利用Scratch傳感器板搭建智能燈系統(tǒng)

教學(xué)背景

選用Scratch傳感器板主要是基于：1.六年級學(xué)生通過一個學(xué)期的Scratch學(xué)習(xí)，有35%表現(xiàn)出非常積極的學(xué)習(xí)態(tài)度，非常喜歡通過Scratch編程完成相應(yīng)的任務(wù)及一些簡單的游戲制作；2.STEAM教學(xué)日益受到學(xué)生的喜愛，可以很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

基于以上情況，我在假期查閱了大量資料，并上網(wǎng)查找了很多教具，綜合實際應(yīng)用及價格，最終確定了運用Scratch傳感器板開展本課教學(xué)。學(xué)生可以通過傳感器板與Scratch中的角色進行很好的互動，從而大大激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。我還進行了相應(yīng)調(diào)查：78%的學(xué)生更加喜歡通過Scratch傳感器板的教學(xué)方式，11%的學(xué)生表示兩種形式都很喜歡。

教學(xué)目標

本節(jié)課的教學(xué)對象是小學(xué)六年級的學(xué)生。通過Scratch與“創(chuàng)客藝術(shù)家”課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備了一定的相關(guān)信息素養(yǎng)，為本節(jié)課的學(xué)習(xí)打下了一定的基礎(chǔ)。然而，六年級學(xué)生對生活中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用并沒有概念，所以，消除學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)的神秘感，建構(gòu)較為完善的知識結(jié)構(gòu)，是教學(xué)設(shè)計的重點。

知識與技能 1.通過感受教室環(huán)境，觀看視頻了解聲音、光線傳感器，能夠列舉常見應(yīng)用。2.通過實驗了解聲音、光線傳感器的特點和工作原理。3.能夠使用兩種傳感器搭建智能燈系統(tǒng)。

過程與方法 通過對智能燈系統(tǒng)的分析與建模，體驗分析問題、解決問題的一般過程；通過對聲音、光線傳感器探測范圍的探究實驗，體驗較為科學(xué)的實驗研究方法。

情感態(tài)度與價值觀 1.通過討論、評價日常生活中聲音、光線傳感器的典型應(yīng)用，學(xué)會評價它們的特點及其與實際生活的關(guān)系。2.通過探究實驗，產(chǎn)生學(xué)習(xí)與使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興趣。3.通過展示作品，促進創(chuàng)新思維，激發(fā)創(chuàng)新意識。

教學(xué)重點難點

教學(xué)重點：使用光線及聲音傳感器實現(xiàn)智能燈系統(tǒng)。

教學(xué)難點：了解聲音、光線傳感器的特點和工作原理。

教學(xué)準備

本課在配有智能語音提示的計算機教室進行教學(xué)，教師配備觸控一體機和iPad，學(xué)生配備Scratch plus編程環(huán)境和 Scratch傳感器板。

教學(xué)資源：視頻1.Google Home，視頻2.教師家庭中智能家居視頻。

教學(xué)過程

一、創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣

1.自動提示：學(xué)生進入教室時，聽到智能提示“進入教室，請保持安靜”。

2.觀看視頻：學(xué)生觀看生活中的智能應(yīng)用。（Google Home）

3.分析：教師引導(dǎo)學(xué)生想一想，通過視頻發(fā)現(xiàn)了什么。

學(xué)生通過對視頻中現(xiàn)象的羅列與討論梳理，發(fā)現(xiàn)所有的現(xiàn)象都需要傳感器，要求學(xué)生說說所知道的傳感器。

教師小結(jié)：應(yīng)用傳感器感知信息，經(jīng)過信息傳輸，最終實現(xiàn)對“物”的自動控制的現(xiàn)象稱為——智能化。

4.引出課題：今天我們也要通過傳感器實現(xiàn)對LED燈開關(guān)的控制——智能燈。

二、規(guī)劃設(shè)計，開拓思維

1.簡單介紹傳感器板

2.感受光線傳感器及聲音傳感器

學(xué)生將Scratch傳感器板與計算機相連，利用Scratch軟件觀察分析光線傳感器、聲音傳感器的數(shù)值與周圍環(huán)境的關(guān)系，判斷驅(qū)動智能燈開關(guān)的大致參數(shù)。

3.確立方案

（1）小組討論

①想通過（ ）傳感器控制智能燈開關(guān)？

②繪制出基本流程圖或者思維導(dǎo)圖

學(xué)生以小組為單位設(shè)計智能燈模型并繪制流程圖。

（2）方案匯報

教師在巡視中發(fā)現(xiàn)不同的方案，并利用iPad進行拍照，投影到屏幕。

預(yù)設(shè)：通過光線傳感器控制智能燈的開關(guān)；通過聲音傳感器控制智能燈的開關(guān)；通過光線、聲音傳感器同時控制智能燈的開關(guān)。

學(xué)生匯報小組討論的方案：針對投屏的照片進行方案匯報。匯報時，請小組同學(xué)將流程圖同步貼在黑板上。

（3）方案選擇

根據(jù)現(xiàn)實生活需求分析：什么情況不需要開燈？當匯報完成后就會形成三個比較完整的流程圖，以及分別利用光線、聲音及光線和聲音同時控制的方案。

（4）方案對比

學(xué)生通過聯(lián)系現(xiàn)實生活需求確定不需要開燈的情況：①機房環(huán)境光線足夠亮；②機房環(huán)境光線不夠亮，但是機房里沒人。對比黑板上兩個及iPad拍攝展示的第三方案，分析出方案三更為符合現(xiàn)實需求，并請學(xué)生到黑板上修改流程圖，完成最完善的流程圖展示。

三、自主探究，學(xué)以致用

1.程序設(shè)計

小組討論：依據(jù)流程圖，進行代碼分析。

小組匯報：需要一個“如果……那么……否則……”分支結(jié)構(gòu)，可將條件設(shè)置為光線小于某一個數(shù)值，這樣就可以通過讀取光線傳感器的值來決定是否執(zhí)行后續(xù)操作。為了保證程序的有效執(zhí)行，還需要一個重復(fù)執(zhí)行的循環(huán)結(jié)構(gòu)。

2.具體程序

教師巡視，利用iPad拍攝學(xué)生編寫的程序并進行展示。

教師巡視，利用iPad拍攝學(xué)生成功搭建智能燈模型的展示視頻，以備后續(xù)使用。

3.問題解決

列舉光線傳感器的數(shù)值與聲音傳感器的數(shù)值，有10、20、30、40、50。

學(xué)生在前期討論、觀察、分析的基礎(chǔ)上，小組逐步完善Scratch程序編寫，通過運用“觀察現(xiàn)象—發(fā)現(xiàn)問題—分析原因—嘗試解決”的方法不斷調(diào)試。

4.程序?qū)Ρ?/p>

學(xué)生通過對比三種不同的編寫方法發(fā)現(xiàn)：程序一只用了“如果……那么……”，程序二運用了“如果……那么……否則……”，程序三運用了數(shù)字與邏輯運算“如果條件一且條件二，那么……否則……”，進一步對程序代碼進行分析，得出運用數(shù)字與邏輯運算更為簡單。

四、模擬環(huán)境，調(diào)試創(chuàng)新

教師通過iPad展示學(xué)生程序及巡視發(fā)現(xiàn)，學(xué)生設(shè)置的數(shù)值各不一樣，那么在現(xiàn)實生活中，哪個數(shù)值更加貼近現(xiàn)實需要呢？

學(xué)生根據(jù)自己搭建的房子，模擬實現(xiàn)對光線的控制，并找到合適的值。

學(xué)生進行匯報：通過對樂高的實體房屋檢驗發(fā)現(xiàn)，當光線處于35～45時，感覺有些黑，需要打開燈，聲音探測時，發(fā)現(xiàn)距離較遠時不是很靈敏，將聲音設(shè)置為15。

五、總結(jié)評價，提升素養(yǎng)

通過展示錄制的視頻，進行師生評價。針對學(xué)生的作品，教師從以下幾個方面進行點評：1.記錄過程中的問題。2.怎樣解決的問題？3.最終效果怎樣？4.活動過程中小組的收獲是什么？組內(nèi)每個成員的收獲是什么？

六、回歸生活，拓展延伸

本課通過學(xué)具初步搭建了智能燈模型，課后學(xué)生們還可以進一步嘗試。最后，請學(xué)生觀看智能家居視頻，讓大家感受智能家居原來離我們并不遙遠，從而產(chǎn)生使用物聯(lián)網(wǎng)的興趣。

拓展延伸：1.嘗試和家長一起將自己的臥室進行智能化改造。2.課后閱讀《會說話的產(chǎn)品》。