授课教师

颜敏，北京师范大学天津生态城附属学校小学信息科技教师。北京师范大学计算机应用技术硕士，教龄7年。荣获第38届天津市青少年科技创新大赛科技辅导员科技教育创新成果一等奖；荣获天津市第十一届青少年科技创新大赛“优秀指导教师”；论文《基于数字探究的过程与控制教学实践与思考——以“鱼缸生态环境监测预警系统”教学设计为例》入选国际学术会议CTE-STEM2024。

教学设计

一

课时教学设计理念

本课程是基于数据探究理论，利用 Arduino 机器人对于生活中常见的 问题现象科学地探究其问题发生的本质及内在联系，并创造新事物，让探 究成为学生探索生活和获取知识的桥梁。所谓数据探究理论是在数字环境 下,利用计算机技术分析和处理数字或模拟数据，并发现数据之间的关联， 从而构建新知识的过程。

二

教材与教学内容分析

“制作倒车雷达系统”是小学高年级段“Arduino 机器人”课程，课时为 4 课时。问题情境创设源于生活中汽车倒车时倒车雷达能发出警报，学生用 Arduino 超声波传感器实现倒车雷达系统，分析倒车雷达中的逻辑工作原理，培养学生运用科学的方法去探索真实世界的意识和能力。

三

学情分析

本课程是六年级的信息科技课程，学习本课之前，学生已经学习了Arduino传感器和编程知识，积累了相关经验，具有一定的探究能力。

四

教学目标

1.进一步熟悉变量的定义和使用，记录超声波测出的障碍物距离值；进一步熟悉使用数码管来观察数据值。通过收集数据、分析数据，提高了学生的数据分析能力，培养学生运用科学的方法去探索真实世界的意识和能力。

2.学会使用超声波传感器和其它传感器组装倒车雷达系统，亲身经历把实际具体问题抽象成数学问题，生活原型转化为数学模型。在问题解决的过程中，提高了计算思维能力。

3.培养学生勤于探究、主动参与、合作学习、乐于动手的能力。

五

教学重难点

重点：学会使用超声波传感器实现测距功能，使用超声波传感器和其他传感器实现倒车雷达系统的报警功能。

难点：车体与障碍物之间安全距离范围的确定。

六

教学资源

1.教学媒体：电子白板、电脑、课件（希沃白板 5）、学案、微课视频“探寻超声波的秘密”、“制作倒车雷达系统”项目实验卡、“制作倒车雷达系统”探究方案。

2.工具：Arduino 人工智能学习器材（Arduino 控制器、超声波传感器、数码管显示器、蜂鸣器、RGB 彩灯）、ZMROBO-2.0 编程软件。

3.素材：网络视频、网络图片。

七

教学过程

八

板书设计

九

作业设计

探究 1：小车能够自动倒车，当后方有障碍物时，启动倒车雷达系统。

探究 2：小车能够自动向前行驶时，实时监测前方有无障碍物，如果有，则停止前进，向左或者向右转弯再行驶。

十

评价设计

十一

教学反思

这节课的学生是六年级机器人编程班的学生，在实践研究中，学生们在老师的引导下逐步形成了一种爱质疑、乐探究、善思考的心理倾向，更重要的是在设计的活动项目与实际生活结合下能够亲身经历提出问题、分析问题和探究问题。所以本节课我扮演的是引导型、问题型教师，引导学生探究实验。

在探究实验学习过程中，各组记录自己所经历的探究过程，用科学的语言有条理地表达自己的思维过程，有利于培养学生的逻辑思维能力和语言表达能力。课堂上有几个细节让我印象深刻：

1.小组讨论探究实验的过程中，可能是因为录像课的原因，讨论的氛围不是很激烈，没有达到预期的效果，在平时的课堂上应该鼓励学生大胆思考，放声讨论。

2.有一个小组的上传代码的过程非常缓慢，学生们有些着急，问老师怎么办？我就跟他们说，先把 Arduino 控制器拔掉，再试试。学生们在动手操作时，会出现这样或者那样的问题，教师要有耐心的去引导学生处理问题。

3.在探究的最后环节“确定”安全距离范围中，时间有些紧，留给学生思考的时间有些少。

这节课在 Arduino 机器人课程中尝试开展数据探究教学模式，给我们的课堂教学带来了多种变化。教师在教的方式中从单纯注重传授知识转变成了问题型、引导型的教师，学生在学的方式中从被动填鸭式转变为探究式学习。学生通过边合作探讨、边动手尝试，激发学生思维活动的波澜，探索用不同的方案解决问题。在探究过程中，教师要引导学生合作探究，开拓学生多种思维的途径，引导学生发散性思维和开放性思维的形成，让学生成为创新者。