“创客造物之‘数字’直尺”教学设计

王鑫

黑教版信息技术教材新增了创客造物系列课程。本课选自第三章《创客造物》第12课《数字“直尺”》，以数字“直尺”项目学习为明线，以科学探究的七个环节为暗线，要求学生在理解超声波测距的原理后，进行硬件结构的搭建，辅以半成品的教具组件，让学生体验创客造物的乐趣。

教学目标

知识与技能：能够理解超声波测距模块的工作方式；了解数字“直尺”测量系统的构成；学会拼装数字“直尺”并能够完成简单的调试。

过程与方法：运用小组合作、任务驱动等方式，结合“互联网+”技术，学生快乐拼装“数字”直尺，初步感知创客造物的魅力。

情感、态度与价值观：学生利用微课和APP获取、鉴别、使用信息的过程，也是主动适应“互联网+”社会信息化发展趋势，培养学生数字化生存能力的过程；通过拼装数字“直尺”的过程，逐步养成敢于“创”，大胆“创”的精神，进一步培养学生的科学探究精神。

教学重点与难点

超声波测距模块和数码管模块的知识；数字“直尺”的拼装；超声波测距模块的理解；数字“直尺”测量系统的测距测试。

学情分析与教学环境

教学对象是初中一年级的学生，已有了一定的信息素养，喜欢探究活动，在“互联网+”学习环境下引导学生进行创客造物，激发学习兴趣和探索的激情。

我校数字化交互教室内WiFi覆盖，设有希沃平板、电子书包等设施，为学生网络交互学习提供了技术设备上的支撑条件。

教学过程

1.设计思想

笔者将数字“直尺”学习的项目学习分解为五个子项目，分别是：【学一学】超声波测距模块的工作原理；【认一认】“数字”直尺测量系统的硬件；【拼一拼】“数字”直尺测量系统的结构搭建；【测一测】“数字”直尺测距离；【说一说】“数字”直尺测距离的应用前景。五个子项目逐一学习，整个过程先让学生探究科学原理，然后布置学生进行小组活动，完成制定计划、动手实验、调试、收集数据，最后得出结论。

2.教学环节

（1）走近数字“直尺”

①设疑。问题1：测量书本、自己的腰围、黑板等选择什么样的测量工具？学生回答对应的测量工具。问题2：用什么来测量正在行驶的两辆汽车之间的距离？学生纷纷做出猜想，教师揭示：利用此装置（数字“直尺”）可以实现非接触的测距。

②感知。请两名学生模拟正在行驶的小车，随着两名学生间距的变化，观察数字“直尺”的数码管的变化情况，感知“数字”直尺可以实现非接触的测距。

（2）探秘数字“直尺”

【學一学】数字“直尺”测量系统中超声波测距模块的工作原理。

启发学生思考，蝙蝠视力很差，而且是高度近视，但是在夜间可以轻松地捕食，靠的是什么？学生会想到“超声波”。超声波是什么？有什么功能？超声波测距模块的工作原理是什么？让学生向咪咕灵犀（APP）发问，2分钟后把搜索到的结果整理回答。

媒体作用：咪咕灵犀的语音识别技术，可以把学生输入的音频转为文字，并在互联网上搜索以播报的形式反馈出来，实现轻松网络搜索。

【认一认】数字“直尺”测量系统的硬件。

以小组合作的形式，结合教材，认一认测量系统的各个组成硬件，都有什么作用？学生发言说出主要硬件，即主控板、超声波测距模块、数码管、外壳以及电池的功能。

（3）搭建数字“直尺”

【拼一拼】数字“直尺”测量系统的结构搭建。

测硬件：在进行正式的结构搭建之前，在主控板上试连接各个模块以及接口，确保电路是通路，各模块均可正常工作。请学生回答这一步的必要性。

结构搭建：要求在25分钟内完成搭建，可利用的资源有教材、微课、网络等。采用小组比赛制，要求小组先明确分工，制定计划，讨论组装方案。

规则：将拼装过程中出现的问题反馈到小组活动表（表1）上，帮其解答的小组加分，或者写出有价值的注意事项均可加分，得分多的小组获胜。获胜组参加“幸运”转盘大抽奖。

（4）测试数字“直尺”

【测一测】数字“直尺”测距离。

测试方案：用超声波测距模块探头一侧正对障碍物，移动超声波测距模块，反复靠近，远离障碍物，观察数码管模块数据是否合理。在实验中找出以下两个问题的答案。

问题1：数码管模块显示的数字单位是什么？

问题2：“数字”直尺可以测出的最短距离和最长距离分别是多少？作为结论记录在表2中。

结论：

教师查看实验数据表，对发现的问题及时解决，分享学生探究成果。

（5）应用数字“直尺”

【说一说】数字“直尺”测距离的前景。

启发学生思考超声波测距模块在生活、学习、工业等方面的应用以及是否有需要改进的地方。

（6）回首数字“直尺”

教师引导学生从多角度谈收获，梳理本节课所学。学生谈收获、感悟。最后，教师提示学生平时多读书、多积累、多思考、多实践，成为出色的创客。

教学反思

本节课学生围绕数字“直尺”这个项目学习，充分选择和利用各种学习资源，在玩中学，在学中做，在做中“创”，整节课学生沉浸在探索研究的乐趣中，体验了与同学合作奋战的那份欢愉和搭建结构带来的成就感。小创客有大梦想，在学生谈应用环节，有的学生说：可以将数字“直尺”安装在爷爷的拐杖上，遇到障碍物前发出声音提示。这也是创客教育的意义所在，解决生活中的实际问题。

作者单位：黑龙江大庆市新潮学校