《制作简易地震报警系统》说课稿全国实验说课大赛获奖案例.docx

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《制作简易地震报警系统》说课稿全国实验说课大赛获奖案例

《制作简易地震报警系统》说课稿

使用教材：

河北教育出版社六年级上册综合实践活动《制作简易地震报警系统》

实验器材：

乐高教育版EV3套件，激光切割和雕刻技术。

实验创新要点：

1.带领学生创新设计简易地震预警系统，培养了科学精神。

2.通过搭建地震波演示仪和预警系统，培养了学生使用新材料解决问题的能力；通过设计和制作地震报警器，训练了学生的发散思维和工程思维能力。

3.通过本次综合实践活动，培养学生的爱国主义情感。

实验设计思路：

利用乐高EV3套件创造性地搭建了搭建地震波演示仪和预警系统。

利用激光切割和雕刻技术制作了地震监测报警器。

说课流程：

一、活动背景：

基于以下三个方面，我设计了本次综合实践活动课程。

1.基于中小学综合实践活动课程指导纲要。

2.基于我校课程总目标和学风

3.基于近几年我国部分地区地震频发，引发学生探究兴趣。

二、活动对象：

本次活动的对象是我校六年级学生

三、活动目标：

1.通过研究地震活动，让学生获得有积极意义的价值体验。

2.培养学生热爱生活、勇于探究的科学精神。

3.引导学生在活动中发现问题、分析问题、解决问题的实践创新能力。

4.初步掌握手工设计与制作的基本技能；设计并制作简易地震报警系统和地震报警器。

四、活动过程

（一）.确立主题制定方案

本环节主要涉及以下四个活动：

1.视频引入收集问题

初始阶段，我带学生观看了一段地震视频引出话题，学生提出了许多与地震相关的问题。

通过讨论，我们梳理出一些有价值的问题展开研究。

图1 视频引入

2.查阅资料

然后，各小组开始查阅资料，他们调查采访、上网阅读、了解了许多地震的相关知识。

图2 查阅资料               图3 查阅资料                   图4 查阅资料

3.参观地震展馆

为了让学生对地震有一个更形象的感知，我亲自带学生到地震展馆体验，学生们兴致高昂，他们通过实地考察，对自己从书本上、从老师和家长那里了解到的知识有了更实际的认知，也有了自己的思考。

图5 参观地震展馆            图6 参观地震展馆            图7 参观地震展馆

4.班级交流制定方案

学生在班级内展开了交流，并自由结合成为若干小组，对地震这一自然现象开始由浅入深展开了研究，各小组制定了方案。

要研究地震，还得从地震波开始，学生了解到：

地震波主要有纵波和横波，纵波破坏力小，横波破坏力大，真是这样吗？

孩子们开始了探索。

图8 班级交流

制作简易地震报警系统

1.地震波破坏力研究

为了研究横波和纵波的强度和破坏性，同学们进行了创意设计，制作了一款地震波演示仪，起初他们曾尝试用冰糕棍儿、超轻粘土、纸盒子进行搭建，但考虑到固定、稳定性和美观问题，经过多次分析，最后选择了乐高Ev3套件进行搭建。

学生创造性的设计几经尝试和修改，终于制作了检测地震波的演示仪。

图9 地震波演示设计    图10搭建积木演示    图11纸盒子演示  图12 地震波演示弹簧设计  

学生们在上面摆放了一些小手工和积木进行测试，来研究横波和纵波的强度，以及它们的破坏力，并记录了不同强度等级下物体倒下的个数，进行了对比。

通过多次实验发现：

地震强度越高，破坏性越大，横波的破坏力比纵波大。

图13  用乐高Ev3套件搭建          图14  研究波的强度和破坏力

          图15 地震波演示仪                   图16 记录单

这次活动使学生对横波和纵波有了初步认知，利用新材料乐高进行搭建体现了综合实践课跨学科、跨领域的特点。

提高了学生的技术意识和操作能力。

2.地表震动情况研究

这时，有同学提出：

地震波引起的地表震动情况又是怎样的呢？

针对课堂上这一生成性问题，同学们又一次开始了研究。

我们用A区模拟震中，B区模拟距离较远的震区。

在震中地区，纵波的震动方向和传播方向是一致的，速度约为6千米/秒，横波的速度约为4千米/秒，所以纵波的速度比横波快，纵波一旦发生，横波即将来临，并向远处传播，学生尝试通过程序控制，模拟地震波的传播方向，对作品进行了改进，使之能够清楚地显示出地震波从震源向外传播时地表震动情况。

图17 地表震动情况演示台                   图18 学生研究地震波的传播

地震预警又是怎么回事呢？

其实这是一个世界性难题，而我国不仅研发成功且已投入使用，孩子们又一次开始了探索。

当震源的第一轮纵波到达地面的时候，如果监测系统马上发出警报并以无线电波的形式传递出去，就可以减少损失，对于较远的地方，电波甚至可以赶到第一轮地震波来临之前发出预警。

科学家正是利用了纵波和横波的时间差、以及电波的传播速度快来实现预警的，于是，学生对作品进行了第三次改进。

图19 触碰按钮检测震动           图20 安装传感器             图21 语音播报

辅以单片机的触碰按钮检测震动、并安装了传感器进行检测，语音播报作为预警系统，提醒人们紧急避难。

这款简易地震报警系统从震源中心A区到B区的距离模拟的是真实情况下130公里的距离，正好是宜宾到成都距离的一半。

地震记录笔可以清晰地记录下地震的波形。

这一次次的改进不仅是学生解决问题的过程，更是学生思维进阶和优化的过程。

3.设计地震报警器

《纲要》指出：

教师要引导学生运用各种工具进行设计，并动手操作，将自己的创意付诸现实。

因此，我引导学生以工程技术为主线，进行思维发散，展开了设计制作地震报警器的探究活动。

如何设计地震报警器呢？

我们从失火报警器中得到了启示。

图22 失火报警器                            图23简单电路

同学们选取了电池、小灯，加上蜂鸣器，实现了灯光和声音同时报警。

然后，我们把目光聚焦到控制部分。

地震报警器是由于大地的震动，引起物体的运动触发报警的，物体的运动有平动、振动、转动。

我引导学生在这三种形式上展开研究，设计一个触发装置。

如何设计触发装置呢？

学生参考六年级科学《能量的控制》这部分内容进行设计，我为学生提供了大量的材料，或许一个金属球和金属环就能碰撞出智慧的火花。

图24 科学书上的提示                     图25 提供材料

同学们利用材料结合提示，生成了许多设计思路，这是学生分享设计思路。

他们利用课余时间对木板进行了切割，搭建了平台和框架。

图26 电脑设计图纸            图27 激光打印             图28 搭建平台

这是学生设计的部分草图，梳理后主要有以下三种思路，其设计灵感均来源于科学书上的提示，然后学生根据各小组的设计开始制作地震报警器。

图29 设计合页报警器   图30小球晃动报警器  图31滑动式报警器  图32 学生设计过程

4.制作地震报警器

这是学生制作地震报警器的过程。

图33 制作报警器            图34 展示报警器            图35 展示报警器

今天，我把几个作品也带到了现场：

（1）.这是一款合页式地震监测报警器。

触发装置就像一个合页开关一样，中间有小棍支撑，电路处于断开状态，当地震来临，小棍由于震动倒下，合页开关上下的铜丝接触使电路闭合引发蜂鸣器响起、二极管发亮实现报警。

其实今天呈现给大家的这个模型经历了四次修改。

刚开始学生的设计上下都是有铁钉衔着导线，但由于接触不良，报警不灵敏。

于是学生对下面的铁钉进行了改进，第二次用两枚铁钉固定一些金属丝织成网状来增大受力面积，保证百发百中。

又有些同学提出质疑，认为浪费铜丝，于是第三次同学们把铜丝改成了一根竖着放。

第四次，学生们又把上面的铁钉换做铜丝，并尝试了各种造型，最终确定上面用一根铜丝横着放，下面的一根铜丝竖着放，支撑的小棍儿也被削的又细又尖，终于实现了灵敏的报警。

图36 合页式地震监测报警器

（2）.这是小球晃动式报警器，当地震来临，中间的小球晃动接触周围的金属圈，使电路闭合引发报警。

悬挂小球的铜丝太粗的话，小球摆动困难，太细的话小球又容易掉落，大家在它的粗细，长短及固定方式上展开讨论，然后再测试改进。

图37 小球晃动式地震监测报警器

（3）.这是滑动式报警器，当地震来临，金属圈会从凹槽弹出沿着斜面滑落下来，接触下面的铁钉，使电路闭合成为回路引发蜂鸣器发出响声、二极管发亮实现报警。

图38 斜面滑动式地震监测报警器

（4）.学生根据书上的提示在制作这三款报警器的过程中，有了新的思考，结合以前学过的导体和电路的知识，设计了一款钢珠平衡报警器。

两个大钢珠分别放置在跷跷板的两侧，下面是盛有盐水的两个小杯，由于水位较低，不能接触两侧的金属，因此处于断路状态，地震时，大钢珠会失去平衡掉落在水杯中，使水位上升，接触两侧的金属触点使电路闭合引发报警。

学生把它放置在模拟地震演示台上进行测试，然后继续改进优化。

图39 钢珠平衡式地震监测报警器

（5）.在检测这款钢珠平衡报警器的过程中，有些小组觉得钢珠的稳定性不够，操作不太方便，于是又有进行创新，制作了激光报警器。

刚开始的时候，激光由于中间小球的阻隔不能照到对面的光敏模块上，电路处于断开状态，当地震来临，小球晃动使激光照到对面的光敏模块上，从而引发报警。

图40 激光式地震监测报警器

在一次次交流碰撞的过程中，学生手脑并用，不仅形成了跨学科的综合视野，学生的分析能力、操作能力、技术意识和工程思维能力均有所提高。

5.在拓展应用环节，我鼓励学生制作了手抄报，总结自己在本次综合实践活动中的收获与思考。

学生对于地震从开始的陌生恐惧，到掌握自救方法，再到向人们普及相关知识，能够正确对待地震，进而宣传地震预警系统，在这一系列过程中，安全意识得到了加强，地震防护能力得到了提高。

图41 地震手抄报                    图42 地震手抄报

我通过自评表和导学单相结合的方式进行过程性评价，挖掘其背后蕴藏的思想、创意和体验。

我们评选了最佳设计、最佳建造、最佳美工和最佳演示小组。

五．反思与评价

1.我国研发的地震预警系统在世界上处于领先水平，本次综合实践活动带领学生创新设计简易地震预警系统，培养了科学精神。

2.通过搭建地震波演示仪和预警系统，培养了学生使用新材料解决问题的能力；通过设计和制作地震报警器，训练了学生的发散思维和工程思维能力。

3.在宜宾长宁县地震时，预警系统为成都争取到61秒的时间，极大程度地降低了生命和财产损失，是一项造福人类的工程，学生在活动中不但充满了探索的欲望，更有极大的民族自豪感伴随，本次活动就是要为孩子播种下这颗责任和担当的种子。

在课堂上，当使用孩子们自制的预警系统实现报警时，学生的爱国主义情感油然而生，我也被他们感染，为我自己是一个中国人而感到骄傲。

这不仅是一次综合实践活动，更是一次爱国主义教育。

其实地震波还有复杂的面波，另外，地震误报是个世界性难题，本次综合实践只是研究了其中的一个方面，但思者无域，行者无疆，相信只要我们铭责于心，成志于行，就一定能取得丰硕的成果。