资源简介

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《第4课 智能防夹守安全》教学设计
教学内容分析
本课时是2025年广东教育出版社六年级信息科技教材第3单元“揭秘电梯智能控制”的第4课，是单元安全主题的核心内容，也是对前序智能控制知识的综合应用与延伸。教材紧扣2022年新版课标要求，延续单元一贯的生活化情境，以购物中心电梯防夹系统触发的真实场景为切入点，构建了“探寻防夹原理—模拟感知功能—平衡安全与效率”的三阶式学习结构。内容上，从电梯防夹系统的传感器猜测、原理图补全，到红外传感器硬件搭建与编程模拟，再到“三次触发报警”规则设计与编程优化，层层递进，既涵盖了传感器技术、控制逻辑分析、编程实践等核心技能，又渗透了“安全优先、兼顾效率”的技术设计理念。教材通过“勤思考”“细探究”“巧设计”等栏目，将抽象的技术原理与具象的实践操作、生活需求相结合，符合六年级学生“从现象到本质、从实践到优化”的认知规律，旨在帮助学生理解智能安全系统的工作机制，提升技术应用与系统优化的综合能力。
学情分析
六年级学生经过前3课的系统学习，已熟练掌握行空板、传感器与编程软件的操作方法，具备了“信号输入—逻辑判断—执行输出”的基本编程思维，对电梯的结构组成、智能控制逻辑有了较为全面的认知，为本次防夹系统的探究奠定了坚实的知识与技能基础。在生活经验方面，学生大多有过电梯防夹系统触发的亲身经历，对“电梯门遇障碍回弹”的现象熟悉，但对背后的传感器技术、控制逻辑缺乏深入了解。思维特点上，学生的抽象逻辑思维、动手实践能力和小组协作能力已逐步成熟，能够参与原理分析、编程实践等复杂活动，但在“安全与效率”的多维度平衡思考、规则设计与编程转化等方面仍存在挑战。此外，学生对安全相关的科技主题兴趣浓厚，探究欲强，这为课堂中的实践操作和创新设计提供了良好的参与基础。
教学目标及核心素养指向
1.通过探究电梯防夹系统的工作过程，能够识别系统中的关键信息模块，理解“监测—反馈—决策—执行”的核心信息流程，感知信息在智能安全控制中的核心作用；在分析安全与效率平衡需求时，能够敏锐捕捉关键影响因素，提升对技术应用中信息优先级的判断能力。（信息意识） 2.能够梳理电梯防夹系统的工作原理，补全系统原理图，用清晰的逻辑表述“障碍监测—信号反馈—门体回弹”的控制流程；理解红外传感器的工作机制，能根据传感器反馈的开关量进行逻辑判断，并用编程实现防夹功能；在设计“三次触发报警”规则时，能够拆解规则步骤，将自然语言描述转化为可执行的编程逻辑，培养规则建模与逻辑优化的思维能力。（信息意识、计算思维） 3.能够熟练运用行空板、红外传感器等硬件搭建防夹系统模拟装置，运用编程软件完成防夹功能程序的编写与调试，提升数字化工具的应用能力；在设计“三次触发报警”规则并编程实现的过程中，结合生活需求进行创新设计，培养数字化创新思维与实践能力。（数字化学习与创新） 4.通过学习电梯防夹系统，树立“安全第一”的科技应用理念，认识到智能技术在保障人身安全中的重要作用；在平衡安全与效率的设计中，培养兼顾公共利益与个体需求的责任意识，理解技术优化需服务于人的核心价值导向。（信息社会责任）
教学重难点
教学重点： 理解电梯防夹系统的工作原理，识别传感器、控制器等核心模块的功能及关联关系； 掌握红外传感器的工作机制，能通过硬件搭建和编程实现电梯防夹功能； 设计“三次触发报警”规则，并将其转化为编程逻辑，实现安全与效率的平衡。 教学难点： 准确梳理电梯防夹系统的控制逻辑，补全系统原理图，清晰表述“监测—反馈—决策—执行”的完整流程； 将“三次触发报警”的自然语言规则，精准转化为可执行的编程逻辑，解决规则中的计数、条件判断等问题； 深入理解安全与效率的辩证关系，设计出既保障安全又兼顾效率的合理规则。 重难点设计原因： 重点的确立基于教材核心内容和课标对信息科技核心素养的要求，防夹系统原理是理解智能安全控制的基础，硬件搭建与编程实践是数字化学习与创新的具体体现，规则设计与编程转化是知识应用与创新的核心，三者共同构成了“认知—实践—优化”的学习主线。难点的设计主要考虑到六年级学生的认知水平，防夹系统的控制逻辑涉及多模块协同工作，具有一定的系统性和抽象性，需要学生具备较强的逻辑梳理能力；“三次触发报警”规则的编程转化需要学生完成“自然语言—规则拆解—逻辑建模—代码实现”的多重转化，对其计算思维和编程能力提出了较高要求；而安全与效率的辩证关系分析需要学生突破单一视角，综合考虑技术性能、用户体验等多重因素，涉及思维深度和价值观的培养，因此成为教学中的难点。
教学策略
情境导入法：以购物中心电梯防夹的真实情境为切入点，结合学生的亲身经历，引发学生对防夹系统原理的探究兴趣，快速代入学习状态。 任务驱动法：设计“补全防夹系统原理图”“搭建硬件并编程实现防夹功能”“设计‘三次触发报警’规则并编程”等层层递进的任务，以任务为载体，引导学生主动参与探究，在完成任务的过程中逐步突破重难点。 实践操作法：通过红外传感器与行空板的硬件搭建、编程调试等实践活动，让学生亲身体验防夹系统的工作过程，将抽象的原理转化为具象的操作体验，帮助学生深化理解。 逻辑梳理法：引导学生用原理图、流程图等方式梳理防夹系统的控制逻辑和“三次触发报警”的规则步骤，帮助学生构建清晰的逻辑框架，为编程实现奠定基础。 小组协作法：在规则设计、编程调试等环节，组织学生进行小组协作，通过分工合作、交流讨论，解决实践中遇到的问题，培养团队协作能力。
教学过程
课堂导入
教师活动：情境描述：周末的购物中心人来人往，小智跟着父母走进电梯后，突然响起警报声，电梯门迅速回弹打开。原来一位叔叔的轮椅推车把手差点被电梯门夹住，是电梯的保护机制及时起了作用。让我们和小智、小慧一起化身"安全解码师"，一同拆解电梯防夹系统的科技奥秘，看看如何在保障安全的同时，让电梯运行更高效吧! 学生活动：倾听情境描述。 教师活动：明确本节课目标：1.能说出电梯防夹系统工作原理。2.能分析出电梯防夹的运行逻辑，借助代码实现电梯防夹系统。3.能基于安全与效率的平衡需求，设计出"三次触发报警"规则并编程。 学生活动：明确本节课学习主题，产生学习兴趣。 问题设计： 问题1：电梯防夹系统工作原理是什么？ 问题2：如何基于安全与效率的平衡需求，设计出"三次触发报警"规则并编程？
设计意图： 通过旧知回顾建立知识衔接，结合学生的亲身经历和情境提问，激发学生的探究欲望，让学生在熟悉的生活场景中快速代入学习状态，明确学习目标，为后续探究活动奠定基础。
活动1：寻找电梯“隐形守护者”
教师活动：讲解：小智仔细观察后发现，在电梯金属门即将闭合时，倘若有障碍物正位于门缝处，那么该金属门会在即将触及物体或人之前自动弹开。 提问：1. 猜测一下，电梯防夹系统采用的是哪种传感器 2. 补全电梯防夹系统原理图。 学生活动：结合生活经验和已有知识，猜想电梯防夹系统采用的传感器类型，发表自己的观点。展示小组补全的原理图，倾听教师点评，明确防夹系统的完整工作原理。 教师活动：讲解：电梯防夹系统旨在通过主动监测和快速响应机制，防止电梯门在关闭过程中夹伤乘客或夹坏物品。该技术通过传感器、机械装置和智能算法协同作用，实现对门缝区域的实时监控，确保在监测到障碍物后短时间内重新开启电梯门。 播放【微视频】电梯防夹人装置 学生活动：观看微视频，倾听教师讲解，理解防夹系统的核心组成和工作流程。
设计意图: 通过猜想、观看微视频、补全原理图等环节，逐步引导学生从现象到本质，理解电梯防夹系统的工作原理和核心模块，培养学生的信息识别和逻辑梳理能力，落实信息意识和计算思维的核心素养。
活动2：让电梯门“学会感知”
教师活动：讲解：小智站在电梯门前仔细观察，发现金属门在闭合前会"犹豫"半秒。他好奇地蹲下观察，发现门框边缘闪烁着微弱的红光。 布置任务：通过硬件搭建和软件编程，模拟电梯在关门的过程中持续监测有无人或物体位于门缝处，若有则重新开门，若无则继续关门。 按照图的指示进行硬件搭建，将行空板与红外可调距避障开关通过拓展板连接。 打开"红外可调距避障开关.mp"，观察遮挡时信号的变化。红外可调距避障开关是距离可调的红外接近传感器，监测距离可以通过转动电位器旋钮进行调节，可调范围为0~40cm，返回真/假开关量。电梯是否能关门，即可使用红外可调距避障开关返回的真/假值做判断。请补全表 依据表的判断逻辑，及图中的提示编写程序。 测试程序，观察程序运行情况。 学生活动：倾听教师讲解，了解红外可调距避障开关的工作机制和信号特点。观察传感器信号变化，结合逻辑关系完成表格填写，梳理电梯关门的判断逻辑。理解编程思路，根据提示补全并编写防夹功能程序，进行测试调试，解决实践中遇到的问题。展示编程成果，演示防夹功能，观察其他同学的作品，交流学习心得。
设计意图: 硬件搭建和编程实践是本节课的核心实践环节，通过亲自动手操作，学生能够深化对传感器技术和防夹控制逻辑的理解，提升数字化工具的应用能力和动手实践能力，落实数字化学习与创新的核心素养。
活动3：探究安全与效率的“天平”
教师活动：提出问题：小智担心，若电梯门频繁误开，可能会导致电梯运行效率大幅降低，延误乘客行程。电梯门频繁地异常开关还可能导致机械部件过度损耗，增加故障风险。更严重时，误开可能会导致电梯异常停靠，甚至威胁乘客的安全。 学生活动：思考教师提出的问题，分析防夹系统频繁误触发的危害，理解安全与效率平衡的重要性。 引出“三次触发报警”规则设计任务：为了避免频繁误触防夹系统，可以设计"三次触发报警"规则，补全触发报警的规则步骤，要求使用清晰简洁的文字概括每个步骤的内容。 触发第一次:___________________________________________ 触发第二次:___________________________________________ 触发第三次:___________________________________________ 布置任务：模拟监测到障碍物时电梯门重新打开，并播放提示音。试着用自然语言或者工作过程示意图来表述其工作过程，并尝试修改程序。 学生活动：参与小组讨论，设计“三次触发报警”规则，补全规则步骤，明确不同触发次数的响应方式。理解规则与编程逻辑的转化方法，修改原有程序，添加计数变量、次数判断、报警提示等功能，进行测试调试。
设计意图： 通过思考安全与效率的矛盾，学生能够树立全面的技术应用观；规则设计与编程转化环节，培养学生的逻辑建模、系统优化和创新思维能力，同时让学生理解技术优化需服务于人的核心价值，落实信息社会责任的核心素养。
课堂小结
教师活动 引导学生回顾本节课的学习内容，提问：通过今天的学习，你知道电梯防夹系统的工作原理是什么？如何通过硬件和编程实现防夹功能？‘三次触发报警’规则是如何兼顾安全与效率的？ 对学生的回答进行总结梳理，强调本节课的核心知识点：防夹系统“传感器监测—控制器决策—执行机构动作”的工作原理、红外传感器的应用、防夹功能的编程实现、“三次触发报警”规则的设计与优化，以及安全与效率平衡的技术设计理念。 布置课后任务：完善三次触发报警程序，添加更多个性化提示功能；调查身边其他智能安全设备的工作原理，下节课分享你的发现。 学生活动:回顾本节课的学习内容，积极思考并回答教师的问题，梳理自己的学习收获。倾听教师的总结，明确核心知识点，记录课后任务，为后续学习和实践做好准备。
设计意图: 通过提问引导学生自主梳理学习内容，帮助学生构建完整的知识体系；课后任务的布置既巩固了课堂所学，又鼓励学生将知识应用于实际生活，培养自主探究和创新实践的能力，实现课堂学习的延伸。
教学反思
本节课延续了单元生活化情境，通过“寻找隐形守护者”“让电梯门学会感知”“探究安全与效率的天平”三大活动，层层递进落实教学目标，大部分学生能够理解电梯防夹系统的工作原理，掌握红外传感器的应用和防夹功能的编程实现，“三次触发报警”规则设计与编程环节展现了良好的逻辑思维和创新能力。实践操作环节极大地调动了学生的参与积极性，让学生在动手实践中深化了对智能安全控制的认知，有效落实了数字化学习与创新的核心素养；安全与效率平衡的探讨，让学生树立了正确的技术应用观，强化了信息社会责任意识。 但教学过程中也存在一些不足：一是在补全电梯防夹系统原理图时，部分学生对各模块之间的信号流向理解不够清晰，导致原理图逻辑不连贯，需要教师在巡视过程中进行更细致的引导；二是在编程实现“三次触发报警”功能时，部分学生对计数变量的设置、次数判断的逻辑掌握不够扎实，导致程序调试困难，后续需要通过更多实例讲解计数逻辑的应用；三是硬件搭建环节，部分学生存在接线错误的问题，影响了实践进度，后续需要提前强调接线要点，或提供接线示意图供学生参考。 在今后的教学中，将进一步优化教学环节的时间分配，加强对学生逻辑梳理和编程逻辑的针对性指导，增加实例分析和小组互助的机会；同时，更加注重学生的个体差异，为基础薄弱的学生提供更多的支持和帮助，确保全体学生都能在学习中有所收获，更好地落实核心素养的培养目标。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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