六年级信息科技项目化教学实施探索

【摘 要】随着新课标的颁布，以及基于核心素养的课程设置，项目的设计如何与学科内容相融合，如何在项目中融合知识与技能，尤其是基于核心素养培养的项目化学习模式如何开展具体的实践研究等，成为一股热潮。在六年级信息科技教学过程中，采用项目化教学形式可以让学生在真实的学习情境中发现问题、查找资料、规划设计问题解决方案、解决问题，并将学习结果以项目的形式呈现与分享，促进学生信息科技核心素养的提升。

【关键词】信息科技 项目化教学 核心素养

项目化学习是学生在真实而富有吸引力的情境中，展开对复杂真实问题的探究，也是设计、规划、实施项目任务并将成果共享，最终实现认知和理解问题、培养高阶思维能力的过程。夏雪梅老师指出，项目化学习不仅要聚焦学科知识，还要在解决问题中联系不同学科、联系学科与生活、联系学科与人际交往。而项目化学习活动以其高情境性、高参与度、高协作性等特征给人工智能的开展提供了方法支撑。因此，在小学信息科技中开展项目化教学具有非常重要的实践意义。下面笔者以“传感器与感知系统”第二课时“超声波传感器”一课的教学为例，谈谈自己的探索和思考。

一、背景分析

六年级信息科技的内容主要包括机器人技术、物联网技术和人工智能技术的基本概念、体验应用，侧重于生活中的机器人、物联网，以及人工智能体验感悟和应用。学生在学习过程中能够接触、了解和体验机器人技术、物联网技术和人工智能技术，关注过程与控制，可以初步利用自主可控技术，构建过程与控制系统。超声波传感器是硬件使用的一部分，在生活中应用非常广泛，但是学生常见的超声波的应用有一定的局限性，亲身体验过超声波应用的学生很少，或者是体验过却不知道那就是超声波，关于超声波传感器的应用也是一知半解。到底超声波传感器在我们生活中的应用有哪些呢？

课前分好小组，在学生体验的基础上，用项目化学习的方式让学生了解为什么要安装倒车雷达。在解决倒车隐患的过程中，帮助学生了解超声波的工作原理，了解超声波传感器，并且以设计不同的倒车雷达系统作品的形式进行展示，提升学生的信息意识，培养学生分析问题、解决问题的能力和综合实践能力等。

二、教学过程

1.生活情境驱动，引发思考

教师播放“倒车”视频。

师：同学们看完“倒车”视频后，谁能说一下，为什么视频中的车辆在倒车时会发出警报的声音呢？为什么设计车时要有这个功能？

（学生思考交流、分析。）

师（总结）：因为超声波传感器感应到后面的障碍物，发出警报声，这一功能是为了防撞、为了安全。

师：有哪名同学见过超声波传感器？

学生讨论交流生活中见到的超声波传感器的形状。

师：你说得非常形象，超声波传感器有两只小眼睛，分别叫发射器和接收器，它们和控制部分一起组成了超声波传感器。

师：那么，你能说说倒车雷达中的超声波传感器的工作原理吗？

生：发射一道声波，声波接触到障碍物，会反弹回来，被接收器收到，就会发出警报声。

师（出示课题）：认识超声波传感器。

师：今天我们一起认识超声波传感器，了解车上的倒车雷达，并设计具有智能化、人性化的倒车雷达。

【评析】机器人技术、物联网技术和人工智能技术中涉及生活中一些常用的传感器，如红外探测器、超声波传感器、光敏感知、温度传感器等。这些传感器在学生的真实生活中的不同领域被广泛应用。对于传感器的功能原理及在生活中各领域各场景的应用，学生并不熟悉。教师引导学生进行项目化学习，选择学生熟悉的生活情境—“倒车情境”，确定项目化学习主线，对接问题驱动，刺激学生的感官，引导学生快速进入学习状态。

2.项目任务分层，促进探究

教师出示两张不同超声波传感器的图片。

师：这两个都是超声波传感器，虽然外观有点不一样，但它们的组成部分都是一样的。今天我们要使用的就是这个黑色的，大家可以打开器材盒，拿出来看一看。

师（出示任务）：请对照管脚说明书，把超声波传感器与主控板连接好（每个品牌的超声波管脚设置不一样，可以根据说明书来设置）。

学生按照管脚连接说明书连接管脚。

师：连接好的举起来给老师看一看。大家做得非常棒，接下来就让我们一起来体验一下超声波传感器测距吧。

学生打开编程软件Mixly，找到超声波传感器模块。

师：找到的同学思考并与同桌讨论，怎么才能知道你的超声波测到的距离呢？

生：超声波发射器发射声波，声波接触到障碍物后会反弹回来，被接收器收到。空气中的声速已知，通过比较收、发声波的时间差就可以计算出与障碍物的距离。

师：那怎么可以看到超声波测得的距离呢？

学生思考并讨论。

师：我们可以通过串口监视器，来看到测得的距离。串口监视器，串口是一种扩展接口，可以进行主控板和电脑之间的数据传输，把主控板上超声波测到的距离传输到电脑上，然后通过串口打印，显示在监视器上。

师（出示任务）：你们找一找串口模块，并试一试，用超声波测量3段不同距离的障碍物，并记录下串口监视器的数据。

教师分发作为障碍物的木板，由学生操作。

师：你们是怎么测量的？

生1：我们组是把障碍物木板放在随机位置。

师：你们是随机测的。

生2：我们组是用障碍物木板由远到近测量的。

师：原来你们是从远到近测的。那你们测到的最大距离是多少？

生1：1200 mm。

生2：300 mm。

师：你有没有试一下，我们这个超声波传感器可以测到的最大距离是多少？

生：1200 mm。

师：我们这个超声波传感器可以测到的最大距离是1200mm。当然不同型号功率的，最大距离也会不一样。

教师出示8辆手工制作的小车。

师（出示任务）：接下来我们也来制作一个倒车雷达。这8辆手工制作的小车，还没有安装倒车雷达，需要你们帮忙给它们设计智能化、人性化的倒车雷达并安装上，消除安全隐患。

师：你会怎样设计小车上的倒车雷达呢？

学生小组讨论。

生1：如果超声波测距小于100 mm，蜂鸣器就响。

生2：如果超声波测距小于500 mm，蜂鸣器就响一声；如果超声波测距小于300 mm，蜂鸣器就连续响两声；如果超声波测距小于100 mm，就持续响。

教师总结并把学生的回答通过流程图进行展示。

师：那程序应该怎么写呢？

生：用3个“如果……那么……”。

师：有了设计思路，大家赶紧动起来吧。（出示任务）设计倒车雷达的程序，测试并且完善程序，小组分工把超声波安装到小车上。

学生小组设计，分工完成各组的倒车雷达，教师巡视，并将学生写的程序拍照上传到QQ上，供其他学生学习。

【评析】以设计“倒车雷达”为项目主线，围绕项目分层设计任务，让学生在了解超声波测距的基础上体验超声波测距。测距的过程中，蕴含了科学学科方法和学科思维。体验过后，再让学生设计各组的倒车雷达，教师用流程图的方式帮助学生梳理流程。这样教学，让学生有了切身的体验，降低了学生完成任务的难度。

3.项目展示分享，相互点评

师：大家做得差不多了，哪个组来秀一秀你们的倒车雷达？展示的时候，请对照程序，1人介绍设计，1人介绍程序，程序和设计同步，2人进行演示。最后看看你们组能得几颗星，见表1。

表1   评价标准

师：第1组，请上台展示，其他组做好点评准备。

组1展示：我们组设计的小车倒车雷达是当传感器距离障碍物大于150 mm且小于300 mm时，发出滴滴滴三短声；当传感器距离障碍物小于150 mm时，发出滴一长声，并且倒车灯持续闪烁。蜂鸣器发出的声音不仅可以提醒司机，还可以提醒路人；倒车灯的闪烁，是双重提醒，提醒路人避让，同时也可以提醒聋哑人。

师：组1的设计很人性化，还考虑到了聋哑人，哪个同学来对他们进行整体的点评？请组3的代表来点评。

学生点评，小组根据点评进行作品完善。

【评析】学生把项目以作品的形式表现出来，并在作品完成后，进行小组交流分享，交流本组的方案设计、制作过程，展示本组的项目结果。组与组之间相互评价，给学生提供项目化学习评价支架，引导学生从语言表达、思维表现、小组合作，以及作品完成度方面进行多方面的评价。学生在成就感满满的同时，语言表达、小组合作等综合素养也得到提升。

4.项目提升拓展，总结回顾

教师播放《超声波传感器的应用》的视频。

师：刚刚我们一起通过分析功能、设计程序、实物模拟，制作了倒车雷达。其实，超声波的本领可大着呢，我们一起来看一看。请你们看视频后说说在我们生活中还有哪些地方用到了超声波传感器。

学生观看视频，交流并得出，在生活中超声波传感器还用于测量水位、医院超声检查、无人驾驶车等方面。

师（布置作业）：你还能用超声波传感器做出哪些为我们学习生活服务的、有意义的作品吗？

学生讨论。

师：今天同学们通过积极思考、小组合作探究，认识了超声波传感器，并且设计制作了各种各样的含有倒车雷达功能的小车。同学们还想出了很多有创意的超声波传感器的作品。你们的想象力和创新力是无穷的，以后遇到问题，都可以像今天这样去一步一步解决。

【评析】项目化学习最重要的价值是对问题持续不断地探索，这是学习的本质。在倒车雷达设计完成后，教师可以将问题延伸，探求超声波传感器的其他用途，通过视频，创造条件激发学生进行“超声波传感器综合应用”作业设计，激活了学生相关的知识储备，促进学生形成可迁移的思维方式。

三、教学反思

通过实践探索和思考，笔者认为在小学六年级信息科技课程中实施项目化教学，有利于促使学生对知识的理解和对知识的综合运用，很大程度上提高了学生学习的积极性，促进了学生积极思考、团队协作、动手实践、解决实际问题，在完成项目的同时突破原有思维的限制。

项目化学习是学与教方式的变革。项目化学习的模式为小学信息科技教学的开展提供了支架，通过设置项目化学习的驱动性问题，寻找学科与真实世界的交织点，给学生以真实的情境和真实的挑战，让学生在真实的情境中感悟体验人工智能，综合运用多学科知识将项目成果以作品的形式表达出来。如“超声波传感器”这课从生活实例出发，用设计倒车雷达解决倒车安全隐患作为项目主线，贯穿整个项目化学习过程，简单形象地让学生认识超声波传感器。让学生在情境中充分体验及应用超声波传感器，通过作品的形式展示项目化学习的成果，最后将项目化学习延伸，激发学生对问题持续不断的探索。

六年级信息科技教学目标指向培养学生的信息素养和高阶思维。实施项目化教学时，教师需要基于课程标准，以课程理念为引领，结合不同内容模块要求，梳理提炼知识，让知识结构化。注意避开那些只看结果不看过程的浅项目化学习、只动手不动脑的纯低阶思维项目设计，注意收集项目化学习的资源，进行项目化学习的科学评价，真正发挥项目化学习的作用。

【参考文献】

[1]夏雪梅.项目化学习设计[M].北京：教育科学出版社，2020.

[2]谢忠新，曹杨璐，李盈.中小学人工智能课程内容设计探究[J].中国电化教育，2019（4）.