黄萍萍   浙江省温州市平阳县水头镇第五小学教师。温州市教坛中坚、学科骨干教师，平阳县学科课堂教学一等奖获得者，指导的学生在各类比赛中获奖。

李敦勇   浙江省温州市平阳县新纪元双语学校教师。全国青少年电子信息智能创新大赛优秀指导师，指导的学生在各级比赛中获得一等奖奖项。撰写的《设计一个智能家居模型》等多篇案例在《中国信息技术教育》刊物上发表。

教学背景
 

“我们的小缆车”是教科版科学五年级上册第四单元第一课时的内容，主要研究拉力大小与小车的运动之间的关系。通过本课学习，学生能理解物体重力的产生，垫圈重力与小车所受拉力的转换，以及拉力大小和小车运动快慢的关系。但在原型实验中，学生需要用秒表测量小车每次从起点到终点用的时间，记录每次实验的数据，而秒表计时可能存在误差问题。另外，实验结束时需要汇集全班各小组的数据，观察分析规律，消耗不少时间，导致研讨时间不够。通过开源硬件和物联网技术简化实验操作，可以很好地解决这些问题，使实验数据更为准确、直观，更容易分析。

教学目标
 

知识与技能 了解重力是物体由于地球吸引而受到的向下的拉力；知道一定的拉力能够使静止的小车运动起来，拉力越大，小车运动得越快。
 

过程与方法 安装用重力拉动的小车；制订研究计划，做拉力大小与小车运动快慢关系的实验；用实验数据验证自己的推测。
 

情感态度与价值观 注重获取证据，用证据来证明观点。
 

教学重点与难点
 

教学重点 拉力大小与小车运动速度快慢关系的实验设计与实施。

教学难点 用实验数据验证推测。

教学准备

一、材料准备
 

掌控板1个，N+百灵鸽扩展板1个，数字大按钮模块3个，数字防跌落传感器2个，小车1个，椴木板和棉线若干。

二、制作实验平台
 

利用LaserMaker软件设计出整个实验平台。然后用激光切割机切割好椴木板，随后将各种材料进行组装，组装后如图1。其中，连接硬件时，起点（防跌落传感器）接P7引脚，终点（防跌落传感器）接P16引脚，红色按钮接P0引脚，白色按钮接P2引脚，黄色按钮接P13引脚。

三、编写硬件程序

硬件程序实现的主要功能如图2，详细程序可扫描右侧实验硬件程序二维码获取。

教学过程
 

一、谈话导入
 

师：生活中我们会用到许多交通工具，请同学们思考下面这几种交通工具是靠什么动力前进的。（课件出示自行车、电瓶车、轿车、马车等图片）
 

生：自行车靠人力，电瓶车靠电力，轿车靠动力（有可能说汽油给发动机动力，带动汽车前进），马车靠马的拉力。
 

师：车可以靠不同的动力前进，而缆车是被钢缆绳拉着前进的，它可以很轻松地爬上陡坡，是一种很有特色的交通工具。今天这节课我们就一起来研究小缆车的运动。

二、认识重力
 

教师直接出示一辆小缆车，提问学生：用什么方法，可以让小缆车动起来？
 

生：可以拉动或者推动小缆车。

师：这里有一些铁垫圈（多准备一点），你能用这个让小车动起来吗？需要用几个？

学生猜测：1个、2个……
 

教师演示实验，学生观察。
 

师：请你们思考一下，是什么力量使小缆车运动起来的呢？

教师介绍重力的概念：物体这种向下的力，我们把它叫作重力。我们的小缆车正是因垫圈所受到的重力通过绳的牵引转化为拉力，才运动起来的。
 

三、探究拉力大小与小缆车运动的关系

（一）实验猜测与假设
 

师：刚才我们用拉力让小车运动起来了，那怎样做才能让小车运动得更快呢？请同学们猜测一下，拉力大小与小车的运动速度快慢有什么关系？
 

学生猜测：拉力大，速度快；拉力小，速度慢。

（二）制订实验计划
 

为了保证实验顺利进行，在实验前，教师应安排学生小组合作，制订合适的实验计划，以保证后期能够有序高效地完成实验。教师可以找2~3组汇报研究计划，并指出优点和不足，然后出示完整的研究计划。
 

教师出示实验器材，演示器材使用方法，下发实验记录单。

（三）实验实施与验证
 

学生分组实验，做好实验记录，教师巡视指导。
 

1.编写数据呈现程序

开始实验后，电脑端先在Mind+舞台上利用画笔功能绘制出坐标轴，横坐标为实验次数，纵坐标为时间（程序如图3）。分别创建“实验次数”“时间”“垫圈个数”等角色，当实验硬件平台每次测得结果后，电脑端将从SIoT服务器上订阅消息，然后进行分析，得出实验次数、时间、垫圈个数等数据（如果垫圈个数与上次实验不一样，将最新的个数显示在舞台指定位置），然后以拆线图的形式展现在舞台上。“垫圈个数”角色程序如图4。

2.实验验证展示
 

在电脑端单击“开始”按钮，开始实验操作，同时舞台界面画好坐标系。学生通过按钮，选择垫圈个数，按红色按钮开始实验，将小车移至起点，然后放开，小车在垫圈的拉力作用下移至终点。同时，实验数据在等待时间内通过SIoT平台发送至电脑端，然后电脑根据所订阅到的信息进行拆线的绘制。每种垫圈数重复实验3次。重复上一步操作完成3种垫圈个数的实验，最终结果如图5。

3.实验总结

学生分析实验数据，讨论交流实验心得，汇报实验结果，得出结论。

教学反思
 

本次实验通过开源硬件和物联网技术来实现，提高了实验的准确性，同时生成的可视化数据，让结果呈现得一目了然。可见开源硬件不仅可以创作出一些创意的作品，同时也可与科学实验进行整合，从而使实验数据更为准确、直观，更容易分析。
 

（本课件由DF创客社区推荐）