小学信息技术四年级《巧用智能设备》教学设计

小学信息技术四年级《巧用智能设备》教学设计一、教学内容分析

本节课选自小学信息技术课程体系，定位于“信息技术与社会”模块，是学生从认识计算机、学习基础操作迈向理解、应用乃至初步审视更广泛信息技术的桥梁。课标要求此阶段学生能“了解常见智能设备的功能与应用，体验其给学习和生活带来的变化，初步形成对智能技术的兴趣与探究意识”。本课承接上学期对计算机硬件的认识，并平行于本学期网络知识的学习，旨在拓展学生对“计算设备”的认知边界，从单一的个人电脑扩展到多元、互联的智能终端，为后续学习物联网、人工智能等概念埋下认知锚点。从核心素养视角看，其知识载体是各种智能设备及其互联应用，但深层目标是发展学生的数字化学习与创新能力（通过探索新工具优化学习过程）、计算思维（理解“输入处理输出”逻辑在多样设备上的体现）与信息社会责任（反思技术应用的双面性）。教学重点在于引导学生超越对设备功能的表层“知晓”，达成对其工作原理的初步“理解”和对应用场景的创造性“构想”。难点在于如何将抽象的设备互联原理（如传感器、网络通信）转化为符合四年级学生认知水平的具象化探究活动，并引导其形成初步的、辩证的技术应用观。

本课面向四年级学生，他们生活在智能设备高度普及的环境中，对智能手机、智能手表、智能音箱等有丰富的感性经验和操作体验，但普遍存在“熟悉应用、不解原理”的特点。他们的兴趣点在于动手操作与新奇体验，认知障碍在于难以将具体设备的功能与背后的信息技术原理（如传感、连接、控制）建立联系，可能将“智能”简单地等同于“能说话”或“能联网”。此外，学生数字化应用能力差异显著，部分学生可能已是“数码小达人”，而另一些学生则可能仅停留在基础使用层面。因此，教学需搭建从“经验”到“原理”的认知脚手架，设计梯度任务，让所有学生都能在原有基础上获得发展。在过程评估中，将通过观察小组讨论中的发言质量、任务单的完成情况以及创意构想的新颖与合理性，动态把握学生对核心概念的理解程度，并及时通过差异化的问题引导和资源支持进行调适，确保探究之旅“一个都不少”。二、教学目标

知识目标：学生能列举至少三种不同类型的智能设备（如可穿戴设备、智能家居、智能车载设备），并能结合实例简要描述其基本工作原理，特别是传感输入、网络连接与数据处理输出这三个关键环节的逻辑关系；能理解“万物互联”的基本概念，知道智能设备通常需要通过无线网络（如WiFi、蓝牙）进行连接与数据交换。

能力目标：学生能够在教师提供的学习支架（如图形化流程图、设备连接示意图）帮助下，小组合作完成一个简单的“智能情景”设计与模拟（如：天黑了，智能家居如何自动开灯），展现初步的系统化设计思维；能够通过对比分析不同智能应用场景，初步形成对技术应用利弊的批判性思考能力，并在分享中清晰表达自己的观点。

情感态度与价值观目标：激发学生对智能技术深入探究的兴趣与好奇心，在体验智能设备便利性的同时，初步树立合理、有度、安全地使用智能技术的意识，并能关注技术发展对社会生活的深刻影响，培养其作为数字时代小公民的责任感。

科学（学科）思维目标：重点发展学生的计算思维与系统思维。引导他们将复杂的智能应用场景解构为“感知判断执行”的基本模块，像计算机科学家一样思考问题；同时，将单个设备置于“人设备环境”构成的系统中进行考察，理解其协同工作的逻辑。

评价与元认知目标：引导学生依据“创意性、实用性、逻辑性”的简易量规，对小组与他人的情景设计方案进行初步评价；鼓励学生在课后反思学习过程，记录“我最想进一步了解的智能技术问题”，培养其自主设问与持续探究的元认知习惯。三、教学重点与难点

教学重点为：理解智能设备的基本工作逻辑（特别是传感与互联），并能在具体情境中分析其应用过程。确立依据在于，课标强调“了解原理”而非仅“知道名称”，此乃连接学生已有经验与未来深度学习（如物联网、编程控制）的核心“大概念”。掌握此逻辑，学生方能举一反三，理解纷繁复杂的智能现象背后的统一规律，这是发展计算思维的关键一步。

教学难点为：将抽象的“设备互联与协同”原理具象化理解，并初步形成辩证看待智能技术应用的视角。预设依据源于学情分析：四年级学生的抽象逻辑思维尚在发展中，对于看不见的数据传输与协同判断过程理解困难。同时，学生易被新奇功能吸引，难以自发、理性地思考技术可能带来的隐私、依赖等问题。突破方向在于设计高度情境化、角色化的探究任务，并设置正反案例的对比讨论，引导思维走向深入。四、教学准备清单1.教师准备

1.1媒体与教具：交互式课件（含智能设备应用视频、动态原理示意图）；实物或高仿真模型（如智能音箱、运动手环、智能灯泡套装）；小组活动任务卡及“智能情景设计”学习单。

1.2环境预设：教室网络畅通；将学生分成46人异质小组，便于合作与互助。2.学生准备

2.1经验准备：回忆并观察家中或生活中使用的智能设备。

2.2物品准备：铅笔、彩笔。五、教学过程第一、导入环节

1.情境创设与认知冲突：教师以问题开启课堂：“同学们，老师遇到个小麻烦。下节课我想请大家在更凉爽的环境里学习，谁能帮我去办公室，提前十分钟把空调打开？”学生可能提出自己去或请班长去。教师接着说：“有没有一种办法，让我人在这里，就能指挥办公室的空调‘听话’呢？”（此时，有学生可能会喊出“用手机！”）。教师顺势展示手机控制智能空调的短视频，引发好奇。

1.1核心问题提出与路径明晰：“太神奇了！手机怎么就成了‘遥控器’？它和空调之间发生了什么？生活中还有哪些这样‘会思考’、‘能联网’的设备？”教师明确核心驱动问题：“今天，我们就化身‘智能设备小侦探’，一起揭开它们‘巧’在何处、如何‘互联’的秘密。”随即，展示本课探索路线图：“第一步，火眼金睛找‘智能’；第二步，探秘连接‘看不见的线’；第三步，设计我们自己的智能生活。”第二、新授环节任务一：火眼金睛——辨识生活中的“智能”

教师活动：首先，播放一段快剪视频，包含扫地机器人避障、智能手表监测心率、无人超市自动结算、声控电灯开关等场景。播放后提问：“哪些地方体现了‘智能’？它们和普通电器（如老式收音机、台灯）最大的不同是什么？”引导学生关注“自动”、“感应”、“联网”、“能对话”等关键词。接着，展示一组图片（普通水杯vs智能水杯、传统门锁vs智能门锁），组织“智能PK传统”对比讨论。最后，抛出总结性问题：“看来，智能设备似乎能‘感知’环境，‘思考’判断，然后‘行动’。是不是所有能联网的东西都算‘智能’呢？我们来深入看看。”

学生活动：观看视频，积极抢答或举手说出观察到的智能表现。参与图片对比讨论，尝试用自己的语言描述差异。在教师引导下，初步归纳智能设备的特点。

即时评价标准：1.观察是否细致，能否从视频和图片中提取关键信息。2.表达是否清晰，能否用“因为它能……”的句式说明判断理由。3.能否在讨论中倾听同伴观点，并做补充或礼貌质疑。

形成知识、思维、方法清单：1.★智能设备特征：通常具备感知（如传感器）、处理（内置微型计算机）、执行（如开关、发声）和连接（网络）能力。（教学提示：此处不要求死记硬背，重在形成感性认知）2.辨识方法：通过观察设备是否能自动响应环境变化、是否可通过网络远程控制或交互来判断。3.▲“智能”的相对性：“智能”是一个发展中的概念，今天的一些智能功能未来可能成为基础功能。任务二：探秘连接——追踪“看不见的线”

教师活动：“手机命令空调，指令是怎么‘飞’过去的？”利用动画课件，分层演示：①手机App操作→②指令通过家庭WiFi上传至云端服务器→③云端服务器将指令通过WiFi下达给空调→④空调执行并反馈状态。将过程简化为“终端（手机/空调）——网络（WiFi）——大脑（云端）”模型。实物演示蓝牙连接音响播放音乐，对比其与WiFi连接距离、速度的不同。设计“连连看”互动游戏：给出几个场景（智能手表同步数据到手机、智能摄像头给手机发警报），让学生选择对应的连接方式（蓝牙/WiFi/移动网络）。

学生活动：跟随动画，尝试复述或描述指令传递路径。观察蓝牙连接演示，感知不同连接技术的差异。参与“连连看”游戏，巩固理解。

即时评价标准：1.能否借助模型示意图，大致描述出设备互联的数据流向。2.能否在“连连看”游戏中做出合理选择，并简单说明理由。

形成知识、思维、方法清单：1.★万物互联基础：智能设备协同工作的基础是无线网络连接（如WiFi、蓝牙、移动网络）。2.云端作用：许多智能服务的“大脑”在远程的云端服务器，它负责处理数据和下发指令。（认知说明：这是理解物联网的关键）3.建模思维：用“终端网络大脑”的简化模型，可以帮助我们理解复杂的系统交互过程。任务三：思考核心——“智能”从何而来？

教师活动：承上启下：“连接是通道，那在通道里跑的‘命令’和‘数据’是什么？设备怎么知道该做什么？”以智能窗帘为例，展示其内部简易逻辑：光线传感器（输入数据：太亮了）→处理器（判断：光照强度>设定值）→电机（输出动作：关闭窗帘）。用流程图直观呈现“如果…就…”的逻辑。然后，给出一个开放情境：“如果让你设计一个‘智能花盆’，让它能自动浇水，你需要给它装上什么‘器官’（传感器）？它内部的‘小脑瓜’应该怎么想（判断逻辑）？”

学生活动：跟随教师分析智能窗帘的例子，理解“输入判断输出”的基本逻辑。思考“智能花盆”的设计，在小组内讨论需要的传感器（如土壤湿度传感器）和简单的判断逻辑（如果土壤干了，就启动水泵）。

即时评价标准：1.能否理解并复述示例中的简单逻辑链。2.在设计“智能花盆”时，提出的方案是否具备基本的逻辑合理性（输入与输出的对应关系）。

形成知识、思维、方法清单：1.★智能本质：智能源于预设的程序或算法，设备根据传感器输入的数据，按照预设规则进行判断并执行输出。2.流程图工具：流程图是表达和设计自动化逻辑的直观工具。3.计算思维实践：将一个实际问题（自动浇水）分解为感知、判断、执行三个步骤，就是计算思维中“分解”与“模式识别”的初步体现。任务四：巧思妙想——设计智能生活情景

教师活动：发布核心挑战任务：“请以小组为单位，选择一个生活或学习中的小场景，设计一个‘智能解决方案’。”提供脚手架：①场景选择参考（如：放学回家、早晨起床、图书角管理）。②设计学习单，包含“场景描述”、“需要哪些智能设备”、“它们如何连接（WiFi/蓝牙）”、“工作流程图（如果…就…）”等栏目。教师巡视，提供个性化指导，鼓励创意，并提醒思考方案的实用性。

学生活动：小组合作，选定场景，展开头脑风暴。利用学习单，协作完成设计方案，并尝试用流程图绘制关键逻辑。准备向全班展示介绍。

即时评价标准：1.小组分工是否明确，合作是否有序、有效。2.设计方案是否包含智能设备、连接方式和基本逻辑，具有可行性。3.创意是否新颖，是否真正解决了场景中的某个小问题。

形成知识、思维、方法清单：1.★创新应用：将所学原理应用于解决实际问题，是学习的最终目的。2.系统设计思维：考虑人、设备、环境构成的整体系统，进行一体化设计。3.协作学习：在小组中分享创意、倾听他人、整合观点，是完成复杂任务的重要方法。任务五：辩证看待——智能时代的“冷思考”

教师活动：在小组设计展示间隙，插入深度讨论：“智能设备让生活更便利，但它有没有带来一些烦恼或风险呢？”呈现两个微型案例：案例一，过度依赖导航导致不会看地图；案例二，智能音箱可能无意中录下私人谈话引发的隐私担忧。引导学生展开简短辩论：“你觉得智能技术是朋友多，还是‘麻烦’多？我们该如何与它相处？”

学生活动：结合案例和个人经验，发表看法。可能提出“方便但容易让人变懒”、“要注意个人信息安全”等观点。在辩论中学会多角度思考。

即时评价标准：1.能否结合实例表达观点，而非空泛议论。2.能否初步认识到技术应用具有两面性。3.讨论时能否尊重不同意见。

形成知识、思维、方法清单：1.★信息社会责任：认识到智能技术应用可能带来便利、效率的提升，也可能引发隐私、安全、健康、社会依赖等问题。2.批判性思维：对技术应用保持审慎和反思的态度，不盲目接受。3.合理使用原则：做技术的主人，而非奴隶，学会有度、有益、安全地利用智能技术。第三、当堂巩固训练

设计分层巩固活动：

1.基础层（全体必做）：完成“智能设备识别卡”。卡片上有若干设备图片（如普通电风扇、智能电风扇、传统门铃、可视智能门铃等），学生需判断哪些属于智能设备，并勾选其具备的一项或多项特征（感知、联网、自动控制）。

2.综合层（小组协作）：各小组继续完善并最终完成“智能生活情景设计方案”，准备进行1分钟路演。提供展示模板：“我们的场景是……，为了解决……问题，我们使用了……（设备），它们通过……（方式）连接，工作原理是……（流程图简述）。”

3.挑战层（个人选做）：“思维挑战题”：假设未来发明了一种“智能书包”，它可以解决你上学携带物品中的两个烦恼。请写出你希望它拥有的两项智能功能，并简要说明每项功能可能需要什么传感器和如何工作。

反馈机制：基础层练习通过全班快速核对或同桌互查完成即时反馈。综合层任务通过小组路演、师生共评（依据创意性、实用性、逻辑性简易量规）进行反馈。挑战层任务作为课后延伸思考，教师可收集有创意的想法在下节课开始时展示。第四、课堂小结

引导学生进行结构化总结与元认知反思。教师提问：“今天这趟‘侦探之旅’，你最大的收获是什么？用一句话说说。”邀请几位学生分享。随后，教师利用板书或课件思维导图，带领学生回顾核心知识链：智能设备特征（感知、处理、连接、执行）→互联基础（网络与云端）→智能本质（预设程序/算法，输入判断输出）→与辩证思考。鼓励学生课后用自己喜欢的方式（画图、列清单）整理本节课的知识脉络。

作业布置：1.基础性作业（必做）：向家人介绍一种今天课上了解的智能设备工作原理，并调查家中是否有可联网的智能设备，尝试画一画它的简单工作流程图。2.拓展性作业（选做）：完成“智能书包”的思维挑战，或将小组的智能情景设计用图画和文字更详细地呈现出来。3.预习提示：下节课我们将走进“编程世界”，看看如何亲自为计算机或智能设备设计“思考”的规则。六、作业设计

1.基础性作业：全体学生必做。任务一：充当“家庭科技讲解员”，向父母或祖辈介绍智能音箱（或家中其他智能设备）是如何实现“一喊就应”的，重点说明其中涉及的“感知”（语音识别）、“联网”（指令上传云端）、“执行”（播放音乐/回答）过程。任务二：观察家中的电器，找出一个你认为可以改造为“智能设备”的物件（如台灯），写下你希望它增加的智能功能及简单原理。

2.拓展性作业：大多数学生可尝试完成。开展“一周智能生活观察员”微型项目。选择一天中的某个固定时段（如放学后到家至晚餐前），记录你观察到的或亲身使用的智能技术应用（不少于3项），并以表格形式简要分析每项应用带来的便利以及可能隐含的不足（如：节省时间但减少了运动），形成一份简单的观察报告。

3.探究性/创造性作业：学有余力学生选做。挑战：“设计未来智能教室”。构想2030年的教室，画出设计图或撰写一段描述文字。要求：至少包含三种相互协同的智能设备或系统（如智能环境调节系统、个性化学习辅助系统、智能安防系统），并说明它们如何通过互联提升学习效率与舒适度，同时考虑了哪些安全与伦理问题。七、本节知识清单及拓展

1.★智能设备：指集成了传感器、处理器、执行器，并能通过网络连接，实现自动化或半自动化感知、计算、控制与交互的电子设备。核心在于具备一定的环境感知与自主响应能力。

2.★感知（输入）：智能设备通过传感器（如光敏、声敏、温湿度传感器）获取外部环境信息，这是其“智能”行为的起点。（举例：扫地机器人通过碰撞传感器感知障碍物）

3.★连接（网络）：无线网络技术（WiFi、蓝牙、移动网络等）是设备互联的“高速公路”，实现数据与指令的传输。WiFi适合大范围、高速数据传输；蓝牙适合短距离、低功耗设备连接。

4.★云端（处理中心）：许多智能服务的复杂计算和数据存储发生在远程的网络服务器集群（云端）。设备将采集的数据上传至云端处理，再接收指令。（类比：云端就像设备们共用的远程“超级大脑”）

5.★执行（输出）：设备接收指令后，通过执行器（如电机、扬声器、屏幕）完成具体动作，实现智能功能。（举例：智能窗帘接收到关闭指令后，电机转动带动窗帘闭合）

6.★工作原理逻辑链：智能设备典型工作流程可简化为：传感器采集数据→通过网络传输至本地处理器或云端→处理器根据预设算法分析判断→生成控制指令→指令通过网络传回→执行器动作。

7.算法与程序：智能设备的所有“判断”都基于人类预先编写并植入的算法或程序。它按照固定的规则处理输入数据，本身不具备人类的“意识”或“情感”。

8.万物互联（IoT）：指将各种物理设备通过信息传感设备与网络连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。智能家居是其在家庭场景的典型体现。

9.▲设备协同：多个智能设备可以组成一个系统，协同完成更复杂的任务。例如，智能家居系统中，温湿度传感器、空调、加湿器可以联动，共同维持室内环境舒适。

10.▲常见的智能设备类型：可穿戴设备（智能手表/手环）、智能家居设备（智能音箱、扫地机器人、智能门锁）、智能车载设备（导航、车联网系统）、智能健康设备（体脂秤、血压仪）等。

11.信息输入方式多样性：除了传感器，智能设备的输入方式还包括触摸屏、语音、手势、甚至图像识别等，使人机交互更自然。

12.本地与云端处理的区别：部分简单判断（如光线过暗自动开灯）可由设备本地处理器快速完成；复杂计算（如语音识别、图像分析）通常依赖云端。本地处理响应快、隐私性相对好；云端处理能力强、可不断学习升级。

13.辩证看待技术：智能技术带来巨大便利（提升效率、解放人力、个性化服务），但也伴随挑战：隐私风险（数据收集与泄露）、安全威胁（设备被黑客攻击）、技术依赖（人类能力退化）、数字鸿沟（加剧不平等）。

14.合理使用原则：树立正确的技术观：了解原理，不盲目迷信；保护个人隐私，设置强密码，关注权限管理；有节制地使用，防止沉迷或过度依赖；关注技术伦理，思考其对社会的长远影响。八、教学反思

（一）目标达成度分析：从课堂反馈与任务单完成情况看，知识目标（列举设备、描述工作原理）达成度较高，绝大多数学生能准确辨识并运用“感知连接处理执行”逻辑链分析简单案例。能力目标中，系统化设计思维在小组任务中得到初步锻炼，但个别小组的方案逻辑链仍显跳跃，表明对“判断”环节的精准设计还需加强；批判性思考在“冷思考”环节被有效激发，学生能列举身边实例进行讨论，但观点深度有待后续课程持续培养。情感目标方面，学生探究热情高涨，对安全、隐私问题有了初步警觉，但将其内化为稳定的行为习惯仍需家校共育。

（二）教学环节有效性评估：1.导入环节：真实问题迅速聚焦注意力，驱动性强。“手机开空调”的情境与课末的“设计智能教室”形成首尾呼应。2.新授任务链：五个任务由表及里、由具象到抽象，层层递进。“探秘连接”动画与“思考核心”流程图有效突破了原理抽象化的难点。“智能花盆”的铺垫为后续小组设计提供了思维模型。但任务四的小组设计时间稍显仓促