種輸出設(shè)備的原理、特點與應用場景，為學生提供跨學科解決問題的背景知識。2.引導學生將結(jié)合實際需求，跨學科應用知識，提出設(shè)計音量提示器值得注意的地方，啟發(fā)創(chuàng)意，培養(yǎng)跨學科素養(yǎng)。引導學生從聲音強度等級、視覺效果呈現(xiàn)等方面進行考慮，有針對性地設(shè)計音量提示器，鍛煉學生在項目實施中綜合考慮技術(shù)參數(shù)與功能需求的能力。3.通過集體討論、小組間交叉評估確定方案，旨在讓學生學會基于實證數(shù)據(jù)、實際需求、學科知識做恰當?shù)臎Q策，同時提升其邏輯分析與表達能力。活動2：設(shè)計系統(tǒng)框圖、程序流程圖（一）繪制系統(tǒng)框圖根據(jù)決策結(jié)果，設(shè)計音量提示器，并用系統(tǒng)框圖將其表示出來。小組展示系統(tǒng)框圖。（二）繪制程序流程圖教師組織、指導各小組根據(jù)功能需求繪制程序流程圖。小組展示流程圖。1.利用直觀的系統(tǒng)框圖形式展現(xiàn)整體設(shè)計方案，幫助學生形成工程思維與設(shè)計表達能力。2.本環(huán)節(jié)旨在引導學生借助流程圖，將復雜的設(shè)計思路逐步細化為清晰有序的步驟，從而更好地實現(xiàn)從概念設(shè)計到實際編程的過渡，培養(yǎng)他們系統(tǒng)化解決問題的能力和抽象思維，為后續(xù)的程序開發(fā)奠定堅實基礎(chǔ)。小結(jié)教師小結(jié)：本節(jié)課，我們針對課間噪音情況進行了行為和數(shù)據(jù)的分析，還從音量閾值的科學設(shè)定、輸出提示方式的選擇、實際空間位置等方面針對性地提出了解決方案，并通過系統(tǒng)框圖和流程圖將具體實現(xiàn)步驟描述了出來。下節(jié)課，我們將把想法付諸實踐，打造一款符合我們需求的音量提示器。5.板書設(shè)計匯報探究成果匯報探究成果制定音量提示器制作方案設(shè)計音量提示器制定音量提示器制作方案設(shè)計音量提示器設(shè)計系統(tǒng)框圖、程序流程圖設(shè)計系統(tǒng)框圖、程序流程圖6.作業(yè)設(shè)計根據(jù)本組的設(shè)計方案，為下節(jié)課制作音量提示器準備材料。第3-4課時創(chuàng)作分享音量提示器設(shè)計者劉玉平1.課時教學內(nèi)容分析本課時為項目的第3-4課時，學生將基于第2課時完成的設(shè)計成果，根據(jù)基礎(chǔ)流程圖創(chuàng)作音量提示器，并小組團隊創(chuàng)新、優(yōu)化改進提示器。注重引導學生認真觀察、拓展思維，從多個維度開展優(yōu)化改進，并將物化成果在班內(nèi)、校內(nèi)分享，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題以及利用技術(shù)共建和諧生活的社會責任。2.課時學情分析學生具有較強的動手實踐能力和分享欲望，但基于設(shè)計成果，綜合考慮多方因素創(chuàng)作分享物化成果的經(jīng)驗不足。3.課時教學目標1.根據(jù)流程圖創(chuàng)作音量提示器，并能夠依據(jù)設(shè)計成果調(diào)試、改進提示器，提升動手實踐和迭代優(yōu)化能力。2.成果分享，培養(yǎng)學生條理清晰、自信大方表達能力。3.通過項目學習，能夠理解噪音污染對人類生活和生態(tài)環(huán)境的影響，意識到個體行為與公共環(huán)境之間的緊密聯(lián)系，形成利用技術(shù)共建和諧生活的社會責任意識。4.教學過程教學環(huán)節(jié)教師與學生活動教學意圖回顧教師帶領(lǐng)學生簡要回顧上節(jié)課的探究內(nèi)容，強調(diào)程序流程圖對于編寫程序的意義。通過回顧上節(jié)探究活動，使學生回顧并鞏固流程圖具有結(jié)構(gòu)清晰、邏輯性強、容易理解的作用，是編寫程序的重要依據(jù)。創(chuàng)作活動1：根據(jù)流程圖，編寫調(diào)試程序。（一）編寫程序?qū)W生以小組為單位，根據(jù)前期本組設(shè)計的流程圖來編寫程序，根據(jù)應用的場景自主選擇輸出設(shè)備和合適的閾值。（二）調(diào)試交流1.運行程序，觀察實驗結(jié)果，反復調(diào)試直到達成設(shè)計效果。2.小組展示交流：請小組代表臺前展示本組作品。講解本組作品的設(shè)計思路及功能實現(xiàn)。用在哪些場景，合適的閾值設(shè)定，選用了哪些輸出設(shè)備等。通過編寫程序，驗證前期流程設(shè)計的合理性。1.檢驗輸出效果，調(diào)試修改。2.鍛煉學生條理清晰、自信大方的表達能力，各組間互動交流，思維碰撞。培養(yǎng)在實踐過程中綜合考慮技術(shù)參數(shù)與功能需求的能力。創(chuàng)作活動2：團隊創(chuàng)新，優(yōu)化設(shè)計。在完成簡易音量提示器的基礎(chǔ)上，學生以小組為單位，優(yōu)化改進設(shè)計。教師組織、指導各小組根據(jù)功能需求，自主改進本組設(shè)計。提供幾個方向，供大家參考：同時選擇多個輸出設(shè)備進行提示。可以是集成在主控器上的輸出設(shè)備，也可以是外接的輸出設(shè)備。利用彩燈的不同顏色來對聲音強度進行等級劃分。比較安靜時可以使用漸進的冷色，例如綠色