融合创新应用教学初探《神奇的智能门灯》快乐学习设计

曾晓曦

（深圳市怡景小学 广东·深圳 518003）

0 引言

STEAM是科学Science、技术Technology、工程Engineering、艺术Art和数学Mathematics五门学科的缩写，这是五个互相独立又相互关联的领域，包含了现代科技引领学科和人文艺术。STEAM教育多采取多学科融会贯通的方式，结合项目活动和现实生活加以开展，以研究性学习为主，注重培养学生的探究能力，提升学生科学素养、技术素养、工程素养、数学素养以及人文素养等。

1 教学理念

基于STEAM融合理念，深圳市怡景小学提出STEAM校本课程构想，旨在促进学生在课程学习中形成学科知识、能力、素养之间的三维融合，包括文理相融、数理相融、理艺相融、知识与实践相融等多方面的有机融合，使学生在小学阶段逐步具备良好的人文艺术素养、科学及信息素养、思辨性思维能力、逻辑思维能力、创新实践能力等综合能力素养。

2 教材分析

本课选自怡景小学 STEAM 校本课程第三课。在学生已经了解了Scratch软件编程及人工智能概述的基础上，体验人工智能应用；本节课将人体、硬件设备、Labplus(Scratch的盛思实验箱版)软件三者有机结合，通过学生自主探究，创意编写程序，体验计算思维，完成生活中人工智能的场景应用，激发孩子们对人工智能领域的探究兴趣。课堂构架主要体现：从生活中来，到生活中去，让学生感受人工智能技术服务于生活的魅力。

3 学情分析

小学五年级学生，已经开始从具体形象思维逐步向抽象逻辑思维过渡，通过有趣的生活情境激发学生主动学习的热情，通过分析、综合、比较、抽象、概括等思维活动，促进学生逻辑思维的发展与完善。学生本学期刚开始接触Scratch软件的改版——Labplus；已具备一定的逻辑思维和分析问题、表达思想等能力；他们渴望在自主探究中体现自身价值。结合实际生活，通过智能生活设计编程及传感器应用，培养学生的信息素养、科学素养和创新能力。

4 教学目标

4.1 知识与技能目标

（1）会连接实验箱并启用人体红外传感器、光线传感器及RGB灯。（2）会使用条件选择语句编写程序及数值与逻辑的“且”。（3）会创意设计程序，表达思想。

4.2 过程与方法目标

（1）借助微视频，进行探究实践，提高动手操作能力。（2）通过思维导图、编写脚本等，培养学生严谨的逻辑思维习惯。（3）通过生生交流、师生交流、小组合作形式，建构自主、合作、竞争的学习过程。（4）通过模仿法，在理解传感器触发的基础上，自主分析流程。（5）通过对比法，找出控制各传感器的共同规律。

4.3 情感态度与价值观目标

（1）培养学生相互协作的精神，体验成功，分享快乐。（2）会用程序表达思想，能用所学知识解决实际生活中的问题。（3）体验人体红外传感器、光线传感器等技术服务于生活的魅力。（4）让学生在自主解决问题的过程中感受成功的快乐。（5）通过小组协作和主题研究活动，培养学生协作学习的意识和勇于探索创新的精神。

5 教学重难点

5.1 教学重点

（1）连接实验箱并启用人体红外传感器、光线传感器。（2）会使用控制模块中的“如果……那么……否则”语句、数字与逻辑模块中的“且”语句等编写程序。

5.2 教学难点

创意设计程序，表达思想。

6 教学过程

6.1 环节一：创设情境，激发兴趣

教师播放深圳高交会小创客的演示视频：使用三个传感器帮助行动不便的爷爷进出门的智能门灯系统装置。学生认真观看并思考。

教师引导：智能生活无处不在，怎样通过编程控制传感器，让我们的生活智能化？

设计意图：引导学生观察智能生活场景。激发学生对本课的学习兴趣，引发学习动机。观看结束后，教师引出今天的任务。

6.2 环节二：巧设任务，基础练习

完成之前未完成的智能门灯设计。如何改良为环保的智能门灯？学生思维导图，体验整体系统的概念。

学生一展示：天黑了，门灯智能地打开，天亮了，门灯智能地关闭。

教师提问：有同学有更多的设想吗？

学生二：天黑了没有人的话，开着灯会很浪费，天黑并且有人来了，门灯智能地打开才合理；如果天亮了，门灯智能地关闭。

教师：表扬这位同学考虑周到，特别是对门灯做了节能环保的设置，赞！请同学们理顺思维导图，并按照思维导图的逻辑关系设置场景（背景）、角色，开始设计。

学生操作设计：依照自己的思维导图，在Labplus软件中绘制门灯背景场景，并将门灯设为角色。

小结：师生共同探讨操作中的典型问题，如角色的设置等。

设计意图：首先展示思维导图，让学生有整体思路，透过问题的讨论完善思维导图，从而指导设计。

6.3 环节三：自主探究，完成任务

设计脚本是本任务的关键。有创意的设计能展现优秀的“个性”，在掌握Labplus软件的各个模块的基本功能后，小组讨论制作一个完整的智能门灯作品。教师尝试放手，开放功能，让学生自由发挥创作，同时给学生提供微课便于自学。教师巡视，发现学生在过程中出现的问题，及时给予个别辅导，点到为止。同时提醒学生作品的评价标准：完整性、技术性、艺术性、思想性等。编程完成后，学生每二人一组接入盛思初级实验箱现场调试，直到调试成功。

设计意图：本环节通过学生自主设计编程探究完成任务，教师放手，让学生有足够的自我创作时间及作品调试试错时间，让学生在自由创作发挥的过程中，独立思考，积极探索，解决问题，作业任务与现实生活紧密联系，学以致用，提升学生的5C关键能力。

6.4 环节四：展示交流，增值评价

学生完成任务后，依据教师给出的评价指标开展小组自评和互评，相互学习交流，比比谁的创意有亮点，反思及完善自己的作品。小组互评后，推荐优秀作品全班展示，分享创意设计思路、脚本的优化技巧、设计及调试过程的体会心得等。不仅如此，还特别加入对进步较大的同学进行增值性评价，激发学生内驱力的启动。

设计意图：本环节将生生互评、师生评价等多元评价融入展示交流评价环节，既展示了学习成果，又交流了学习心得过程经验，让学生在相互交流与经验总结中共同提高、取长补短；本课教学目标有效达成，任务与学生的现实生活紧密结合，激发学生创作欲，学生在展示分享活动过程中获得极大的成就感。

6.5 环节五：课堂总结，延伸拓展

通过本课学习，学生不仅设计编写了富有创意的脚本并连接实验箱测试成功，学生们在过程中提升了5C关键能力，分享中获得成就感，智能门灯给生活带来的便利和乐趣，也促使学生课后创新拓展。

教师展示优秀作品，总结：有创意的优秀作品更能给我们的生活带来便利，科技改变生活。

设计意图：师生共同找出本课的亮点，学会设计编程让生活更加智能化，享受科技给生活带来的乐趣，加强学生信息社会责任意识，让本课升华。

7 教学反思

从现实生活中引入，激发学生设计属于自己的独一无二的作品，孩子们的门灯各有特色，设计不断升级，在完成作品的过程中融合了多学科知识和技能，创新应用开心设计中激发了创新意识……

学生在学习中同时提高自己的编程能力、逻辑思维能力和创新能力，并将数学、科学、工程、艺术多方面有机结合，形成完整的系统性的知识技能构架。5C关键能力得到提升。

课程活动结束前十分钟是学生们分享交流时间，通过展示作品，分享作品的制作心得，大家共同提高升华……

评价贯穿于活动中，学生自评，生生互评，小组互评，教师评价……通过分享到网站上得到更广范围的评价。