在《小猫出题》教学中学习有趣的“创意温度”

2022-07-23 15:07薛俊峰
小学科学 2022年7期
关键词:温度传感器控件测温

薛俊峰

一、教材分析

Scratch作为一款简易图形化编程工具,近年来进入了多地的小学教材,受到了老师和学生的普遍欢迎。《小猫出题》是江苏省中小学教学研究室编著的小学五年级信息技术教材Scratch单元第10课内容。本课首次介绍变量在Scratch中的运用,主要分两个部分。第一部分是新建所需要的变量,提醒学生输入变量名称时要注意它的意义,并且添加运算符号角色,可以画出运算符号,还可以从键盘输入运算符号;第二部分是对变量进行赋值,将随机数赋给变量,并将对输入的结果与答案进行判断。

二、学情分析

本课的教学对象是小学五年级的学生,他们富有想象力、创造力,但小学阶段接触编程知识不多,缺乏对编程思维的系统认知。前期,虽然学生已学习了循环、侦测等控件,但对新知识——变量的理解掌握仍有困难。在教学过程中,老师应善于用实际案例引导学生理解变量的含义,而不能用概念束缚他们。同时由于学生电脑操作水平有差异,相关的基本操作熟练程度不一,教学时要分层教学,逐级提高,让全体学生都能参与到学习活动中来,收获编程带来的成就感。

三、设计思想

从以上对教材和学情的分析可明显感觉到,尽管Scratch知识有很强的趣味性,学生参与的热情很高,但从本课起Scratch教学的层次有明显提升,在具有信息科技学科基础性、实践性和综合性的同时,其专业性、思辨性、创新性也得以鲜明体现,尤其是跨学科学习思想深深地融入其中。为此,笔者在设计时充分考虑了以上特性,科学分析信息科技与学生已有各项知识、技能之间的联系,将科学知识中的摄氏度、华氏度及数学知识中的两种温度转化方法与“小猫出题”融合起来,设计了“创意温度”主题。同时,还将多种硬件带入课堂,通过搭建、观测、实验,让学生真切体会温度变化、温度转化中的奇妙与趣味。

四、教学目标

帮助学生理解我们所处的环境是不断变化的,可以用变量来记录这些变化中的环境数据,并学会建立变量;能够利用变量控件配合温度传感器测得实时温度,并将温度与生活实际应用结合起来,做到学以致用;通过小组合作讨论、师生问答等方式,研究判断该选择何种控件搭建脚本,对华氏温度与摄氏温度进行换算,体验结构化程序设计的思想;通过创意制作,激发学生学习编程的兴趣,让学生养成用信息科技解决生活中问题的习惯。

五、教学重点与难点

(一)重点

建立变量,运用变量测温,将温度数据进行相关转化。

(二)难点

对变量、判断、运算等控件的科学理解与运用。

六、教学准备

师生电脑,触控电子白板,小组实验主控板、温度传感器、LED灯等。

七、教学过程

(一)生活体验,自然导入

师:这几天气温变化很大,大家要注意及时增减衣物。你们有哪些方法可以了解气温情况呢?

生1:到室外感受当天的气温。

生2:通过电视、手机、广播等知道近期的温度变化。

师:了解气温的方法有很多,老师今天要介绍的方法与大家说的都不一样,是什么方法呢?瞧,这个“神器”已经放在咱们课桌上了,你们知道它是什么吗?(PPT展示温度传感器图片及简介)今天我们就把温度传感器和Scratch软件结合起来,学习有趣的“创意温度”。

设计意图:从学生日常很熟悉、感受很深的气温变化,自然引出本课将要研究的知识,并通过神秘硬件——温度传感器的展示激发学生学习探究的兴趣,为新课教学做好课堂氛围、学生心理等方面的铺垫。

(二)项目活动,探究实践

1.活动一:观察实践

师:这个神奇的温度传感器是如何测温的呢?老师通过一个小实验来演示,请你们注意观察。

请一位学生充当“书记员”,记录这个温度传感器测得的五次温度,并展示给大家看。

学生小组之间通过讨论,分析思考数值之间有什么规律,并猜想应该用什么类型的控件来记录展示数据。老师揭示控件名称——变量,并展示变量的定义。

学生根据导学案自学完成温度传感器与电脑的连接,并在Scratch中建立相应变量,遇到困难多与老师、同伴交流。老师指名请学生上台展示。

设计意图:在学生前期学习Scratch的基础上,首次用软硬件结合的形式开展研究性学习活动,拓展了学生对Scratch功能的认知。通过观察温度传感器在短时间内细微数值的变化,引导学生自主探讨得出变量控件的内涵,有效减轻了学生学习新知的难度。连接硬件、建立变量属于本节课的两个操作要点,让学生通过自学导学案、老师个别辅导、生生互助合作等方式,强化自主、合作、探究,并养成倾听与分享的好习惯。

2.活动二:赋值变量

师:你们的操作水平真棒,已完成了相关的准备。可是现在并没有温度数值显示,为什么呢?

學生继续头脑风暴,得出结论:要通过搭建脚本,将探测到的温度数据赋予变量。

设计意图:硬件与软件的联通包含物理连接和程序连接两步,缺一不可。老师用启发式提问帮助学生在操作中发现问题,并通过讨论、猜想、尝试,验证解决问题的策略,让学生在层层递进中逐步领会信息科技的严谨。

3.活动三:实时测温

师:下面开展三个小实验:现在室内环境温度多少?你的手掌温度多少?电脑屏幕前温度多少?两人一组分工测量、记录。

学生交流反馈测温中发现的问题:由于每次都是测一次显示一次,造成小组之间相同类型数值相差较大。学生思考如何提高测量的准确性,经过讨论,得出解决方案:要让温度传感器保持同一状态稳定感应并及时记录数值。

师:老师在你们实验研究的时候,对Scratch程序进行了小小的改编,确保测温数据相对稳定。(老师展示应用效果,学生思考如何设计改进。)

生:老師在脚本中加上了循环控件,提高了实时测温的精准性。(学生上台展示。)

师:我们可以通过改进程序设计流程,让测温更加科学、有效。

设计意图:操作始于需求,先布置任务让学生尝试完成,在操作中发现问题,学生通过研讨、实验予以解决处理。同时对老师的作品进行反向推理,突破难点,猜想用循环控件来达到实时精准监测的目的,有助于学生自信心的树立。这样,使知识源于主观的观察发现、探索实践,并在反复的调试中固化为学生的真正认知。

4.活动四:温度转化

师:有这么一个事例,一个人的体温为98度,但属于正常,你们知道这是为什么吗?

生:我们在科学和数学的学习中知道温度的单位有多种,其中我国常用的摄氏度(℃)和欧美部分国家常用的华氏度(℉)之间转化关系是F=1.8*C+32。上例所说的98度应该是98华氏度,实际约相当于36.7摄氏度,的确是正常体温。

师:我们使用的温度传感器测得的是摄氏温度,能不能让电脑显示出华氏温度数值呢?

学生交流讨论,在Scratch中进行程序设计,并展示效果。

设计意图:由一个小案例引出华氏温度,学生结合已有认知,交流了有关温度的相关知识,自然地参与到两种温度转化的设计之中,进一步提高了学生通过观察表面现象追寻知识实质内涵的能力,既体现了多学科融合,也让学生逐步形成数据加工处理素养。

5.活动五:小灯变色

师:看来运用Scratch编程能处理很多问题,那我们还能结合相关的软硬件设计出哪些有趣的作品呢?(学生交流讨论、反馈)请你们观察老师带来的新设计作品,思考LED小灯颜色是在什么条件下发生了变化?(温度传感器接触热水杯外壁)这需要用到哪些控件来实现?

生:我通过观察发现,温度超过一定的数值,LED小灯就会变红,反之则是蓝色的。

师:是的。那为什么会这样呢?

生:温度传感器测出来的数值再和某个设定值进行比较、判断,达到某个相对高的值,灯就显示红色,没有达到就显示蓝色。

老师引导学生如何在运算模块中添加比较大小的控件并进行赋值、判断。

设计意图:数据在应用中体现价值与生命力,本环节通过增加LED小灯及程序设计,完成了一件科技小作品,实现了温度的“可视化”。虽进入教学后半程,但该过程的科学性、趣味性、实用性都非常明显,学生的探究欲得到了更好保护与激发。

(三)归纳总结,拓展延伸

师:这节课主要掌握了哪些信息科技知识与技能?畅想一下应用今天的知识还能设计出哪些有趣又实用的创意作品?

设计意图:本环节主要是对前面各类观测、设计、操作、展评的回顾与总结,以便学生牢固掌握本课新知。同时,思维需要拓展发散,创新创造源于对生活的观察和思考。激活学生的智创思维能力,提高数字化合作与探究能力是新时代教学的要旨。

八、教学反思

本节课的核心内容是让学生理解和使用变量来编程。如何在教会学生使用变量的同时,培养学生信息科技核心素养中的“计算思维”“数字化学习与创新”等,是教者始终思考的要点。学生愿意去想、去尝试,才是一切的开端,所以教者将测温这个富有生活气息的操作作为切入点。如何测——需要传感器;测得的温度存何处——变量;怎样提高测量的准确性——加入循环控件实时测量;测得的数据应用在何处——两种温度转换、与LED小灯搭配展示提醒等。

因此,教者认为本节课有以下两个成功处:一是将测温运算贯穿整个课堂,把教学任务穿插在一系列小问题、小活动中,老师变成一位“引导者”来帮助学生发现问题,并自主讨论出解决方案,进行实践尝试,学生成为课堂的真正主体。二是任务设置由浅入深、层层递进,教者考虑到学生的接受能力、操作水平等参差不齐,为了让所有人都能收获编程带来的喜悦,课堂一开始,用前面学过的循环控件来过渡,大部分学生能够立刻想到并完成作品。同时通过小组合作的形式,打破学生之间的技术屏障,以一点带动一面、一面带动一片的合作模式,增强学生之间的合作意识和分享欲。

通过课堂教学实践,教者也感觉到在课前设计与课堂演绎中还存在缺憾。例如,对老师测温所得的数据和学生操作完成后测得的数据,没有设计一个数字化工具来记录收集、呈现展示,光靠眼睛观察判断效果不够直观明显。同时,本课容量偏大,部分环节的处理不够到位。

九、点评

本课例是笔者参加江苏省“领航杯”信息化教学能手大赛市选拔赛展示的一节公开课。该项竞赛涉及各学科,在评审选手教学基本功的同时,强调信息化、数字化方式手段在教学中的科学高效应用,以真正实现教学目标,突破教学重难点。

由此,在教学设计时,笔者深入分析了教材与学情,寻找本课与新技术、新设备的融合点,对教学资源进行了重构与精选,确立了“淡化‘小猫’角色,紧扣‘出题’核心,联系生活情境,展现创意温度”的总思路。本课的设计特色主要体现在以下三方面。

一是软硬件结合。“教”与“用”的一致性是教育的重要追求,信息科技倡导“智创”造物,单一的程序设计仅是纸上谈兵,“鼓励‘做中学’‘用中学’‘创中学’,凸显学生的主体性”是《义务教育信息科技课程标准(2022版)》提出的明确要求,本课中无论是测温数据的转化还是温度展现为不同颜色的小灯,都是学以致用在生活中的体现,也是软硬件结合教学带来的一大成果。

二是跨学科主题活动。在2022版课标中,设计“跨学科主题活动,小型系统模拟”是第三学段(5~6年级)的重要教学任务,本课安排的硬件连接、实时测温、温度转化、小灯变色等活动,既自成一体,又全方位融入数学、科学、劳技等学科知识,打通了学科间无形的壁垒,让教学的趣味性、综合性、前瞻性得到显著提升。

三是学习支架清晰。对学习支架狭义的理解是要给学生搭建“跳一跳,够得着”的平台,且这个平台应是螺旋式上升的。本课从初始的观看奇妙的测温到自行组装测温、温度转化与可视化应用,其梯度是显而易见且引人入胜的,牢牢抓住了学生的“心”,学生学习的主动性与探究性得到充分保障。纵观整节课,学生的创新力、学习力和迁移力都得到了较好的培育与提升。

诚然,如果在设计时能深入了解学生的基础,尤其是对各类硬件的操作技能了解到位,并做出合理安排,就能节约宝贵的课堂教学时间。对各类数据的收集、分析可以借助相关软件,进一步数字化、可视化。要注意探索利用信息科技手段解决问题的过程与方法,这一点教者也有体会。教学永远是一门遗憾的艺术,面对处于时代前沿的信息科技学科,我们只要积极探索、主动思考,就一定会绽放新的光彩!

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