2024年4月6日发(作者：鄢天青)
关于设计STEM模式下中学科技课5I教学案例-Arduino磁力报警器
发布时间：2022-04-22T09:17:48.634Z 来源：《中国科技信息》2022年2期 作者： 郑诚、姜浪、龚婷
[导读] 本人也同时申请了一个省级课题AH2020135，根据孩子的实际情况设计了基于STEM模式下的5I教学法。
郑诚、姜浪、龚婷
马鞍山市和县中学 安徽 马鞍山 238200
目前，中学科技类课程在双减的大背景下，越来越受到同学和家长们的欢迎，马鞍山市和县中学一直致力与这方面的研究与开放，本
人也同时申请了一个省级课题AH2020135，根据孩子的实际情况设计了基于STEM模式下的5I教学法。
学科融合的STEM模式下设计的5I，什么是5I呢？I THINK，提出问题&作出假设；I EXPLORE，探究；I PRACTICE，实践练习；I
SUMMERIZE
讨论与总结；I MIGRATE迁移与拓展，在教学案例的设计过程中确定清楚这五点，下面具体请看我设计的磁力报警器的设计。
第一、设计进行教学内容的分析
熟悉 Arduino 硬件的干簧管感应模块应用 Arduino UNO 板和扩展板的程序编写。掌握如何利用干簧管控制电路开闭。
培养学生正确的思维，掌握分析问题的方法，学习使用 Arduino 硬件。
STEAM 标签：
S：干簧管传感器的认识
T：模块的连接
E：完成装置后的应用
M： 逻辑思维
第二、确定教学目标及重难点
1. 知识与技能：
1）了解 Arduino 硬件中的蜂鸣器模块、干簧管传感器模块；
2）了解和应用 Arduino 程序中的逻辑语言；
3）了解并且掌握逻辑分析法。
2.过程与方法：通过练习 Arduino 的程序编写，完成防盗装置的制作， 来学习和使用不同传感器。
3.情感态度价值观：培养学生善于发现生活中的科学，激发学习兴趣
第三、学情分析
课程适用于学习过一年的 Scratch 初级课程。可以熟练应用 Scratch 中的程序语言，并且能独立完成 Scratch 简单互动游戏编程。且学习
能力较强，思维具有一定的独立性。该年龄段的学生已经具备了学习新知识的能力，具备一定的分析思考能力，也具备很强的动手能力。
此阶段的学生在知识储备上已经对常见的力有一定的的认识。课程在此基础上对 课堂知识进行应用，同时引发新的思考，供学生去探
索，课程基于学生的认知做更加深入的探索与学习。
接下来教学过程中重点设计5I教学法。
一、I THINK，提出问题&作出假设
随着时代的发展，人们的生活越来越便捷，你能说一你身边的变化吗？
1.火车→高铁
2.语音通话→视频通话
3.钥匙→指纹解锁
我们的衣食住行都更加智能和舒适，比如我们再商场购物时，顾客可以自主选购、试穿，那老板是怎么保证物品不丢失的呢？
这里的设计思路是创设情境，引入课程主题通过游戏，引出分析法和程序 编写。
二、I EXPLORE，探究
商场衣物上都会安装磁扣，如果我们制作一个能够检查物品上是否有磁扣的报警装置是不是就能够避免财产损失了呢？
接下来让我们了解一个新的电子元件——干簧管传感器。
干簧管传感器：磁性的特殊开关，磁铁靠近干簧管或绕在干簧管上的线圈通电形成的磁场使簧片磁化时，簧片的触点部分就会被磁力
吸引，当吸引力大于簧片的弹力时，常开接点就会吸合；当磁力减小到一定程度时，接点被簧片的弹力打开。
这里的设计思路是引导学生思考如何实现动画效果，需要那些脚本，什么触发条件。
三、I PRACTICE，实践练习
用之前的程序测量干簧管传感器，发现当接触到磁铁是，数值是1，不接触磁铁为0。（注意：干簧管传感器尽量不要选择数字引脚0和
1）磁感应开关，0（低电平）触发开关，LED是高电平发光。
循环执行下列程序
条件判断
条件1 条件2
引脚信号为1 引脚信号为0
蜂鸣器响 蜂鸣器不响
红灯亮 红灯不亮
数字引脚3接干簧管传感器
数字引脚7接蜂鸣器
数字引脚11 接红色LED灯
这里的设计思路是编辑脚本，思考脚本之间的逻辑关系，运行检测脚本，修改运行中出现的问题。
四、I SUMMERIZE，讨论与总结
本节课我们通过干簧管来控制电路，当干簧管输出信号为1时，灯亮，蜂鸣器响。
想一下，干簧管还有哪些应用呢，实际应用：笔记本电脑使用磁簧开关，把笔记本电脑的睡眠/休眠模式，当盖子被关闭。 这个程序又
是什么样呢？自行车车轮和汽车齿轮的转速传感器使用磁簧开关，简单驱动每个车轮上的磁铁时通过传感器。
这里的设计思路是总结本节课的收获，掌握不同脚本的功能，思考过程中回忆所学的知识。
五、I MIGRATE，迁移与拓展
本以电磁的效应做开关的生活中还有很多的实例：比如说电磁继电器，电磁继电器在接通电路后，线圈会产生磁场，在线圈中插入一
个铁棒，磁场强度变大，常用与工业建筑中的大型机器，一些小型的家用电器也会用到电磁继电器变换功能。
这里的设计思路是探索如何进一步优化，实现更多的动画效果，拓展思路，发散思维。
以上5I模式，在实际教学过程中，针对了学生的学习特效
获得了比较好的效果。
。
（基于课题AH2020135的研究）
2024年4月6日发(作者：鄢天青)
关于设计STEM模式下中学科技课5I教学案例-Arduino磁力报警器
发布时间：2022-04-22T09:17:48.634Z 来源：《中国科技信息》2022年2期 作者： 郑诚、姜浪、龚婷
[导读] 本人也同时申请了一个省级课题AH2020135，根据孩子的实际情况设计了基于STEM模式下的5I教学法。
郑诚、姜浪、龚婷
马鞍山市和县中学 安徽 马鞍山 238200
目前，中学科技类课程在双减的大背景下，越来越受到同学和家长们的欢迎，马鞍山市和县中学一直致力与这方面的研究与开放，本
人也同时申请了一个省级课题AH2020135，根据孩子的实际情况设计了基于STEM模式下的5I教学法。
学科融合的STEM模式下设计的5I，什么是5I呢？I THINK，提出问题&作出假设；I EXPLORE，探究；I PRACTICE，实践练习；I
SUMMERIZE
讨论与总结；I MIGRATE迁移与拓展，在教学案例的设计过程中确定清楚这五点，下面具体请看我设计的磁力报警器的设计。
第一、设计进行教学内容的分析
熟悉 Arduino 硬件的干簧管感应模块应用 Arduino UNO 板和扩展板的程序编写。掌握如何利用干簧管控制电路开闭。
培养学生正确的思维，掌握分析问题的方法，学习使用 Arduino 硬件。
STEAM 标签：
S：干簧管传感器的认识
T：模块的连接
E：完成装置后的应用
M： 逻辑思维
第二、确定教学目标及重难点
1. 知识与技能：
1）了解 Arduino 硬件中的蜂鸣器模块、干簧管传感器模块；
2）了解和应用 Arduino 程序中的逻辑语言；
3）了解并且掌握逻辑分析法。
2.过程与方法：通过练习 Arduino 的程序编写，完成防盗装置的制作， 来学习和使用不同传感器。
3.情感态度价值观：培养学生善于发现生活中的科学，激发学习兴趣
第三、学情分析
课程适用于学习过一年的 Scratch 初级课程。可以熟练应用 Scratch 中的程序语言，并且能独立完成 Scratch 简单互动游戏编程。且学习
能力较强，思维具有一定的独立性。该年龄段的学生已经具备了学习新知识的能力，具备一定的分析思考能力，也具备很强的动手能力。
此阶段的学生在知识储备上已经对常见的力有一定的的认识。课程在此基础上对 课堂知识进行应用，同时引发新的思考，供学生去探
索，课程基于学生的认知做更加深入的探索与学习。
接下来教学过程中重点设计5I教学法。
一、I THINK，提出问题&作出假设
随着时代的发展，人们的生活越来越便捷，你能说一你身边的变化吗？
1.火车→高铁
2.语音通话→视频通话
3.钥匙→指纹解锁
我们的衣食住行都更加智能和舒适，比如我们再商场购物时，顾客可以自主选购、试穿，那老板是怎么保证物品不丢失的呢？
这里的设计思路是创设情境，引入课程主题通过游戏，引出分析法和程序 编写。
二、I EXPLORE，探究
商场衣物上都会安装磁扣，如果我们制作一个能够检查物品上是否有磁扣的报警装置是不是就能够避免财产损失了呢？
接下来让我们了解一个新的电子元件——干簧管传感器。
干簧管传感器：磁性的特殊开关，磁铁靠近干簧管或绕在干簧管上的线圈通电形成的磁场使簧片磁化时，簧片的触点部分就会被磁力
吸引，当吸引力大于簧片的弹力时，常开接点就会吸合；当磁力减小到一定程度时，接点被簧片的弹力打开。
这里的设计思路是引导学生思考如何实现动画效果，需要那些脚本，什么触发条件。
三、I PRACTICE，实践练习
用之前的程序测量干簧管传感器，发现当接触到磁铁是，数值是1，不接触磁铁为0。（注意：干簧管传感器尽量不要选择数字引脚0和
1）磁感应开关，0（低电平）触发开关，LED是高电平发光。
循环执行下列程序
条件判断
条件1 条件2
引脚信号为1 引脚信号为0
蜂鸣器响 蜂鸣器不响
红灯亮 红灯不亮
数字引脚3接干簧管传感器
数字引脚7接蜂鸣器
数字引脚11 接红色LED灯
这里的设计思路是编辑脚本，思考脚本之间的逻辑关系，运行检测脚本，修改运行中出现的问题。
四、I SUMMERIZE，讨论与总结
本节课我们通过干簧管来控制电路，当干簧管输出信号为1时，灯亮，蜂鸣器响。
想一下，干簧管还有哪些应用呢，实际应用：笔记本电脑使用磁簧开关，把笔记本电脑的睡眠/休眠模式，当盖子被关闭。 这个程序又
是什么样呢？自行车车轮和汽车齿轮的转速传感器使用磁簧开关，简单驱动每个车轮上的磁铁时通过传感器。
这里的设计思路是总结本节课的收获，掌握不同脚本的功能，思考过程中回忆所学的知识。
五、I MIGRATE，迁移与拓展
本以电磁的效应做开关的生活中还有很多的实例：比如说电磁继电器，电磁继电器在接通电路后，线圈会产生磁场，在线圈中插入一
个铁棒，磁场强度变大，常用与工业建筑中的大型机器，一些小型的家用电器也会用到电磁继电器变换功能。
这里的设计思路是探索如何进一步优化，实现更多的动画效果，拓展思路，发散思维。
以上5I模式，在实际教学过程中，针对了学生的学习特效
获得了比较好的效果。
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（基于课题AH2020135的研究）