六下跨學(xué)科項目3音量提示器教學(xué)設(shè)計

小達人獻禮母?！袅刻崾酒鲉卧虒W(xué)設(shè)計（一）單元基本信息學(xué)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?！袅刻崾酒鲉卧n時4課時（二）單元教學(xué)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(xué)科主題小型系統(tǒng)模擬”。主要對應(yīng)《信息科技課程標準》（2022年版）第三學(xué)段，過程與控制；對應(yīng)《科學(xué)課程標準》（2022年版）第二學(xué)段，聲音與光的傳播；對應(yīng)《數(shù)學(xué)課程標準》（2022年版）第三學(xué)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(xué)們的休憩與學(xué)習(xí)。我們能不能制作一個音量提示器，提醒同學(xué)們合理控制音量呢？在本項目中，學(xué)生需要圍繞以上驅(qū)動性問題，融合信息科技、科學(xué)、數(shù)學(xué)學(xué)科的核心知識和能力自主設(shè)計、制作音量提示器。讓學(xué)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(xué)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(zé)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(xué)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(fēng)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(xué)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(xué)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??！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?！ぴO(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?！ち私恹溈孙L(fēng)的工作原理?！ぬ骄空n間聲音強度。第1課：探究聲音與環(huán)境2.主題學(xué)情分析本項目的教學(xué)對象是6年級學(xué)生，他們已經(jīng)具有一定的科學(xué)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(xué)習(xí)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(xué)習(xí)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(xué)課程中已經(jīng)知道了聲音產(chǎn)生、傳播原理；數(shù)學(xué)課程中已經(jīng)熟練掌握了四則運算。他們通常在各學(xué)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(xué)科知識以解決實際問題的機會卻相對有限。3.教學(xué)環(huán)境多媒體教室、學(xué)具、學(xué)習(xí)單、數(shù)據(jù)線等。4.單元教學(xué)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(fēng)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(xué)、數(shù)學(xué)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(xué)習(xí)，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(zé)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(xué)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(xué)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?！睢睢睢睢睢睢睢睢畛晒麅?nèi)容內(nèi)容完整，簡明易懂。☆☆☆☆☆☆☆☆☆展示交流條理清晰，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(xué)建議首先，本項目遵循跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)模式，教材僅展示了最簡易的實踐思路，教師應(yīng)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(xué)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(zé)任感，鼓勵學(xué)生不僅要踴躍參與活動，更要主動承擔小組活動任務(wù)，在合作創(chuàng)作產(chǎn)品的過程中，培養(yǎng)解決復(fù)雜問題的能力。最后，跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)是一種解決實際問題或探索復(fù)雜議題的學(xué)習(xí)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(xué)生的豐富想象力，著力培育他們能夠迅速適應(yīng)不同環(huán)境、靈活應(yīng)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(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課是項目的第1課時，主要組織學(xué)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(xué)生思維、搭建知識框架的關(guān)鍵地位。在這個階段，學(xué)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(fēng)如何實現(xiàn)聲音信號轉(zhuǎn)換的科學(xué)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(xué)情分析學(xué)生的相關(guān)學(xué)習(xí)經(jīng)驗可能主要來自于科學(xué)課堂上習(xí)得的聲學(xué)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(xué)生對于噪聲標準的具體規(guī)定，麥克風(fēng)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(xué)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(xué)習(xí)微視頻，掌握麥克風(fēng)的基本工作原理，了解聲音信號通過麥克風(fēng)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(xué)探究與實踐操作能力。4.教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師與學(xué)生活動教學(xué)意圖觀看視頻，提出問題（一）視頻導(dǎo)入：學(xué)生觀看《課間噪音污染》視頻（見附件1）。（二）問題討論：同學(xué)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(xué)生頭腦風(fēng)暴：學(xué)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(wù)：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(wù)。（五）組建隊伍：學(xué)生依據(jù)預(yù)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(wù)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(xué)生學(xué)習(xí)與生活的影響，引起學(xué)生的共鳴和關(guān)注。激發(fā)學(xué)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。活動1：了解噪音（一）展開調(diào)查：學(xué)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(xué)習(xí)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(xué)生的探究活動，強化學(xué)生在線學(xué)習(xí)的能力。2.分享調(diào)查成果旨在鍛煉學(xué)生的表達溝通能力和團隊協(xié)作精神。同時，通過相互學(xué)習(xí)交流，共同深化對噪音相關(guān)問題的認知，促使學(xué)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(fēng)工作原理教師引導(dǎo)性提問：“同學(xué)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(xué)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(fēng)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(xué)生了解麥克風(fēng)這一聲電轉(zhuǎn)換裝置的重要性及其廣泛的應(yīng)用價值。（二）微課演示與實踐操作1.學(xué)生通過觀看視頻（見附件5），了解學(xué)具上的麥克風(fēng)位置及測試音量強度的步驟。2.學(xué)生有序地打開學(xué)具，依據(jù)微課中的操作步驟，結(jié)合科學(xué)課程中所學(xué)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(dǎo)性提問引入本項目重要的傳感器——麥克風(fēng)。2.采用微課講解的形式，生動直觀地向?qū)W生展示了學(xué)具上麥克風(fēng)的構(gòu)造、功能及其具體操作方法，不僅加深了學(xué)生對麥克風(fēng)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(dǎo)學(xué)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(xué)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(xué)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(dǎo)性的思考與討論活動，啟發(fā)學(xué)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(xué)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(xué)知識應(yīng)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(fēng)了解、運用麥克風(fēng)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(xué)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(xué)內(nèi)容分析在本課時為項目的第2課時，學(xué)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(dǎo)學(xué)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(yīng)的邏輯結(jié)構(gòu)。注重引導(dǎo)學(xué)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(xué)生綜合運用知識解決實際問題的思維習(xí)慣和創(chuàng)新思維。2.課時學(xué)情分析學(xué)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(xué)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(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師與學(xué)生活動教學(xué)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(xué)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(xué)生的匯報成果加以補充說明，引導(dǎo)學(xué)生維護課間文明，肯定學(xué)生測試數(shù)據(jù)的科學(xué)性、嚴謹性、主動性。1.通過回顧上節(jié)探究活動，使學(xué)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(xué)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(xué)性和有效性。同時也幫助學(xué)生形成積極維護課間文明環(huán)境的意識?；顒?：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(yīng)用場景。在此過程中，教師引導(dǎo)各組分析閾值特點與實際應(yīng)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(xué)生進行討論：要設(shè)計一個反應(yīng)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(xué)生導(dǎo)論過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生從提示音閾值、輸出方式、放置位置等方面進行考慮。2.學(xué)生以小組為單位，基于實證數(shù)據(jù)、實際需求、學(xué)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(yīng)用場景，為學(xué)生提供跨學(xué)科解決問題的背景知識。2.引導(dǎo)學(xué)生將結(jié)合實際需求，跨學(xué)科應(yīng)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(xué)科素養(yǎng)。引導(dǎo)學(xué)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(xué)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(xué)生學(xué)會基于實證數(shù)據(jù)、實際需求、學(xué)科知識做恰當?shù)臎Q策，同時提升其邏輯分析與表達能力?；顒?：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(dǎo)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(xué)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(dǎo)學(xué)生借助流程圖，將復(fù)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(xué)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(xué)內(nèi)容分析本課時為項目的第3-4課時，學(xué)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(dǎo)學(xué)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(xué)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(zé)任。2.課時學(xué)情分析學(xué)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(xué)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(xué)生條理清晰、自信大方表達能力。3.通過項目學(xué)習(xí)，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(zé)任意識。4.教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師與學(xué)生活動教學(xué)意圖回顧教師帶領(lǐng)學(xué)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(xué)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(yīng)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(fù)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(xué)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(xué)生以小組為單位，優(yōu)化改進設(shè)計。教師組織、指導(dǎo)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?？梢允羌稍谥骺仄魃系妮敵鲈O(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