《智能安防》教學(xué)設(shè)計(jì)

朱玲 陳曉祥 肖三嶺 曹恒來

學(xué)習(xí)內(nèi)容分析

本課內(nèi)容來自蘇科版小學(xué)信息技術(shù)六年級(jí)第17課《智能安防與家居》，屬于物聯(lián)網(wǎng)模塊。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，人們的生活水平得到了很大提高。在享受生活之余，家居安全成為人們非常牽掛的事情。智能安防系統(tǒng)由智能主機(jī)、報(bào)警器、各類探測(cè)器和通信網(wǎng)絡(luò)組成。本課的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容是在了解探測(cè)器的類型與功能的基礎(chǔ)上，能夠選擇合適的探測(cè)器，對(duì)不同的家居區(qū)域進(jìn)行合理布防。在布防和測(cè)試的過程中，了解智能安防系統(tǒng)的組成及工作方式。

學(xué)習(xí)者分析

本課的學(xué)習(xí)對(duì)象是小學(xué)六年級(jí)的學(xué)生，這個(gè)年齡段的學(xué)生喜歡交流和分享，在觀察、分析、思考能力上已有比較好的表現(xiàn)，同時(shí)也具備了一定的合作學(xué)習(xí)能力。通過前面課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生知道通過傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)“物”的智能感知，以及超聲波傳感器和紅外傳感器的應(yīng)用，對(duì)家居環(huán)境中存在的安全隱患也有所了解。有些學(xué)生在生活實(shí)踐中可能也體驗(yàn)過智能安防系統(tǒng)，這些體驗(yàn)將有助于本節(jié)課內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

學(xué)習(xí)目標(biāo)

①了解探測(cè)器的類型與功能。②了解智能安防系統(tǒng)的基本組成及其工作方式。③知道不同家居區(qū)域存在的主要安全隱患，并能選擇合適的探測(cè)器進(jìn)行布防。④在模擬布防的過程中，體驗(yàn)智能安防的安全和便捷。

教學(xué)過程

1.情境導(dǎo)入，提出問題

你喜歡旅游嗎？當(dāng)全家人外出游玩時(shí)，家中長(zhǎng)時(shí)間沒人照看，你放心嗎？觀看圖片并思考：①?zèng)]人照看的家，真的安全嗎？②當(dāng)人在外面時(shí)，你如何保證家中安全？

揭示課題：家是我們避風(fēng)的港灣，但也需要我們的守護(hù)。當(dāng)我們外出工作、學(xué)習(xí)、旅游時(shí)，智能安防系統(tǒng)可以幫助我們監(jiān)護(hù)家的安全。

設(shè)計(jì)意圖：通過圖片展示，引發(fā)學(xué)生思考“沒人照看的家真的安全嗎”，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本課的興趣。

2.分析體驗(yàn)，認(rèn)識(shí)探測(cè)器

活動(dòng)1：結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，使用家園模型分析家居環(huán)境中存在的主要安全隱患。

小結(jié)：家居環(huán)境中的安全隱患較為復(fù)雜。不同的區(qū)域存在著不同的安全隱患，如廚房可能會(huì)發(fā)生燃?xì)庑孤?，小偷可能從門窗進(jìn)入，火災(zāi)可能會(huì)發(fā)生在房間、廚房、客廳，衛(wèi)生間可能會(huì)出現(xiàn)漏水問題等。

快速地采集到安全隱患信息，是防止安全事故發(fā)生的第一步。想一想，我們之前認(rèn)識(shí)的什么裝置能夠感知信息？

活動(dòng)2：體驗(yàn)感悟，認(rèn)識(shí)探測(cè)器。

（1）教師演示燃?xì)庑孤┨綔y(cè)器采集信息，并拆機(jī)展示。

小結(jié)：燃?xì)庑孤┨綔y(cè)器中的氣體傳感器能夠迅速監(jiān)測(cè)到可燃?xì)怏w，并將這一危險(xiǎn)信息“翻譯”成電子信號(hào)，作出相應(yīng)的警報(bào)提示等反應(yīng)。探測(cè)器的種類有很多，不同的探測(cè)器有著不同的功能，能夠解決的安全隱患也各不相同。

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告單（如圖1），分組體驗(yàn)漏水探測(cè)器、煙霧探測(cè)器、門窗磁感應(yīng)器的報(bào)警功能。

小結(jié)：當(dāng)家中發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，相應(yīng)的探測(cè)器會(huì)在第一時(shí)間內(nèi)采集到“危險(xiǎn)信息”，并將這一“危險(xiǎn)信息”傳遞給報(bào)警控制器；如果“危險(xiǎn)信息”滿足報(bào)警條件，探測(cè)器就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

設(shè)計(jì)意圖：借助家園模型，幫助學(xué)生直觀認(rèn)識(shí)家居環(huán)境中安全隱患的類型及位置。通過演示燃?xì)庑孤┨綔y(cè)器采集信息及拆機(jī)展示，使學(xué)生了解探測(cè)器的工作原理。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告單的支持下，小組合作體驗(yàn)各類探測(cè)器的功能，親身感受探測(cè)器的工作方式。

3.回到生活，設(shè)計(jì)搭建安防系統(tǒng)

當(dāng)家中無人時(shí)，僅有警報(bào)聲響還不夠，還需要采取其他的防護(hù)措施才能保證家中安全。

活動(dòng)3：設(shè)計(jì)并布防智能家居安防系統(tǒng)。

（1）每個(gè)小組選擇一種安全隱患，設(shè)計(jì)智能安防方案（如圖2），并在家園模型中進(jìn)行布防與測(cè)試。

（2）分組匯報(bào)：方案設(shè)計(jì)、測(cè)試結(jié)果。

（3）思考：①針對(duì)同一種安全隱患，探測(cè)器的選擇只有一種嗎？②智能攝像頭是不是能被布防在任何地方？為什么？

小結(jié)：在智能防盜系統(tǒng)中，用到了門窗磁感應(yīng)器、智能攝像頭等探測(cè)器，當(dāng)有人闖入時(shí)，門窗磁感應(yīng)器和智能攝像頭會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，并且將這一危險(xiǎn)信息傳遞給智能主機(jī)，智能主機(jī)將報(bào)警信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)傳遞到業(yè)主手機(jī)、物業(yè)、110等。在智能防盜系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加入煙霧探測(cè)器、漏水探測(cè)器、燃?xì)庑孤┨綔y(cè)器等多種不同類型的探測(cè)器，就可以形成由探測(cè)器、通信網(wǎng)絡(luò)、報(bào)警控制器、控制設(shè)備和智能處理中心組成的智能安防系統(tǒng)。

設(shè)計(jì)意圖：在本環(huán)節(jié)中，學(xué)生拿到的實(shí)驗(yàn)器材更加豐富多樣，依據(jù)智能安防方案的設(shè)計(jì)，將器材安放到合適的位置，并通過模擬發(fā)生安全隱患，觀察各實(shí)驗(yàn)器材之間是如何進(jìn)行聯(lián)動(dòng)工作的，分析智能安防系統(tǒng)的工作方式。

4.知識(shí)遷移，感受校園智能安防系統(tǒng)

活動(dòng)4：觀看視頻《新型校園防守》，思考：①校園安防與家園安防有何區(qū)別？②你怎樣看待智能安防系統(tǒng)？

小結(jié)：智能安防系統(tǒng)不僅能解決家園的后顧之憂，還被廣泛應(yīng)用于校園、商場(chǎng)、博物館等多種場(chǎng)所。當(dāng)然，智能安防系統(tǒng)也有可能會(huì)引發(fā)一些潛在的問題。我們?cè)谙硎苤悄馨卜老到y(tǒng)帶來的便捷與安全的同時(shí)，要注意保護(hù)好個(gè)人隱私。

設(shè)計(jì)意圖：近年來，校園安全一直是備受關(guān)注的話題，通過視頻的方式讓學(xué)生直觀地了解到智能安防系統(tǒng)在學(xué)校的應(yīng)用，知道智能安防系統(tǒng)在保護(hù)我們的同時(shí)也可能帶來潛在問題，學(xué)會(huì)保護(hù)自己的個(gè)人隱私。

教學(xué)反思

智能安防的基本目標(biāo)是為人們提供一個(gè)舒適、安全、方便和高效的生活環(huán)境。雖然很多學(xué)生在日常生活中使用過智能安防系統(tǒng)，但對(duì)智能安防系統(tǒng)的組成和工作方式是比較陌生的。本課借助家園模型，帶領(lǐng)學(xué)生分析家居環(huán)境中安全隱患的類型及位置，然后現(xiàn)場(chǎng)拆機(jī)演示燃?xì)庑孤┨綔y(cè)器是如何采集信息的，使學(xué)生了解探測(cè)器的工作原理，體驗(yàn)探測(cè)器的報(bào)警功能。設(shè)計(jì)智能安防方案并布防測(cè)試的活動(dòng)，讓學(xué)生在布防安防系統(tǒng)的過程中，歸納出智能安防系統(tǒng)的組成及工作方式。

在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生在家園模型中布防測(cè)試智能安防系統(tǒng)時(shí)，不同的小組在合作過程中出現(xiàn)了不一樣的效果。個(gè)別小組把精力放在了安裝探測(cè)器上，沒有充分體驗(yàn)到智能安防系統(tǒng)的工作過程，導(dǎo)致在分析安防系統(tǒng)時(shí)，對(duì)安防系統(tǒng)的組成和工作方式的認(rèn)識(shí)比較模糊。在今后的教學(xué)中，要關(guān)注合作學(xué)習(xí)的組織結(jié)構(gòu)，充分考慮學(xué)生的個(gè)體差異，合理調(diào)配小組成員，以便于小組作為一個(gè)整體協(xié)同完成任務(wù)。注重建立合作學(xué)習(xí)的規(guī)則，使得每位成員都能明確自己的責(zé)任，從而積極主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)中，確保合作學(xué)習(xí)的順利實(shí)施。

點(diǎn)? 評(píng)

本課是六年級(jí)物聯(lián)網(wǎng)模塊中的內(nèi)容，授課教師創(chuàng)設(shè)了“外出旅游，家中安全如何保證”的真實(shí)情境，引發(fā)學(xué)生思考如何使用信息科技手段解決生活中的問題。有些學(xué)生家中使用過攝像頭、燃?xì)鈭?bào)警器等設(shè)備，會(huì)與該情境建立關(guān)聯(lián)，產(chǎn)生共鳴。要解決家居環(huán)境中的安全隱患問題，首先要知道家中哪些地方會(huì)出現(xiàn)問題，為此，授課教師借助模型在課堂中真實(shí)還原了家居場(chǎng)景，既調(diào)動(dòng)起學(xué)生參與學(xué)習(xí)活動(dòng)的積極性和主動(dòng)性，又有助于學(xué)生全面地發(fā)現(xiàn)家居安全隱患，使得智能安防系統(tǒng)知識(shí)的內(nèi)涵直觀地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，提升了學(xué)生學(xué)習(xí)和使用信息科技的意識(shí)，增強(qiáng)了知識(shí)學(xué)習(xí)的感受力。

智能安防系統(tǒng)是由各種探測(cè)器、通信網(wǎng)絡(luò)、智能主機(jī)、智能終端、報(bào)警控制器等設(shè)備組成的，其中的工作原理對(duì)于六年級(jí)學(xué)生來說較為復(fù)雜。因此，授課教師設(shè)計(jì)了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中建構(gòu)、理解與運(yùn)用知識(shí)。在活動(dòng)2的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生在小組合作中，感受各種類型探測(cè)器的功能和工作原理。在活動(dòng)3的實(shí)驗(yàn)中，如果讓學(xué)生直接搭建功能全面的智能安防系統(tǒng)，顯然是有難度的，授課教師將學(xué)生分成多個(gè)小組，各個(gè)小組根據(jù)自己拿到的器材設(shè)計(jì)安防方案，去解決某一個(gè)家居安全隱患問題，在布防測(cè)試的過程中，通過分析危險(xiǎn)信息的傳遞流程，理解智能安防系統(tǒng)的工作方式和機(jī)制，雖然每個(gè)小組只是完成了安防系統(tǒng)某個(gè)單一的功能，但多個(gè)小組的協(xié)作，就完成了一個(gè)立體的智能安防系統(tǒng)。這一方面降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，另一方面，也讓學(xué)生能在分工合作中獲得由易到難、逐步完善的解決問題思路。

（點(diǎn)評(píng)人：江蘇省鹽城市教育科學(xué)研究院信息技術(shù)教研員? 曹恒來）