小学综合实践活动教育科学五年级上册综合大主题测测我们身边的PM5实践活动教学设计

1、测测身边的综合实践活动设计单 位：成都天府新区籍田小学指导教师： 胡 自 桥 联系电话：选题背景2023年冬天的早上，成都地区雾霾严重，双流机场航班严重受影响；学校停止一切室外活动；小朋友感冒咳嗽突然多了起来。孩子们发现雾霾已经严重影响到雾霾的生活。治理雾霾必须行动起来，但首先我们得知道雾霾具体的数据。而且，每个小区域内的雾霾，没有监测通知系统。于是同学们想到了，何不自己设计制作一套雾霾监测系统，来监测我们身边的雾霾呢？雾霾的主要含量是，测测身边的实践活动就这样开始了。活动目标价值体认：知道什么是雾霾，了解雾霾产生的原因，了解雾霾对人类的危害，感受到人类活动对环境的影

2、响。体会科技对技术的需求，技术对科技的影响。责任担当：在实践过程中培养学生对美的感受，树立正确的价值观和责任意识。问题解决：计机器人各部分的安装位置，并测量相应器件尺寸。在具体实践中，不断发现问题，解决问题，体会不断完善的工程师精神，在实践活动中不断提高自己的科学素养。对比同一地点不同时间的测试数据；同一时间不同地点的不同测试数据。分析数据产生的原因。体会数学与生活的联系，学会思考，学会学习。创意物化：了解传感器的工作原理，掌握传感器的正确使用方法，经历设计制作监测机器人的过程。能将自己的创意变成现实物品。初步掌握设计与制作的简单技能，能运用解决实际生活中的问题。活动准备（一）团队建设小组分工

3、，确认组长、工程师、测量员、汇报员各自角色和任务。（二）知识储备学生基本有编程经验，已经会mBot机器人小车的使用，了解一些简单的传感器。活动实施 我们在学校创客社团结合机器人学习基础，开展了测测身边的的实践活动。我们一共分为四个阶段实施本次活动。第一阶段：发现问题，提出问题 （1）什么是雾霾？雾霾，是雾和霾的组合词，由二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物组成，雾霾常见于城市。高密度人口的经济及社会活动必然会排放大量细颗粒物（PM ），一旦排放超过大气循环能力和承载度，细颗粒物浓度将持续积聚，此时如果受静稳天气等影响，就会出现大范围的雾霾。 图 1 雾霾中的城市 图 2 雾霾中的成都环球中心（2）

4、雾霾怎么形成的？建筑垃圾和粉尘飘入空中，生成颗粒性扬尘微粒；煤炭燃烧产生的硫化气体等污染物；汽车尾气排放的污染物颗粒；还有地面的回程等等，悬浮在空气中。当空气中的微小颗粒物不断聚集，遇上空气不流动，就逐渐形成了雾霾。雾霾中最主要的是颗粒。（3）雾霾有哪些危害？雾霾中含有大量的有害颗粒物，雾霾天气时，人体会吸入有害物质，不仅对肺部造成了很大的影响，还容易致癌。雾霾中的颗粒物进入呼吸道，容易引发支气管炎气、急性鼻炎、哮喘等呼吸道疾病。雾霾的主要元凶是，怎样实时监测呢？（4）空气质量分级标准我国于2023年1月1日实施的国家标准环境空气质量标准中，新增了对的监测要求并规定了浓度限值。图 4 数值对应

5、的空气等级第二阶段：设计方案，解决问题怎样才能监测呢？结合我们已经学习过的mBot机器人的传感器，我们很快想到了利用其传感器进行监测。然后就是如何设计监测机器人的问题了。监测机器人工程分析图 5 机器人工程分析感知系统传感器测量颗粒有多少控制系统机器人主控板控制机器人启动和完成任务执行系统数码管/LED灯/蜂鸣器显示颗粒物有多少，超标时LED灯闪烁，蜂鸣器响起，提醒人们注意减少外出。组装监测机器人先将传感器和数码管用螺丝固定在mBot小车上，注意美观实用。再将RJ25线一端插在传感器接口上，另一端插在mBot小车接口1上。将另一根RJ25线一端插在数码管接口上，另一端插在mBot小车接口2上。

6、完成组装。 图 6 组装好的监测机器人正面、上面、侧面 图 7 同学们正在组装监测机器人（3）编写程序在mblock主程序的脚本区，拖动下面积木块，然后上传完成。图 8 编写监测机器人程序第三阶段：测试分析，迭代升级组装好监测机器人后，我们首先对不同环境中的数值进行预测并填写记录单，通过此环节培养学生对环境的基本感知能力。然后开始分组进行实地测试。 图 9 同学们利用监测机器人在不同的环境中测试数据通过对数据的分析，同学们认识到在同一地点，不同时间的测试数据是不同的；同一时间，不同地点的测试数据也是不同的。造成数据不同的原因有很多种，主要是空气的流动发生了变化，导致颗粒物的含量发生了变化。同时

7、我们进一步引导学生思考，对空气质量不佳的环境，你还有什么建议？ 引导学生认识到环境保护的重要意义，并简单列举出改善空气质量的措施，提高公民意识和责任担当。可是，在实际测试过程中，又有学生提出问题：这样的监测机器人能在室外风吹日晒吗？我们又有什么办法呢？带着这样的问题，我们开始不断改进。 图10 第二代监测机器人被放置在百叶箱中，避免了风吹日晒WIFI传输装置 WIFI传输装置图 1 SEQ 图 * ARABIC 1 第三代监测机器人有了WIFI装置，可以无线传输数据 图 12 第四代监测机器人利用3D打印技术，体积小，方便携带。最后，经过反复修改，我们的监测机器人终于有了一个稳定版本。当然，我

8、们还需要不断的改进。第四阶段：交流分享，展示发布请为你做的产品写一份使用说明书，向你的好朋友介绍你的产品。活动总结通过实践活动，学生的动手能力得到提高，有了明显的工程意识。在不断的问题解决过程中，学生获得了学习的快乐，学习主动性明显增强。监测机器人参加校外展示6次；通过此项目参加成都市青少年科技创新大赛获奖6人次；我们把此项目梳理成STEM案例，入选中国教科院STEM资源库；同时参加成都市中小学课程超市菜单STEAM教育案例开发。图 13 测测身边的学生评价量表图 14 我校的监测机器人参加校外展示活动，四川科教频道现场采访报道图 15 我校的监测机器人参加对外交流展示，英国肯特郡校长了解情况 图 16 我校的监测机器人参加成都市青科赛获创造发明类一等奖活动反思测测身边的，这项实践活动由我校两位老师具体负责该项活动的方案设计和实施，一位带班教师和一位技术老师，目的是让技术与教学更自然融合。在整个活动的实施过程中，我们利用传感器的知识解决生活中的实际问题，开发并升级PM监测机器人。当我们回头看的时候，感觉自己的教学实施思路更清晰。我们秉承STEAM