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烟台《信息科技指南》·六年级下册·过程与控制·第1单元
勇气徽章
——校园防欺凌报警装置
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《“勇气徽章”——校园防欺凌报警装置》
教学设计
一、课标分析
《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》以数字素养与技能提升为课程目标，围绕数据、算法、网络、信息处理、信息安全、人工智能六条逻辑主线设计内容模块。本课属于第三学段的“过程与控制”模块。该模块包含“系统与模块”、“反馈与优化”、“逻辑与运算”三部分内容，旨在引导学生通过体验和探究，了解反馈、环路、优化等过程与控制的基本思想，认识系统由输入、计算、输出等环节构成，针对简单的过程与控制系统能通过编程进行验证。
本课对接课标要求的具体体现如下：
系统构成认知：本课通过“按下按键（声音检测）触发蜂鸣器+LED实现声光报警”的基础功能实现，引导学生识别控制系统由输入（按钮）、计算（ESP32s3控制逻辑）、输出（声光）等环节构成，符合课标对“系统与模块”知识的要求，并在产品研发过程中分析并掌握开关量、连续量、阈值的概念及特点。通过引入mixIO平台，将“本地报警”与“云报警”进行即兴表演，指出本地报警的缺陷，让学生了解云报警的优点，并思考其不足，引导学生形成正确价值观。
数字化学习与创新：学生通过开源硬件ESP32s3与mixly编程软件完成硬件搭建与程序编写，实现从“了解系统原理”到“动手搭建系统”的完整过程，符合课标倡导的“科学原理和实践应用并重”理念。
信息社会责任：本课将信息科技学习与防治校园欺凌的社会现实问题结合，帮助学生认识技术不仅是代码和硬件，更是解决社会痛点、维护正义的工具，培养用技术维护正义、保护弱者的社会责任感。
二、教材分析
本课以泰山版信息科技指南六年级下册“过程与控制”第一单元为教学载体，旨在培养学生的逻辑思维、计算思维和创新能力。
在教材的知识体系中，第1单元是为了建立学生对控制系统的基本认知。本课在此基础上拓展延伸，以“校园防欺凌报警装置”为主题，将教材中关于控制系统的基础知识应用于真实社会问题场景。本课涉及的核心概念（输入-计算-输出、开关量、连续量、阈值）与教材第1单元的核心知识点高度契合。
三、学情分析
1.认知基础：本课授课对象为初一学生，学生已具备一定的信息科技基础知识和操作技能，能理解简单的逻辑关系，但对控制系统这种抽象的概念理解仍需依托生活实例与直观演示。学生好奇心强、乐于动手探究，对智能设备、控制系统有浓厚兴趣，但系统搭建、逻辑调试等方面易出现疏漏。通过硬件编程将抽象代码转化为真实的声光效果，有助于架起从抽象逻辑到具象思维的桥梁。
2.能力基础：学生具备基础的图形化编程能力（本课使用mixly3.0图形化编程软件）和动手组装能力，能完成简单的硬件连接与程序编写。逻辑思维正处在从具象向抽象过渡的关键期，适合通过情境化、案例化、项目化的方式学习。
3.学习动力：防治校园欺凌的社会性议题能激发学生对真实问题的关注，赋予技术学习以社会责任感和使命驱动，有助于将消极的恐惧转化为积极的行动力。
四、教学目标
1.通过观察和分析校园欺凌现象，在定义装置功能、设计解决方案的过程中，抽象出“输入—计算—输出”的控制系统逻辑结构，发展计算思维能力。并在产品研发及生活化情境中学习开关量、连续量及阈值及其特点，发展类比抽象思维。
2.能围绕“设计防欺凌报警装置”这一学习任务，与团队成员共同完成从功能规划、硬件搭建到程序编写的完整项目过程，逐步形成应用信息科技进行合作探究的能力，培养数字化学习与创新的核心素养。
3.通过认识蜂鸣器、LED模块等硬件设备及其使用方法，选用mixly软件编写控制程序并进行系统调试，提升信息采集、信息处理和选用适宜信息工具进行表达的能力，培养信息意识。
4.通过校园防欺凌报警装置的开发实践，认识到信息科技在保障人身安全、维护社会正义中的重要作用，树立用技术解决社会问题、保护弱势群体的意识，体会“技术向善”的理念，体现信息社会责任素养。
五、教学重难点
（一）教学重点
（1）控制系统的基本构成：理解“输入（按钮）—计算（ESP32s3控制逻辑）—输出（声光）”的系统模型。
（2）能正确区分模拟信号与数字信号，并抽象出开关量、连续量，在产品设计过程中，学会阈值设置的方法，理解连续量在一定条件下会转变为开关量。
（二）教学难点
（1）将抽象的控制逻辑转化为具体的硬件连接与程序指令，初步理解程序设计中分支结构的两种使用方法。
（2）硬件连接故障的排除和程序逻辑错误的修正。
六、教学方法
项目式学习、情境导入、任务驱动、小组合作、实验教学、分层教学。
七、教学准备：
1．自已编写的学习小助手，内置大量学习资源与本节课的探究任务模板，方便学生进行学习、探究操作。操作简单、方便。
2．项目评价老师端，实时收集学生从学习小助手发送的评价数据并生成可视化图表进行数据分析。
3．学案，引导学生学习过程。
4．mixIO平台，实时显示学生报警信息，并可由手机控制。
5．ESP32s3硬件开发套装，方便学生动手实践。
6．mixly3.0编程软件，学生完成软件编写、上传。
7．希沃教学助手，实时上传学生的完成情况及出现的问题。
八、教学过程：
教学 环节 教师活动 学生活动 设计意图
(一)情境导入 定义使命 1. 播放校园欺凌视频，引发情感共鸣。 2. 介绍“勇气徽章”项目，赋予“校园安全工程师”角色。 3. 组织小组分工（首席沟通官、硬件架构师、软件工程师、测试质检员），填写分工表。（见附件2学案） 观看视频 确认小组角色，填写分工表。 通过情景剧的视觉冲击，将学生角色转变，培养学生的同理心与社会责任感，明白“技术向善”的力量，为后续的技术探究奠定情感基调。 模拟产品研发团队的角色分工，渗透工程管理思维，符合新课标倡导的“做中学、用中学”理念。
(二)功能共创 方案设计 1. 组织头脑风暴：“当欺凌发生时，受害者最直接、最紧急的需求是什么？我们的产品要给受害者什么样的帮助？”并张贴功能标签 2. 引导聚焦“生命线功能”——声光报警。 3. 展示硬件（按钮、蜂鸣器、LED、ESP32s3开发板），梳理“输入—计算—输出”流程。 4. 对比流程图与代码图，讲解管脚、电平、状态切换。 发言讨论，提炼核心功能。 认识硬件，理解系统流程。 分析流程图与代码对应关系，掌握用流程图的方式规划任务，并掌握mixly编程代码。 通过头脑风暴，让学生说产品的功能，不受限于能否实现，可充分发挥学生的想象力 引导出“过程与控制”模块中关于“系统构成”的知识：输入（按键）→处理（ESP32s3控制逻辑）→输出（声/光）。帮助学生建立对控制系统基本架构的初步认知。 在“聚焦核心”环节，引导学生从繁杂的需求中提炼出“生命线功能”——即“按键触发声光警报”。这训练了学生在复杂工程问题中抓住主要矛盾的能力，学会在资源受限（课时、器材）的情况下进行功能优先级排序，这是计算思维中“抽象”与“建模”的具体体现。 将核心功能定义为“生命线”，强调技术在危急时刻保护生命安全的重要性，强化学生的生命意识和互助精神。
(三)合作建构 编程实现 1. 介绍mixly3.0及开发板选择。 2. 发布分层任务： 必做：按键声光报警 扩展： 1）调整延时并测试，它的目的是什么？ 2）尝试增加新的模块，比如其他LED灯，实现更多功能。 3）如果被人控制住，不能按下按钮报警，你会尝试为你的产品增加什么功能？。 3. 巡视指导，提示常见错误（COM口、管脚、接线）。 4. 组织扩展任务交流。 1）延时可控制设备的运行时间 2）类比生活中的警灯（红+蓝）提示课下扩展一下红蓝警示灯 5．引入任务二：声音检测报警 引导学生区分按钮：数字输入 声音：模拟输入 引导学生思考： 1）观察串口输出，声音传感器收集的数据范围是多少？ 2）反复调整参数并上传测试，你发现了什么？（参数越大越不容易触发报警，越不越容易触发报警）（师总结阈值） 3）调整声音传感器与声源的距离、角度，你有什么发现？ 6. 回顾复盘 回顾用到的四个模块，分析它们的取值范围、特点，并总结开关量、连续量的概念，通过声音检测报警引入连续量超过阈值会变成开关量 学生举例并由此启发你的下一个产品需求是什么？引导学生记住瞬间的创作灵感。 5. 云报警体验：展示mixIO平台，组织情景表演，引导学生思考：云报警有什么好处？可能带来哪些新问题？师总结技术是把双刃剑。。 打开mixly，编写程序，连接硬件。 小组协作：硬件架构师接线，软件工程师编程，测试员记录。 完成基础任务后尝试扩展任务。 交流扩展任务 学生打开程序，调试运行，体验声音报警功能的实现，并思考问题，小组讨论 学生回答问题 跟随老师引导，学习开关量与连续量。 举例生活中的开关量与连续量 进行情景剧表演，体验云报警，讨论云报警的优缺点。 依据新课标中“通过开源硬件解决实际问题”的要求，学生通过动手连接电路、编写代码，将抽象的逻辑转化为具体的物理实现。分层任务（基础+拓展）满足了不同能力层次学生的学习需求，确保全体学生都能体验“输入-处理-输出”的控制过程。 教师在巡视中引导学生进行“测试-反馈-修正”的循环，模拟真实的工程开发流程。特别是对“工业设计”角色的提醒，强调了技术产品不仅要“能用”（功能实现），还要“好用”，培养学生的用户思维和产品意识。 在解决硬件连接故障和代码Bug的过程中，培养学生严谨细致的工匠精神和坚持不懈的意志品质。同时，小组合作要求全员参与，杜绝“搭便车”现象，培养团队协作能力。 通过产品复盘，让学生理解并掌握开关量与连续量并从生活中举例，将枯燥知识讲解变为可视化的情境体验。 让学生在有限课时内感受从“本地报警”到“远程通知”的技术跨越，同时为后续深入学习埋下兴趣种子。 教师总结“技术是把双刃剑”，强化学生对技术两面性的认知，树立“用技术行善”的价值观——既要勇敢利用技术保护他人，也要谨慎设计防止滥用，将工程实践升华为道德判断，实现信息技术与德育的深度融合。
(四)课堂小结 评价反思 组织学生分享收获。 2. 总结“输入—计算—输出”核心流程及分支结构、开关量与连续量及阈值的特点。 3. 引导学生使用学习助手完成多维评价（自评+互评），生成可视化报告。 学生小助手项目评价页面 教师端学生提交情况页面 图示化数据分析页面，扇形图统计指定等级的数量分布情况，柱形图统计指定小组每个成员的得分 4. 价值升华：技术向善，用智慧与双手捍卫正义。 分享学习收获。 完成自评与互评。 听取总结与升华。 依据新课标中关于“过程性评价”的要求，利用数字化评价系统（自评+互评）生成可视化数据。不仅让学生直观地看到自己在“功能实现”、“创新性”等维度的表现，更将抽象的评价标准转化为可视化的数据，体现了信息科技课程的数据素养要求。 通过展示与互评，学生不仅展示作品，更是在交流解决问题的思路。教师引导学生从“输入-处理-输出”的角度总结课堂，帮助学生将零散的实践经验上升为系统的控制理论知识。 课堂总结回归“技术向善”的主题，强调技术本身无温度，但使用者有情怀。通过“勇气徽章”这一载体，再次强化学生反对欺凌、保护同伴的道德信念，将技术学习升华为人格修养，实现信息技术与德育的深度融合。
教学反思
本节课以“校园防欺凌报警装置”为项目载体，融合过程与控制、团队协作与社会责任教育，整体达成预期教学目标。现从亮点与不足两方面进行反思。
（一）教学亮点
1.真实情境驱动，情感与技术双线融合
以校园欺凌视频导入，将学生角色转换为“校园安全工程师”，有效激发共情与使命感，指向真实社会痛点的解决方案。学生投入度高，云报警情景剧表演令课堂氛围更融洽，将技术学习与情感融合贯穿整个教学过程。
2.分层任务设计，兼顾全体与个体发展
设置“必做（按键触发声光间断性报警）+扩展（双LED、声音检测报警）”的分层任务，不同能力层次的学生都有挑战与收获，体现了因材施教的理念。
3.系统思维建模清晰，突破核心概念
结合流程图与代码逐行对比，通过“输入—计算—输出”的产品研发，帮学生建立控制系统的基本模型，并通过模块特点分析掌握开关量、连续量、阈值等核心概念。
4.角色分工+多维评价，培养工程思维
设置首席沟通官、硬件架构师、软件工程师、测试质检员四类角色，模拟真实研发团队。测试记录表、自评互评机制有效促进了小组协作与过程管理，学生体验了“设计—实现—测试—反馈”的工程迭代流程。
5.自己编写的课堂评价反馈软件，能实时查看学生的评价状态并有针对性地点评，学习助手集成的大量学习资源也为学生探究学习提供了更多的可能。
（二）存在不足
1.硬件连接与编程调试耗时较长，部分小组上传失败次数过多，可能未完成拓展任务。
2.云报警讨论环节略显仓促，学生思考不够深入，未能充分探讨隐私保护、误报责任、网络依赖等深层话题。1
附件1
《勇气徽章——校园防欺凌报警装置》
项目评价表
评价维度 评价指标描述 星级自评 小组互评 合计
功能实现 (权重30%) 1.基础功能（按键声光报警）是否稳定运行？（10分）
2.拓展功能（声音检测报警）是否实现？（10分）
3.产品是否能稳定运行，无异常？（10分）
产品创新 (权重20%) 1.警报形式是否有新意（如：闪光频率）？（10分）
2.是否有独特的防误触设计？（10分）
团队合作 (权重30%) 1.组员分工是否明确且合理？全员参与，无“旁观者”？（15分）
2.讨论是否积极，是否在产品设计过程中做过贡献？小组间有无互动？（15分）
知识掌握 (权重20%) 1.是否掌握过程与控制的基本流程？（10分）
2.能否从生活中提炼开关量、连续量，并说明阈值在其中的作用？（10分）
总分： 等级：
评分说明：满分100分，请根据表现，在对应分数栏打得分。
自评占比30%，小组互评占70%，总分90分以上等级为A，70分以上等级为B，60分以上等级为C，其他为D。
附件2
《勇气徽章——校园防欺凌报警装置》学案
一、团队任务分工（ 组）
编号 姓名 任务 分工 本节课成果
1 首席沟通官 负责协调和进度把控、方案记录、成果展示与对外沟通 记录思维导图，调配成员完成任务，进行成果交流
2 硬件架构师 负责传感器选型、电路连接与硬件调试 硬件装配
3 软件工程师 负责程序编写、逻辑实现与bug修复 软件调试
4 测试与质检员 负责功能测试、记录问题并提出优化建议 测试记录表填写
二、《项目任务书》
任务一：勇气徽章——本地声光报警系统
基础任务要求：按下按钮→蜂鸣器鸣叫+LED闪烁
测试序号 测试项目 预期结果 实际结果 是否 通过 问题记录与修复方案
1 硬件连接检查 蜂鸣器、LED灯、按键接线正确 □是 □否 故障现象：________ 解决办法：________
2 按键响应测试 按下按键，蜂鸣器立即发出警报声，LED灯同步闪烁（频率合适） □是 □否 闪烁频率： □快□慢□不闪 需调整：__________
3 系统稳定性 连续测试5次，系统无死机、无延迟 □是 □否 异常情况： __________
□本阶段测试通过，进入下一环节。□本阶段测试未通过，需根据上表问题进行修复。
任务二：勇气徽章——声音检测报警
任务要求：检测到高音量→蜂鸣器鸣叫+LED闪烁
测试类别 测试内容 测试标准 测试结果 优化 建议
软件功能 能否检测到声音信号？ 能正确检测到信号，串口输出正常。输出数字范围： 到 □优秀□良好 □需改进
交互体验 声音传感器模块与响应 1.声音传感器模块位置固定，采集声音无异常。 2.阈值设置合理，响应正常 □优秀□良好 □需改进
综合评价 整体体验 1.设备是否正常使用 2.整个装置是否耐用？ □优秀□良好 □需改进
□产品V1.0版本完成，具备发布条件。□产品需迭代，需重点优化：
用一句话概括你们的产品： 。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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