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水位报警器
第三单元 它们是怎样工作的
苏教版（新教材）六年级
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第11课
课堂导入
我们平时用手摇卷笔刀削铅笔、骑上自行车出行，都需要我们动手操控才能工作。那大家想一想，如果家里浴缸放水，人走开了；或者锅炉、水库里的水，没人时刻盯着，水满溢出或者水位太低了，会发生什么危险呢？有没有一种装置，不用人一直守着，水太多或者太少的时候，它能自动提醒我们？今天，我们就一起来认识这个会自动报警的小发明 —— 水位报警器。
探究新知
认识几种生活中常见的水位报警器
浴缸水位报警器
水库水位报警器
锅炉水位报警器
浴缸水位报警器，是电极式水位报警器。
锅炉水位报警器，是带声光报警功能的锅炉电子双色水位计，也常被称为电子双色锅炉水位报警器。
水库水位报警器，是水库（河道）用太阳能一体化水位监测报警器，也叫简易水位报警站、山洪灾害预警水位报警器。
探究新知
根据下图，了解水位报警器的工作模式。
探究新知
按照说明书，组装简易高水位报警器。
1.认识零件。
3.闭合电路，检测声光元件。
2.连接电路。
探究新知
按照说明书，组装简易高水位报警器。
4.组装支架。
6.测试报警器是否正常工作。
5.连接浮球。
探究新知
报警器里的计算思维
水位报警器是怎样“知道”何时该报警的？其实，它遵循着明确的规则：如果水位达到警戒值，就接通电路，发出警报；如果没有达到，就保持安静。
把一个实际问题变成明确的条件和规则，这种思考方式叫作计算思维。设计报警器之前，人们要想清楚几个问题：什么信息最关键？到什么程度算危险？达到条件后该怎么做？接着，把答案写成“如果……就……”的判断规则，再想办法用装置让规则真正工作起来。
计算思维并不只和计算机有关。只要在解决问题时经历了“把问题想清楚、把规则说明白”的过程，就是在运用计算思维。烟感报警器、燃气报警器、红绿灯自动切换等，背后都有计算思维。
探究新知
设计并制作低水位报警器。
①头脑风暴：提出需要解决的问题，讨论解决方法。
低水位报警器在水位低于警戒值时才会触发报警装置。
刚刚组装的简易高水位报警器可以给我们启发。
探究新知
设计并制作低水位报警器。
②确定设计方案，并画出设计图。
探究新知
设计并制作低水位报警器。
③根据设计图进行制作。
探究新知
各种各样的智能报警器
有了传感器和芯片，报警器越来越智能化，在防盗、防火、防燃气泄漏等方面发挥着重要作用。
探究新知
各种各样的智能报警器
有了传感器和芯片，报警器越来越智能化，在防盗、防火、防燃气泄漏等方面发挥着重要作用。
探究新知
各种各样的智能报警器
人脸识别是一种基于人的脸部特征信息进行身份识别的生物识别技术。人脸识别系统可以自动进行人脸的抓拍与识别，一旦发现异常立即发出警报。该系统主要包括人脸图像采集与检测、人脸图像预处理、人脸图像特征提取、人脸图像比对与识别四个部分。
一、选择题
1. 下面哪个场景，最需要用到水位报警器？（ ）
A. 书桌看书 B. 水库蓄水 C. 骑自行车
2. 简易高水位报警器，什么时候会发出警报？（ ）
A. 水位涨到警戒高度 B. 水全部倒完 C. 水温度变高
3. 下列不属于智能报警器的是（ ）
A. 烟感报警器 B. 燃气报警器 C.普通塑料水杯
4. 水位报警器能够工作，主要依靠（ ）。
A. 电路接通与断开 B. 太阳光照射 C. 风吹动
课堂练习
A
B
C
A
二、判断题（对的打√，错的打 ×）
1. 水位报警器可以代替人，自动监测水位情况。（ ）
2. 低水位报警器，是水满的时候才报警。（ ）
3. 烟感报警器背后也用到了计算思维。（ ）
4. 组装报警器时，要先检测声光元件能不能正常工作。（ ）
5. 只有水位报警器会使用计算思维，红绿灯不会用到。（ ）
课堂练习
×
√
×
√
√
课堂小结
小朋友们，通过今天的学习，你有哪些收获呢？
作业布置
1. 向家人演示自己组装的水位报警器，讲解它的工作原理。
2. 完善小组低水位报警器设计方案，有条件的同学尝试完成简易制作。
板书设计
第 11 课 水位报警器
1. 原理：水位变化控制电路通断
2. 组装简易高水位报警器
3. 计算思维：如果…… 就…… 条件判断
4. 创新：设计低水位报警器
课后反思
本节课学生动手组装水位报警器的参与度较高，多数小组能够完成装置组装和测试，对计算思维也建立初步认知。部分小组接线环节出现接触不良，耽误实验进度，课前要提前检查套件，课堂上增加接线示范。设计低水位报警器环节部分学生思路局限，后续可以提供更多启发素材，进一步锻炼学生迁移创新能力。小学科学苏教版（新教材）六年级上册
第三单元第11课《水位报警器》教学设计
一、基本信息
教材版本：苏教版新教材小学科学六年级上册
课时：第三单元第 11 课
授课时长：40 分钟
二、教学目标
（一）科学观念
1.知道水位报警器可以自动监测水位，了解浴缸、水库、锅炉等生活中不同类型水位报警器，明白水位报警器依靠电路通断实现报警功能。
2.认识高水位报警器在水位达到警戒水位接通电路报警，低水位报警器在水位低于警戒值触发报警，了解烟感、燃气等多种智能报警器的用途。
（二）科学思维
1.理解计算思维的含义，知道把实际问题转化为 “如果…… 就……” 条件判断规则就是计算思维，能举例说出生活中运用计算思维的装置。
2.能够迁移高水位报警器的原理，思考低水位报警器的设计思路，开展创新思考。
（三）探究实践
1.能够认识简易水位报警器实验材料，按照步骤组装简易高水位报警器，完成元件检测、电路连接、支架组装、浮球连接、装置测试的完整操作。
2.经历头脑风暴、确定方案、构思图纸的过程，完成低水位报警器的方案设计，提升动手制作与方案设计能力。
（四）态度责任
1.体会自动报警装置给生产生活带来便利，感受科学技术能够帮助人类规避危险，减少人力值守。
2.在小组合作组装、设计装置的过程中，养成分工协作、严谨测试、敢于创新的科学学习习惯。
三、教学重难点
教学重点：认识水位报警器工作原理，动手组装简易高水位报警器，理解计算思维。
教学难点：迁移知识，设计低水位报警器，理解装置背后的条件判断逻辑。
四、教学准备
教师准备：多媒体课件、各类水位报警器实物图片、组装报警器全套实验套件。
学生准备：笔记本、铅笔，小组合作分组，每小组一套简易报警器组装材料。
五、教学过程（40 分钟）
（一）课堂导入（5 分钟）
教师谈话导入：同学们，手摇卷笔刀削铅笔、骑自行车出行，都需要我们手动操作才可以工作。请大家开动脑筋想一想，如果浴缸放水，人走开忘记关闭水龙头；水库、锅炉的水位，没有人员时刻看守，会发生什么危险？
学生自由发言，预设答案：浴缸水会漫出来弄湿房间；水库水位过高会有洪水风险；锅炉水位异常会发生安全事故。
教师继续提问：那有没有装置，不需要人一直守在旁边，水位过高或者过低的时候，可以自动提醒我们呢？
学生简单猜想后，教师顺势引出课题：今天我们就一起来学习第 11 课《水位报警器》，认识这种可以自动提醒危险的装置，板书课题。
（二）探究新知 1：认识生活中的水位报警器（6 分钟）
教师出示课件素材，带领学生认识三种常见水位报警器。
第一种是浴缸电极式水位报警器，多用于家庭场景，监测浴缸水位；
第二种是水库太阳能一体化水位监测报警器，也叫山洪灾害预警水位报警器，用于户外水库河道，预防洪涝灾害；
第三种是锅炉电子双色水位报警器，监测锅炉内部水位，保障工业设备安全。
教师组织学生思考讨论：这三种报警器分别保护我们避开什么危险？
学生小组简短交流后汇报。教师小结：不同场景的水位报警器，都是自动监测水位，出现危险水位的时候发出警报，代替人完成监测工作。
（三）探究新知 2：组装简易高水位报警器（12 分钟）
教师过渡：了解真实生活里的水位报警器，接下来我们一起来动手组装简易的高水位报警器。
明确组装一共六个步骤：认识零件、连接电路、检测声光元件、组装支架、连接浮球、测试报警器。
第一步，认识零件。教师展示整套实验材料，带领学生逐一辨认电池盒、蜂鸣声光元件、塑料支架、螺丝、浮球、水杯、导线等零部件，让学生在自己的套件中找到对应物件。（2 分钟）
第二步，连接电路。教师讲解电路连接要点，提醒学生导线接头接牢，不要用力拉扯导线，小组学生合作把电池盒、声光报警元件进行电路对接，教师巡视，对接线错误的小组进行指导纠错。（2 分钟）
第三步，闭合电路，检测声光元件。电路接好之后，接通电源，观察蜂鸣器是否发声，灯光是否亮起。如果没有声光反应，排查接线、电池安装问题，保证声光元件可以正常工作。教师着重强调，必须先检测元件好坏，再进行后续组装，避免全部装好之后才发现零件损坏。（2 分钟）
第四步，组装支架。学生使用螺丝刀，把连接件、塑料多孔板搭建出装置支架，固定好各个零件，支架要稳固，防止后续实验倾倒。（2 分钟）
第五步，连接浮球。把浮球通过导线、连接件固定在支架上，调整浮球悬挂的位置，浮球会跟随水面升降，浮球上浮会带动触点控制电路。（2 分钟）
第六步，测试报警器。向水杯里面缓慢加水，观察水位上升，当水位到达警戒高度，浮球上浮，装置接通电路，报警器发出声光警报。
小组观察现象：水位达到警戒水位就报警，水位下降，报警停止。
教师巡回指导，解决小组测试失败的问题，引导学生思考：为什么水位涨上来就会报警？
师生共同小结：水位上涨，浮球抬高，接通整个电路，电路导通，报警器就发出警报。
（四）探究新知 3：认识报警器中的计算思维（5 分钟）
教师提问：水位报警器没有大脑，它是怎么知道什么时候要报警的？
教师讲解：水位报警器遵循明确规则：如果水位达到警戒值，就接通电路，发出警报；如果没有达到警戒值，就保持安静。
把现实问题转化为清晰的条件判断规则，这种思考方式就是计算思维。
教师进一步讲解计算思维的思考过程：设计装置的时候，先要找准关键信息，判断什么情况属于危险，想好达到条件之后要做什么，把内容变成 “如果…… 就……” 的判断，再用实物装置实现这套规则。
拓展讲解，计算思维不只是计算机才会用到。烟感报警器、燃气报警器、红绿灯自动切换，背后都运用了计算思维，请学生试着说一说红绿灯的 “如果…… 就……” 规则，学生回答，例如 “如果红灯时间到，就切换绿灯”，巩固对概念的理解。
（五）探究新知 4：设计低水位报警器（7 分钟）
教师过渡：刚刚我们制作的是高水位报警器，水位太高报警。生活里也需要低水位报警器，它是水位低于警戒值的时候触发报警，比如水箱缺水提醒。把学到的原理用到新的场景解决新问题，就是创新。
第一步头脑风暴，小组讨论。提出要解决的问题：水位过低的时候报警。
组织学生小组头脑风暴，思考：低水位报警器要实现什么效果？浮球应该怎么工作？哪些零件可以继续使用高水位报警器套件？学生 4 人小组交流想法。（3 分钟）
第二步确定设计方案，绘制设计草图。
小组整理讨论结果，写下本组设计方案，构思画出设计简图。教师巡视点拨，引导学生思考，水位下降，浮球下落的时候，接通电路触发报警。（2 分钟）
第三步，根据图纸进行制作构思。教师提示学生，课后可以利用套件根据设计图尝试动手制作。鼓励学生大胆调整浮球位置，思考电路触点如何调整才能实现水位下降接通电路。（2 分钟）
（六）拓展：各种各样的智能报警器（3 分钟）
教师讲解，搭配传感器和芯片，报警器变得越来越智能。
展示不同智能报警器：
红外线报警器探测人体移动，实现防盗；
烟感报警器检测烟雾，预防火灾；
燃气报警器检测燃气泄漏；
温湿度报警器监控环境温湿度；
人脸识别报警器识别人脸，发现异常发出警报。
简单介绍人脸识别包含图像采集、预处理、特征提取、比对识别几个环节。让学生知道报警器应用在生活很多领域，守护我们生活安全。
（七）课堂练习，巩固新知（1 分钟）
完成课堂练习，包含四道选择题，五道判断题，学生独立完成，集体订正答案，巩固本节课知识点。
（八）课堂小结与布置作业（1 分钟）
课堂小结：引导学生回顾本节课收获，说一说学到了哪些知识，学会了什么操作，什么是计算思维。
布置作业：
1. 向家人演示自己组装的水位报警器，讲解它的工作原理。
2. 完善小组低水位报警器设计方案，有条件的同学尝试完成简易制作。
六、板书设计
11. 水位报警器
1. 原理：水位变化控制电路通断
2. 组装简易高水位报警器
3. 计算思维：如果…… 就…… 条件判断
4. 创新：设计低水位报警器
七、教学反思
本节课学生动手组装水位报警器的参与度较高，多数小组能够完成装置组装和测试，对计算思维也建立初步认知。部分小组接线环节出现接触不良，耽误实验进度，课前要提前检查套件，课堂上增加接线示范。设计低水位报警器环节部分学生思路局限，后续可以提供更多启发素材，进一步锻炼学生迁移创新能力。
7 / 7小学科学苏教版（新教材）六年级上册
第三单元第11课《水位报警器》同步练习题
一、填空题
水位报警器可以在水位太高或者______的时候，自动发出提醒，不用人一直看守。
水库、浴缸、________这些地方，都可以用到水位报警器。
水位报警器的工作规则可以写成：______水位达到危险值，______接通电路报警。
把实际问题变成清晰的判断规则来解决问题，这种思考方式叫作__________。
浮球随着水位________，可以帮助简易水位报警器感知水位高低。
二、选择题
下面哪个场景，最需要用到水位报警器？（ ）
A. 书桌看书 B. 水库蓄水 C. 骑自行车
简易高水位报警器，什么时候会发出警报？（ ）
A. 水位涨到警戒高度 B. 水全部倒完 C. 水温度变高
下列不属于智能报警器的是（ ）
A. 烟感报警器 B. 燃气报警器 C.普通塑料水杯
水位报警器能够工作，主要依靠（ ）。
A. 电路接通与断开 B. 太阳光照射 C. 风吹动
三、判断题，对的打√，错的打 ×
水位报警器可以代替人，自动监测水位情况。（ ）
低水位报警器，是水满的时候才报警。（ ）
烟感报警器背后也用到了计算思维。（ ）
组装报警器时，要先检测声光元件能不能正常工作。（ ）
只有水位报警器会使用计算思维，红绿灯不会用到。（ ）
四、简答题
想一想，如果浴缸放水，人走开没有看管，可能会发生什么麻烦？
简单说一说，什么是计算思维？举一个生活例子。
五、实践思考题
如果要做一个低水位报警器，水位低于警戒线就要报警，请简单写一写你的设计想法。
参考答案
一、填空题
太低
锅炉
如果；就
计算思维
升降（上下变化）
二、选择题
1.B 2.A 3.C 4.A
三、判断题
1.√ 2.× 3.√ 4.√ 5.×
四、简答题（参考）
水会漫出来，弄湿地面，造成漏水浪费，还可能带来安全隐患。
把实际问题变成清楚的条件、规则来解决问题就是计算思维。比如：烟感报警器，如果检测烟雾浓度太高，就报警。
五、实践思考题（参考）
利用浮球，当水位下降，浮球跟着往下落，就接通电路，让蜂鸣器发出警报。
2 / 2小学科学苏教版（新教材）六年级上册
第三单元第11课《水位报警器》课堂逐字稿
同学们，手摇卷笔刀削铅笔、骑自行车出行，都需要我们手动操作才可以工作。请大家开动脑筋想一想，如果浴缸放水，人走开忘记关闭水龙头；水库、锅炉的水位，没有人员时刻看守，会发生什么危险？
那有没有装置，不需要人一直守在旁边，水位过高或者过低的时候，可以自动提醒我们呢？
今天我们就一起来学习第 11 课《水位报警器》，认识这种可以自动提醒危险的装置。（板书课题）
同学们请看课件，我们一起来认识三种常见水位报警器。第一种是浴缸电极式水位报警器，多用于家庭场景，监测浴缸水位；第二种是水库太阳能一体化水位监测报警器，也叫山洪灾害预警水位报警器，用于户外水库河道，预防洪涝灾害；第三种是锅炉电子双色水位报警器，监测锅炉内部水位，保障工业设备安全。
接下来请大家小组思考讨论：这三种报警器分别保护我们避开什么危险？
好，哪个小组愿意来分享你们的讨论结果。
小结：不同场景的水位报警器，都是自动监测水位，出现危险水位的时候发出警报，代替人完成监测工作。
了解完真实生活里的水位报警器，接下来我们一起来动手组装简易的高水位报警器。
组装一共有六个步骤：认识零件、连接电路、检测声光元件、组装支架、连接浮球、测试报警器。
第一步，认识零件。大家看老师这里的整套实验材料，我们一起来逐一辨认电池盒、蜂鸣声光元件、塑料支架、螺丝、浮球、水杯、导线等零部件，请大家在自己的套件当中找到对应的物件。
第二步，连接电路。大家注意电路连接要点，导线接头一定要接牢，不要用力拉扯导线。请小组同学合作，把电池盒、声光报警元件进行电路对接，有接线问题可以举手示意老师。
第三步，闭合电路，检测声光元件。电路接好之后，接通电源，观察蜂鸣器是否发声，灯光是否亮起。如果没有声光反应，就排查接线、电池安装的问题，一定要保证声光元件可以正常工作。老师着重强调，必须先检测元件好坏，再进行后续组装，避免全部装好之后才发现零件损坏。
第四步，组装支架。大家使用螺丝刀，把连接件、塑料多孔板搭建出装置支架，把各个零件固定好，支架一定要稳固，防止后面实验的时候倾倒。
第五步，连接浮球。把浮球通过导线、连接件固定在支架上面，调整浮球悬挂的位置，浮球会跟随水面升降，浮球上浮就会带动触点控制电路。
第六步，测试报警器。向水杯里面缓慢加水，观察水位上升，当水位到达警戒高度，浮球上浮，装置接通电路，报警器就会发出声光警报。
大家仔细观察实验现象：水位达到警戒水位就报警，水位下降，报警就会停止。
大家在测试的时候如果遇到失败的问题，可以举手找老师。大家想一想，为什么水位涨上来就会报警？
我们一起来小结：水位上涨，浮球抬高，接通整个电路，电路导通，报警器就发出警报。
同学们，水位报警器没有大脑，它是怎么知道什么时候要报警的？
水位报警器遵循明确规则：如果水位达到警戒值，就接通电路，发出警报；如果没有达到警戒值，就保持安静。
把现实问题转化为清晰的条件判断规则，这种思考方式就是计算思维。
老师给大家讲一讲计算思维的思考过程：设计装置的时候，先要找准关键信息，判断什么情况属于危险，想好达到条件之后要做什么，把内容变成 “如果…… 就……” 的判断，再用实物装置实现这套规则。
计算思维不只是计算机才会用到。烟感报警器、燃气报警器、红绿灯自动切换，背后都运用了计算思维。那谁能试着说一说红绿灯的 “如果…… 就……” 规则？
刚刚我们制作的是高水位报警器，水位太高报警。生活里也需要低水位报警器，它是水位低于警戒值的时候触发报警，比如水箱缺水提醒。把学到的原理用到新的场景解决新问题，就是创新。
接下来我们进行头脑风暴，小组讨论。我们现在要解决的问题是：水位过低的时候报警。
请 4 人小组交流思考：低水位报警器要实现什么效果？浮球应该怎么工作？哪些零件可以继续使用高水位报警器套件？
好，时间到。请各小组整理刚刚讨论的结果，写下本组设计方案，构思画出设计简图。大家思考，水位下降，浮球下落的时候，怎样才能接通电路触发报警？
同学们课后可以利用套件，根据设计图尝试动手制作。大家可以大胆调整浮球位置，想一想电路触点要如何调整，才能够实现水位下降接通电路。
同学们，搭配传感器和芯片，报警器变得越来越智能。
我们一起来认识一些智能报警器：红外线报警器探测人体移动，实现防盗；烟感报警器检测烟雾，预防火灾；燃气报警器检测燃气泄漏；温湿度报警器监控环境温湿度；人脸识别报警器识别人脸，发现异常发出警报。
人脸识别包含图像采集、预处理、特征提取、比对识别几个环节。可以看到，报警器应用在生活很多领域，守护我们生活安全。
接下来请大家独立完成课堂练习，一共有四道选择题，五道判断题，完成之后我们集体订正答案。
好，练习我们就讲到这里。现在我们一起来回顾本节课的收获，谁来说一说，这节课你学到了哪些知识，学会了什么操作，什么是计算思维？
老师布置两个课后作业：
第一，向家人演示自己组装的水位报警器，讲解它的工作原理。
第二，完善小组低水位报警器设计方案，有条件的同学尝试完成简易制作。

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