融合創新應用教學初探《神奇的智能門燈》快樂學習設計

曾曉曦

（深圳市怡景小學 廣東·深圳 518003）

0 引言

STEAM是科學Science、技術Technology、工程Engineering、藝術Art和數學Mathematics五門學科的縮寫，這是五個互相獨立又相互關聯的領域，包含了現代科技引領學科和人文藝術。STEAM教育多采取多學科融會貫通的方式，結合項目活動和現實生活加以開展，以研究性學習為主，注重培養學生的探究能力，提升學生科學素養、技術素養、工程素養、數學素養以及人文素養等。

1 教學理念

基于STEAM融合理念，深圳市怡景小學提出STEAM校本課程構想，旨在促進學生在課程學習中形成學科知識、能力、素養之間的三維融合，包括文理相融、數理相融、理藝相融、知識與實踐相融等多方面的有機融合，使學生在小學階段逐步具備良好的人文藝術素養、科學及信息素養、思辨性思維能力、邏輯思維能力、創新實踐能力等綜合能力素養。

2 教材分析

本課選自怡景小學 STEAM 校本課程第三課。在學生已經了解了Scratch軟件編程及人工智能概述的基礎上，體驗人工智能應用；本節課將人體、硬件設備、Labplus(Scratch的盛思實驗箱版)軟件三者有機結合，通過學生自主探究，創意編寫程序，體驗計算思維，完成生活中人工智能的場景應用，激發孩子們對人工智能領域的探究興趣。課堂構架主要體現：從生活中來，到生活中去，讓學生感受人工智能技術服務于生活的魅力。

3 學情分析

小學五年級學生，已經開始從具體形象思維逐步向抽象邏輯思維過渡，通過有趣的生活情境激發學生主動學習的熱情，通過分析、綜合、比較、抽象、概括等思維活動，促進學生邏輯思維的發展與完善。學生本學期剛開始接觸Scratch軟件的改版——Labplus；已具備一定的邏輯思維和分析問題、表達思想等能力；他們渴望在自主探究中體現自身價值。結合實際生活，通過智能生活設計編程及傳感器應用，培養學生的信息素養、科學素養和創新能力。

4 教學目標

4.1 知識與技能目標

（1）會連接實驗箱并啟用人體紅外傳感器、光線傳感器及RGB燈。（2）會使用條件選擇語句編寫程序及數值與邏輯的“且”。（3）會創意設計程序，表達思想。

4.2 過程與方法目標

（1）借助微視頻，進行探究實踐，提高動手操作能力。（2）通過思維導圖、編寫腳本等，培養學生嚴謹的邏輯思維習慣。（3）通過生生交流、師生交流、小組合作形式，建構自主、合作、競爭的學習過程。（4）通過模仿法，在理解傳感器觸發的基礎上，自主分析流程。（5）通過對比法，找出控制各傳感器的共同規律。

4.3 情感態度與價值觀目標

（1）培養學生相互協作的精神，體驗成功，分享快樂。（2）會用程序表達思想，能用所學知識解決實際生活中的問題。（3）體驗人體紅外傳感器、光線傳感器等技術服務于生活的魅力。（4）讓學生在自主解決問題的過程中感受成功的快樂。（5）通過小組協作和主題研究活動，培養學生協作學習的意識和勇于探索創新的精神。

5 教學重難點

5.1 教學重點

（1）連接實驗箱并啟用人體紅外傳感器、光線傳感器。（2）會使用控制模塊中的“如果……那么……否則”語句、數字與邏輯模塊中的“且”語句等編寫程序。

5.2 教學難點

創意設計程序，表達思想。

6 教學過程

6.1 環節一：創設情境，激發興趣

教師播放深圳高交會小創客的演示視頻：使用三個傳感器幫助行動不便的爺爺進出門的智能門燈系統裝置。學生認真觀看并思考。

教師引導：智能生活無處不在，怎樣通過編程控制傳感器，讓我們的生活智能化？

設計意圖：引導學生觀察智能生活場景。激發學生對本課的學習興趣，引發學習動機。觀看結束后，教師引出今天的任務。

6.2 環節二：巧設任務，基礎練習

完成之前未完成的智能門燈設計。如何改良為環保的智能門燈？學生思維導圖，體驗整體系統的概念。

學生一展示：天黑了，門燈智能地打開，天亮了，門燈智能地關閉。

教師提問：有同學有更多的設想嗎？

學生二：天黑了沒有人的話，開著燈會很浪費，天黑并且有人來了，門燈智能地打開才合理；如果天亮了，門燈智能地關閉。

教師：表揚這位同學考慮周到，特別是對門燈做了節能環保的設置，贊！請同學們理順思維導圖，并按照思維導圖的邏輯關系設置場景（背景）、角色，開始設計。

學生操作設計：依照自己的思維導圖，在Labplus軟件中繪制門燈背景場景，并將門燈設為角色。

小結：師生共同探討操作中的典型問題，如角色的設置等。

設計意圖：首先展示思維導圖，讓學生有整體思路，透過問題的討論完善思維導圖，從而指導設計。

6.3 環節三：自主探究，完成任務

設計腳本是本任務的關鍵。有創意的設計能展現優秀的“個性”，在掌握Labplus軟件的各個模塊的基本功能后，小組討論制作一個完整的智能門燈作品。教師嘗試放手，開放功能，讓學生自由發揮創作，同時給學生提供微課便于自學。教師巡視，發現學生在過程中出現的問題，及時給予個別輔導，點到為止。同時提醒學生作品的評價標準：完整性、技術性、藝術性、思想性等。編程完成后，學生每二人一組接入盛思初級實驗箱現場調試，直到調試成功。

設計意圖：本環節通過學生自主設計編程探究完成任務，教師放手，讓學生有足夠的自我創作時間及作品調試試錯時間，讓學生在自由創作發揮的過程中，獨立思考，積極探索，解決問題，作業任務與現實生活緊密聯系，學以致用，提升學生的5C關鍵能力。

6.4 環節四：展示交流，增值評價

學生完成任務后，依據教師給出的評價指標開展小組自評和互評，相互學習交流，比比誰的創意有亮點，反思及完善自己的作品。小組互評后，推薦優秀作品全班展示，分享創意設計思路、腳本的優化技巧、設計及調試過程的體會心得等。不僅如此，還特別加入對進步較大的同學進行增值性評價，激發學生內驅力的啟動。

設計意圖：本環節將生生互評、師生評價等多元評價融入展示交流評價環節，既展示了學習成果，又交流了學習心得過程經驗，讓學生在相互交流與經驗總結中共同提高、取長補短；本課教學目標有效達成，任務與學生的現實生活緊密結合，激發學生創作欲，學生在展示分享活動過程中獲得極大的成就感。

6.5 環節五：課堂總結，延伸拓展

通過本課學習，學生不僅設計編寫了富有創意的腳本并連接實驗箱測試成功，學生們在過程中提升了5C關鍵能力，分享中獲得成就感，智能門燈給生活帶來的便利和樂趣，也促使學生課后創新拓展。

教師展示優秀作品，總結：有創意的優秀作品更能給我們的生活帶來便利，科技改變生活。

設計意圖：師生共同找出本課的亮點，學會設計編程讓生活更加智能化，享受科技給生活帶來的樂趣，加強學生信息社會責任意識，讓本課升華。

7 教學反思

從現實生活中引入，激發學生設計屬于自己的獨一無二的作品，孩子們的門燈各有特色，設計不斷升級，在完成作品的過程中融合了多學科知識和技能，創新應用開心設計中激發了創新意識……

學生在學習中同時提高自己的編程能力、邏輯思維能力和創新能力，并將數學、科學、工程、藝術多方面有機結合，形成完整的系統性的知識技能構架。5C關鍵能力得到提升。

課程活動結束前十分鐘是學生們分享交流時間，通過展示作品，分享作品的制作心得，大家共同提高升華……

評價貫穿于活動中，學生自評，生生互評，小組互評，教師評價……通過分享到網站上得到更廣范圍的評價。