魏丹丹   天津市滨海新区塘沽渤海石油第二中学信息技术教师。曾多次参加“一师一优课、一课一名师”、双优课、信息技术整合课等比赛，并获得市、区级奖项。撰写的教学案例获得市级奖项，辅导学生参加信息技术创新比赛获国家级奖项。在学校开展创客社团和校本课程研发，并多次做区级示范课。

学习背景
 

随着智能家居时代的到来，各种智能小家电层出不穷。本项目利用超声波传感器，制作一个迎宾器/报警器装置，在此过程中，让学生感受智能设备的特点，揭开其神秘面纱，对超声波传感器的应用有更深刻的认识。

本课项目的教学对象是七年级学生，他们已有学习Scratch编程的基础和经验，能根据自己的想法创作简单的程序实例，为STEAM项目教学奠定了良好的基础。但本课项目是学生初次接触传感器，并利用超声波传感器进行迎宾器/报警器设计及编程。在教学中，教师应注重兴趣的启蒙和培养，并以趣味性的练习、富有引导性的教学语言、明白流畅的教学思路调动学生的情感，逐步建立程序的逻辑思维模式，促进学生对算法和程序设计的理解。

教学目标
 

1.通过了解传感器，能够正确搭建硬件，实现其功能。

2.通过自主探究和小组合作，了解选择合适的传感器和程序结构解决实际问题，了解项目学习的一般过程。
 

3.通过问题的分析与解决，帮助学生克服畏难情绪，培养学生动手能力和科学探索精神。

教学重点与难点
 

教学重点：使用超声波传感器，正确搭建硬件。
 

教学难点：通过自主探究和小组合作，了解选择合适的传感器和程序结构解决实际问题。

教学过程
 

一、激趣导入，揭示项目主题

1.温故知新
 

教师出示课件，展示学生在前几次课中设计的流水灯等项目作品（如图1），引导学生回忆并总结前面学过的内容，例如mbot主控板、LED点阵屏、顺序结构、循环结构等。

2.揭示项目主题

师：机器人最吸引人的地方是什么？
 

学生思考，结合生活实际回答。
 

师：对，是和人类或外界环境的交流。
 

教师出示项目课题“迎宾器/报警器设计”，并下发项目计划书。学生明确本次项目主题，着手填写项目计划书。
 

二、项目需求分析

1.生活中的迎宾器/报警器
 

师：大家在生活中见过迎宾器和报警器吗？在哪里见到的？

生：超市、商场……
 

教师进行补充，随后播放动画，更生动形象地展示迎宾器和报警器的工作过程。

师：请同学们尝试用自然语言描述迎宾器和报警器的工作过程。

2.项目需求分析
 

教师根据学生的自然语言描述归纳总结，并以图示的形式展示出来。（如表1）

学生观看课件，并思考：需要搭建哪些硬件？结合前几次课学习内容，思考本次项目如何实施。
 

师：表格中红字部分如何实现？如何判断“有顾客进门”呢？请同学们观察已下发的mbot机器人，我们还需要什么器件来实现这一功能？
 

学生以小组为单位，观察已下发的硬件组成，讨论思考是否还缺少关键器件。

三、项目规划
 

1.认识传感器
 

教师展示科学机器人套装器件图，询问学生：哪些器件我们还不熟悉？（如图2）学生观看科学机器人套装器件图，并思考。

师：机器人千差万别，但是其系统组成却都是一样的，通常由控制器、执行系统、传感器等部分构成。机器人要像人一样能识别环境，必须具有帮助机器人获取外部信息的传感器。传感器是一种信息检测装置，它能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

2.了解传感器
 

教师展示几种常见传感器，以及各自的用途。如：超声波传感器、气体传感器、光线传感器、火焰传感器、温湿度传感器等。学生观看课件，了解常见的传感器用途。

师：在本次项目中该选用哪一种传感器呢？

学生思考回答，教师最终引导得出——超声波传感器。
 

3.使用传感器
 

教师下发超声波传感器。学生以小组为单位，将超声波传感器组装到合适位置，并连好接口。

【任务一】实时显示超声波传感器数值
 

具体要求：
 

在mBlock中编写程序，让熊猫实时读出超声波传感器的数值。（如图3）

学生尝试使用超声波传感器，完成任务一。教师巡视指导，解决学生在实际操作中遇到的软硬件问题。

师生共同归纳要点：实时显示、循环结构。注意传感器的接口和软硬件要一致，串口要连接上。
 

【任务二】完成迎宾器/报警器设计的流程图
 

具体要求：
 

为提高积极性，前6组设计迎宾器，后6组设计报警器。学生根据各组项目设计，完成流程图设计，为项目实施做准备。（如图4）

教师总结：除了在硬件上选用了超声波传感器，在程序设计中也要用分支结构，在不同的条件下，选择不同的分支。
 

四、项目实施
 

1.填写项目计划书，小组分工合作
 

小组成员填写表格，由硬件搭建过渡到程序设计。将整个项目细化为几个小任务，分而治之，逐步求精。如针对“发出悦耳声音”功能，在程序设计中通过播放不同音调来实现。（如表2）

2.在线调试

思考问题：（1）程序执行是否达到预期效果？为什么？（2）程序是否可以简化？（3）如何设计双向迎宾器，即做到进门迎宾、出门送客？
 

学生根据问题在线调试程序，不断调试，达到小组预期目标，得出答案。

3.离线调试
 

学生本组程序在线调试基本达到预期目标后，可上传程序至主控板，进行离线调试，优化程序。
教师巡视，并及时发现问题，给予引导解答。
 

五、项目总结及展示
 

教师请学生展示小组作品，出示小组操作过程中遇到的问题与解决办法，着重介绍本组项目亮点，并将本组在完成项目过程中未解决的问题和新的想法提出来，全班进行讨论。
 

实践反思
 

本节课是基于STEAM项目教学实践课，采用项目学习法，利用交互式白板、交互式评价系统等信息技术手段完成迎宾器/报警器这一项目，旨在让学生通过项目学习理解创客的含义，养成不断努力将创意变为现实的创客精神，体验从创意想法到完成作品的喜悦。

在项目活动过程中，学生获得的不仅是信息技术的知识与技能，更是一种独特思考和解决问题的方式——计算思维。通过培养计算思维，让学生更深入地理解解决问题的过程。学生面对一堆硬件不知道如何能让其组合成一个迎宾器/报警器，教师就要不断引导学生将看似复杂的问题分解成多个易于管理解决的小问题；并对这些小问题单独处理，通过程序的调整或硬件的调整，不断完善，解决每个小问题，最终完成整个项目。实践过程激发了学生参与的热情，并且让学生亲身经历、感受到了开源硬件在生活中的应用。