自动开盖垃圾桶

执教者：良辅中学 蔡圣俊；上课时间：2023年4月28日；上课班级：良辅中学 初一7班

一、课题简介：

1.课题基本信息

《依托多元实践教室创新综合实践课程学习方式的实践研究》；太仓市教育科学“十四五”规划课题编号：L****2026。

2.核心概念界定：

1.多元实践教室

多元实践教室是在学校室内外空间和各类软硬件装备的集成下，可以更智能化、个性化和多元化的方式为学生提供帮助，改善师生、生生、人技交互效果，支持学习资源便捷化获取，是促进学生知识构建的学习空间。学校建成文化科技长廊、智慧农业劳动实践区、人工智能教学馆、智慧物联教学馆、昆曲互动体验馆、乐坊、衣坊、塑坊、画坊、机器人工坊、科创工坊、3D建模中心、编程设计中心、课程开发中心等多元实践教室与场地。

2.综合实践课程学习方式

在综合实践课程开展过程中存在教师指导效率不高、学生在思考和选择活动主题时没有明确的方向等问题。因此，要探究、尝试多元化教学手段和教学方式，有效的实施综合实践活动。围绕PBL项目，创设真实情况，设置富有挑战的问题，在精心设计的学习任务或活动的基础上，激发学生进行深入探究，充分激发学生掌握方法的需求,充分经历探索和分享方法的过程,同时发挥教师的主导作用,帮助学生提炼方法,引导学生实践方法,从而提高课的效率,在学生综合实践能力的提高中发挥应有的作用，最终形成项目成果，完成学生从生活经验到知识重构的过程，提升关键技能。

3.依托多元实践教室创新综合实践课程学习方式

充分挖掘多元实践教室的潜在价值，支持综合实践课程教学模式创新，创建更灵活和参与性更强的学习环境，规划学习体验，提高课程内容的灵活性和可用性，提升学习者在场体验，激发学生学习动机，促进学生学习的交互和合作，提升学习表现，促进概念知识学习、有意义学习、认知理解等。

3.研究目标：

1.依托学习空间的文献研究，深入挖掘多元实践教室的功能，实现场域文化育人。

2.立足学校的实际情况，利用现有的多元实践室，开发对应的综合实践课程。

3.根据对项目化学习的学习实践，探索综合实践活动课程的新型学习方式。

二、研究课说明

1.研究主题：自动开盖垃圾桶

2.需解决的问题：

依托学习空间，根据对设计制作自动开盖垃圾桶这一项目化学习的学习实践，探索综合实践活动课程的新型学习方式。

3.本节课设计意图：

本节内容以作品创作为主，在创作的过程中充分利用劳动工具、技术设备等来完成创造性的的制作。作品的完成更加偏重于现在新技术智能设备的应用，例如智能编程、智能控制、3D打印、激光切割等等。本节课主要应用智能硬件来实现垃圾桶自动开盖的功能，这是学生第一次接触智能硬件,因此,智能硬件的学习和应用以及对编程思路的理解是重中之重。

4.理论、理念说明：

七年级的学生已经有了较强的逻辑思维，能够轻松理解图形化编程语言的思维和脉络，在物理学习的基础上，对各种智能设备的原理也能轻松掌握，同时，七年级的学生也具有一定的动手能力，制作垃圾桶也是属于比较简单的任务。本节课的难点是如何实现自动开盖的功能，即如何将智能设备所发挥的作用巧妙地与垃圾桶的结构结合在一起。随着时代的发展与进步，对于学生的教育已经不仅仅是课本知识的学习，更多的是应当在课本学习之余提升学生的综合素养，不仅让学生接受智育的教育，更重要的是让学生能够提升思想认识。

5.研究方法：课题观察法

三、教学过程

自动感应开盖垃圾桶是智能环保产品，它采用先进的红外传感技术，通过红外线反射原理，实现桶盖的开合。该款垃圾桶的盖子为自动感应式设计，当有物体接近时（人或物）桶盖会自动弹开；当离开时（人或物）桶盖会自动闭合。

活动一新课导入, 提出任务

教师活动:

垃圾桶为了美观和避免散发异味，都设计了桶盖，但是这样也带来了不便，每次扔垃圾的时候都需要打开桶盖，特别是桶盖比较脏时，有些人就不愿意打开桶盖，将垃圾随意放在桶外。

针对这种情况，我们能否利用我们学习的开环控制系统设计实现一个自动开盖的垃圾桶？

展示生活中各种形式的垃圾桶，对比其功能的优缺点;

播放智能垃圾桶视频，引出自动开盖功能:

提出任务:制作自动开盖垃圾桶。

学生活动:

1. 实验原理

开环控制系统原理：

自动开盖垃圾桶系统原理：

本实验是利用开关控制系统工作原理来实现，超声波传感器检测前方距离，距离达到预期值，舵机摆臂打开垃圾桶盖子，5秒后自动关闭垃圾桶盖子。

1. 实验主要材料

    

3、实验过程

第一步：传感器执行器介绍

第二步：老师演示开源软件在线编写程序写入主控板。

第三步：演示测试系统

第四步：从以下几个方面进行现象分析

联系实际生活，思考问题解决办法:

看视频，观察智能垃圾桶自动开盖功能的实现方式:

明确任务产生探究欲望。

设计意图:

联系实际生活，通过问题导入新课，激发学生的学习兴趣和解决问题的欲望，通过任务驱动来贯穿整个课堂，激发学生的探究兴趣。

活动二分析任务，制定计划

教师活动:

引导学生进行设计，通过图表清晰展示设计思路，重点讲述智能感应功能的实现;带领学生逐一认识本节课所需的智能硬件设备，讲解其原理和使用方法(主控板、超声波传感器、舵机);带领学生分析此次编程的逻辑顺序，运用流程图的方式清晰地展现编程思路:

演示编程环境和编程方法:

引导学生设计垃圾桶草图，关注垃圾桶的结构特征和参数，并强调舵机和超声波传感器的位置等关键细节。

学生活动:

跟随教师一起，剖析任务;

明确各个阶段的目标和要求:

认识智能硬件设备，了解其作用原理和使用方法:

梳理逻辑方法，明确逻辑步骤和思路;

认识编程软件环境，熟悉其界面工具的使用方法;

跟随视频，学习垃圾桶结构的制作方法。

设计意图:

通过剖析任务，让学生掌握一定的设计方法，为有计划的开展任务做准备，保证任务完成度;通过讲解智能设备的原理和使用方法，让学生更好的理解作品功能的实现方式，为今后的作品设计打好基础，通过梳理，帮助学生掌握智能开盖其中的逻辑顺序，有效发展其逻辑思维;通过充分的示范，清晰地展现编程方法和编程步骤；清晰的示范，保证学生能够在模仿的基础上顺利完成任务。

活动三实施计划， 完成任务

学生活动:

完成作品，进行调试，并根据调试结果不断修改和完善;

与其他同学进行分享展示和交流，互相评价。

设计意图:

通过调试、分享、交流和评价，不断完善作品，发展设计思维。

活动四总结点拨，拓展任务。

教师活动:

拓展一红外传感器的自动感应功能，通过生活实例来展现自动感应功能的广泛应用展示语音分类垃圾桶的作品效果，为学生展现更多智能应用，认识新功能，发散思维，拓宽视野，产生继续探究的兴趣，拓展学生思维，激发学生持续创造的兴趣和动力。

七、课后活动超市

1.模仿视频，用超声波传感器完成自动开盖垃圾桶的制作

2.自主学习，用外红外传感器替换超声波传感器，完成自动开盖垃圾桶的制作

3.根据拓展部分，尝试通过语音识别来进行垃圾分类

八、板书设计

九、教学反思

1.对于STAM教育课堂教学，通过任务驱动的方式，可以有效激发学生的学习兴趣和探究欲望，前提是任务目标要清晰，任务分析要细致，才能为学生完成任务做好前期的准备。

2.对于一些操作性较强的步骤和环节，通过视频实录进行充分的示范，可以有效起到引领作用，也能保证每个学生都能完成任务。

课堂观察量表

研究主题：依托学习空间， 根据对项目化学习的学习实践，探索综合实践活动课程的新型学习方式。

授课内容：自动开盖垃圾桶  执教教师：蔡圣俊

观察对象：学（优、中、弱）生 观察教师： 时间： 年 月 日