跨学科主题学习 设计制作智能水杯系统 教学设计-2025-2026学年信息科技六年级下册苏科版

课时编号 备课时间 上课时间 课　　题 跨学科主题学习 设计制作智能水杯系统 教学目标 （一）信息意识 1.了解水对人体健康的重要性，理解智能水杯系统的应用价值。 2.认识智能水杯系统的功能模块，理解传感器、控制器、执行器等硬件在系统中的作用。 （二）计算思维 1.能运用系统和模块化思想，将智能水杯系统分解为控制中心、数据采集、数据分析等功能模块。 2.能梳理智能水杯系统的完整设计流程：需求分析→系统设计→硬件搭建→软件实现→测试优化，形成结构化的工程思维。 （三）数字化学习与创新 1.能参与项目式探究，完成智能水杯系统的需求分析、方案设计、硬件搭建、程序编写和调试优化。 2.能尝试拓展智能水杯系统的功能，满足个性化需求，培养创新设计和跨学科解决问题的能力。 （四）信息社会责任 1.树立健康饮水的意识，养成良好的生活习惯。 2.体会科技对健康生活的促进作用，理解技术设计需以人为本、服务生活的理念。 教学重点 掌握智能水杯系统的设计流程，运用模块化思想进行系统方案设计。 教学难点 将系统功能分解为可实现的硬件和软件模块，并通过测试优化实现系统稳定运行。 教学方法 项目式学习法、小组合作法、跨学科探究法、工程实践法 教学准备 1.多媒体课件、教材内容 2.智能水杯硬件套件（温度传感器、风扇 / 电动机、显示屏、主控板等）、数据线、编程软件 3.项目学习单（含需求分析表、系统设计方案表、硬件搭建记录表、问题解决表） 4.智能水杯系统的成品演示视频、相关健康饮水资料 教　学　过　程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 一、项目导入，明确任务（5分钟） 1.创设情境：展示“热水无法饮用、忘记喝水”的生活场景，引出项目任务——设计制作智能水杯系统。 2.讲解项目目标：了解饮水健康知识，运用系统思想设计并制作具备降温、定时提醒功能的智能水杯系统。 3.组织分组，明确小组分工。 1.了解项目情境和任务目标，激发探究兴趣。 2.小组讨论，明确成员分工，制定项目计划。 通过真实生活情境导入，让学生明确项目任务和价值，激发参与项目式学习的积极性。 二、项目分析与需求设计（10分钟） 1.讲解项目分析的核心环节：需求分析、系统设计、硬件搭建、软件实现、测试优化、成果展示。 2.引导学生查阅健康饮水资料，完成智能水杯系统的需求分析，明确降温、定时提醒等核心功能。 3.组织学生以小组为单位，运用模块化思想绘制智能水杯系统的功能结构图，划分控制中心、数据采集、数据分析等模块。 1.学习项目式探究的完整流程。 2.查阅资料，完成智能水杯系统的需求分析，明确功能要求。 3.小组合作绘制系统功能结构图，设计模块划分方案。 通过需求分析和系统设计环节，培养学生的系统思维和工程设计能力，为后续实践奠定基础。 三、系统实现与测试优化（18分钟） 1.播放视频并讲解系统实现的关键步骤：硬件搭建、软件编写、测试优化。 2.指导学生根据功能结构图，选取合适的硬件并搭建系统，填写硬件功能表。 3.指导学生使用编程软件编写智能水杯控制程序，实现温度检测、风扇降温、定时提醒等功能。 4.组织学生进行系统测试，记录运行中出现的问题并优化解决，填写问题解决记录表。 1.观看视频学习硬件搭建、软件编写和系统调试的方法。 2.小组合作完成智能水杯系统的硬件搭建和程序编写。 3.进行系统测试，记录问题并通过调整硬件或修改程序优化系统性能。 通过完整的工程实践环节，让学生经历 “设计 - 实现 - 测试 - 优化” 的闭环，培养动手实践和问题解决能力。 四、成果展示与项目评价（7分钟） 1.组织成果展示活动，各小组介绍智能水杯系统的设计方案、功能实现和优化过程。 2.引导学生围绕“数据采集与应用、算法设计、系统稳定性”等方面进行互评和自评。 3.组织教材“项目拓展”讨论，引导学生思考智能水杯系统的功能拓展方向，如增加饮水量统计、个性化饮水建议等。 4.总结项目学习，梳理系统设计的核心方法和跨学科应用价值。 1.小组展示智能水杯系统，分享项目探究过程和成果。2.参与项目评价，反思项目学习过程中的收获与不足。 3.讨论智能水杯系统的拓展方向，提出创新优化思路。 4.梳理项目知识，总结系统设计的核心方法。 通过成果展示和评价，培养学生的表达交流能力和反思意识；通过项目拓展，激发创新思维，深化对跨学科应用的理解。 板书设计 跨学科主题学习：设计制作智能水杯系统 一、项目目标： 降温+定时提醒→健康饮水习惯 二、设计流程： 需求分析→系统设计（模块化）→硬件搭建→软件实现→测试优化 三、核心模块： 控制中心+数据采集（温度/定时）+数据分析+执行器（风扇/提醒） 教学反思 1.成功之处：项目式学习的完整流程充分调动了学生的积极性，学生能将系统与模块化思想应用到智能水杯设计中，完成从需求分析到成果展示全过程。跨学科知识的融合（信息技术+健康知识）让学生感受到了技术服务生活的价值，培养了工程实践和创新思维。 2.待改进之处：部分小组在硬件搭建和程序编写环节进度较慢，后续可以提供更详细的分步指导和示例程序，帮助学生突破难点。系统调试和优化环节，部分学生缺乏思路，需要更多典型问题的解决案例引导。 3.后续调整：可以设置项目进阶任务，如为智能水杯增加饮水量统计、语音提醒等拓展功能，让不同层次的学生都能获得提升；同时可以组织项目成果交流活动，促进小组间的经验分享和方案优化。 学科网（北京）股份有限公司 $组装与运行智能水杯系统。这是一套智能水杯系统，它具有快速降温、提醒喝水的功能。整个系统采用模块化的方法进行设计，主体使用3D打印一体成型电子元器件，分别有温度传感器、风扇电机、驱动模块、LED屏幕、主控板开关等。温度传感器作为智能水杯系统的数据采集模块，安装在主体上方位置，用于采集水杯上方的温度。采集的数据反馈给主控板，主控板将其与预设的温度值进行比较，从而做出相应决策。如果温度高于预设的温度值，则主控板传输指令给电机驱动模块，从而驱动风扇旋转。这样温度传感器循环采集数据并反馈给主控板，主控板进行数据分析处理，调整风扇的转速，从而控制水杯中水的温度。