融合創(chuàng)新應(yīng)用教學(xué)初探《神奇的智能門燈》快樂學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)

曾曉曦

（深圳市怡景小學(xué) 廣東·深圳 518003）

0 引言

STEAM是科學(xué)Science、技術(shù)Technology、工程Engineering、藝術(shù)Art和數(shù)學(xué)Mathematics五門學(xué)科的縮寫，這是五個(gè)互相獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)的領(lǐng)域，包含了現(xiàn)代科技引領(lǐng)學(xué)科和人文藝術(shù)。STEAM教育多采取多學(xué)科融會(huì)貫通的方式，結(jié)合項(xiàng)目活動(dòng)和現(xiàn)實(shí)生活加以開展，以研究性學(xué)習(xí)為主，注重培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)以及人文素養(yǎng)等。

1 教學(xué)理念

基于STEAM融合理念，深圳市怡景小學(xué)提出STEAM校本課程構(gòu)想，旨在促進(jìn)學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中形成學(xué)科知識(shí)、能力、素養(yǎng)之間的三維融合，包括文理相融、數(shù)理相融、理藝相融、知識(shí)與實(shí)踐相融等多方面的有機(jī)融合，使學(xué)生在小學(xué)階段逐步具備良好的人文藝術(shù)素養(yǎng)、科學(xué)及信息素養(yǎng)、思辨性思維能力、邏輯思維能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力等綜合能力素養(yǎng)。

2 教材分析

本課選自怡景小學(xué) STEAM 校本課程第三課。在學(xué)生已經(jīng)了解了Scratch軟件編程及人工智能概述的基礎(chǔ)上，體驗(yàn)人工智能應(yīng)用；本節(jié)課將人體、硬件設(shè)備、Labplus(Scratch的盛思實(shí)驗(yàn)箱版)軟件三者有機(jī)結(jié)合，通過學(xué)生自主探究，創(chuàng)意編寫程序，體驗(yàn)計(jì)算思維，完成生活中人工智能的場(chǎng)景應(yīng)用，激發(fā)孩子們對(duì)人工智能領(lǐng)域的探究興趣。課堂構(gòu)架主要體現(xiàn)：從生活中來，到生活中去，讓學(xué)生感受人工智能技術(shù)服務(wù)于生活的魅力。

3 學(xué)情分析

小學(xué)五年級(jí)學(xué)生，已經(jīng)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(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情，通過分析、綜合、比較、抽象、概括等思維活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生邏輯思維的發(fā)展與完善。學(xué)生本學(xué)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(dá)思想等能力；他們渴望在自主探究中體現(xiàn)自身價(jià)值。結(jié)合實(shí)際生活，通過智能生活設(shè)計(jì)編程及傳感器應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)、科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

4 教學(xué)目標(biāo)

4.1 知識(shí)與技能目標(biāo)

（1）會(huì)連接實(shí)驗(yàn)箱并啟用人體紅外傳感器、光線傳感器及RGB燈。（2）會(huì)使用條件選擇語句編寫程序及數(shù)值與邏輯的“且”。（3）會(huì)創(chuàng)意設(shè)計(jì)程序，表達(dá)思想。

4.2 過程與方法目標(biāo)

（1）借助微視頻，進(jìn)行探究實(shí)踐，提高動(dòng)手操作能力。（2）通過思維導(dǎo)圖、編寫腳本等，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S習(xí)慣。（3）通過生生交流、師生交流、小組合作形式，建構(gòu)自主、合作、競(jìng)爭(zhēng)的學(xué)習(xí)過程。（4）通過模仿法，在理解傳感器觸發(fā)的基礎(chǔ)上，自主分析流程。（5）通過對(duì)比法，找出控制各傳感器的共同規(guī)律。

4.3 情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)

（1）培養(yǎng)學(xué)生相互協(xié)作的精神，體驗(yàn)成功，分享快樂。（2）會(huì)用程序表達(dá)思想，能用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際生活中的問題。（3）體驗(yàn)人體紅外傳感器、光線傳感器等技術(shù)服務(wù)于生活的魅力。（4）讓學(xué)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(xié)作和主題研究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)的意識(shí)和勇于探索創(chuàng)新的精神。

5 教學(xué)重難點(diǎn)

5.1 教學(xué)重點(diǎn)

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

5.2 教學(xué)難點(diǎn)

創(chuàng)意設(shè)計(jì)程序，表達(dá)思想。

6 教學(xué)過程

6.1 環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣

教師播放深圳高交會(huì)小創(chuàng)客的演示視頻：使用三個(gè)傳感器幫助行動(dòng)不便的爺爺進(jìn)出門的智能門燈系統(tǒng)裝置。學(xué)生認(rèn)真觀看并思考。

教師引導(dǎo)：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(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生觀察智能生活場(chǎng)景。激發(fā)學(xué)生對(duì)本課的學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。觀看結(jié)束后，教師引出今天的任務(wù)。

6.2 環(huán)節(jié)二：巧設(shè)任務(wù)，基礎(chǔ)練習(xí)

完成之前未完成的智能門燈設(shè)計(jì)。如何改良為環(huán)保的智能門燈？學(xué)生思維導(dǎo)圖，體驗(yàn)整體系統(tǒng)的概念。

學(xué)生一展示：天黑了，門燈智能地打開，天亮了，門燈智能地關(guān)閉。

教師提問：有同學(xué)有更多的設(shè)想嗎？

學(xué)生二：天黑了沒有人的話，開著燈會(huì)很浪費(fèi)，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(guān)閉。

教師：表揚(yáng)這位同學(xué)考慮周到，特別是對(duì)門燈做了節(jié)能環(huán)保的設(shè)置，贊！請(qǐng)同學(xué)們理順?biāo)季S導(dǎo)圖，并按照思維導(dǎo)圖的邏輯關(guān)系設(shè)置場(chǎng)景（背景）、角色，開始設(shè)計(jì)。

學(xué)生操作設(shè)計(jì)：依照自己的思維導(dǎo)圖，在Labplus軟件中繪制門燈背景場(chǎng)景，并將門燈設(shè)為角色。

小結(jié)：師生共同探討操作中的典型問題，如角色的設(shè)置等。

設(shè)計(jì)意圖：首先展示思維導(dǎo)圖，讓學(xué)生有整體思路，透過問題的討論完善思維導(dǎo)圖，從而指導(dǎo)設(shè)計(jì)。

6.3 環(huán)節(jié)三：自主探究，完成任務(wù)

設(shè)計(jì)腳本是本任務(wù)的關(guān)鍵。有創(chuàng)意的設(shè)計(jì)能展現(xiàn)優(yōu)秀的“個(gè)性”，在掌握Labplus軟件的各個(gè)模塊的基本功能后，小組討論制作一個(gè)完整的智能門燈作品。教師嘗試放手，開放功能，讓學(xué)生自由發(fā)揮創(chuàng)作，同時(shí)給學(xué)生提供微課便于自學(xué)。教師巡視，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在過程中出現(xiàn)的問題，及時(shí)給予個(gè)別輔導(dǎo)，點(diǎn)到為止。同時(shí)提醒學(xué)生作品的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：完整性、技術(shù)性、藝術(shù)性、思想性等。編程完成后，學(xué)生每二人一組接入盛思初級(jí)實(shí)驗(yàn)箱現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，直到調(diào)試成功。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)通過學(xué)生自主設(shè)計(jì)編程探究完成任務(wù)，教師放手，讓學(xué)生有足夠的自我創(chuàng)作時(shí)間及作品調(diào)試試錯(cuò)時(shí)間，讓學(xué)生在自由創(chuàng)作發(fā)揮的過程中，獨(dú)立思考，積極探索，解決問題，作業(yè)任務(wù)與現(xiàn)實(shí)生活緊密聯(lián)系，學(xué)以致用，提升學(xué)生的5C關(guān)鍵能力。

6.4 環(huán)節(jié)四：展示交流，增值評(píng)價(jià)

學(xué)生完成任務(wù)后，依據(jù)教師給出的評(píng)價(jià)指標(biāo)開展小組自評(píng)和互評(píng)，相互學(xué)習(xí)交流，比比誰的創(chuàng)意有亮點(diǎn)，反思及完善自己的作品。小組互評(píng)后，推薦優(yōu)秀作品全班展示，分享創(chuàng)意設(shè)計(jì)思路、腳本的優(yōu)化技巧、設(shè)計(jì)及調(diào)試過程的體會(huì)心得等。不僅如此，還特別加入對(duì)進(jìn)步較大的同學(xué)進(jìn)行增值性評(píng)價(jià)，激發(fā)學(xué)生內(nèi)驅(qū)力的啟動(dòng)。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)將生生互評(píng)、師生評(píng)價(jià)等多元評(píng)價(jià)融入展示交流評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，既展示了學(xué)習(xí)成果，又交流了學(xué)習(xí)心得過程經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生在相互交流與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)中共同提高、取長(zhǎng)補(bǔ)短；本課教學(xué)目標(biāo)有效達(dá)成，任務(wù)與學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活緊密結(jié)合，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)作欲，學(xué)生在展示分享活動(dòng)過程中獲得極大的成就感。

6.5 環(huán)節(jié)五：課堂總結(jié)，延伸拓展

通過本課學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅設(shè)計(jì)編寫了富有創(chuàng)意的腳本并連接實(shí)驗(yàn)箱測(cè)試成功，學(xué)生們?cè)谶^程中提升了5C關(guān)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(xué)生課后創(chuàng)新拓展。

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

設(shè)計(jì)意圖：師生共同找出本課的亮點(diǎn)，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)編程讓生活更加智能化，享受科技給生活帶來的樂趣，加強(qiáng)學(xué)生信息社會(huì)責(zé)任意識(shí)，讓本課升華。

7 教學(xué)反思

從現(xiàn)實(shí)生活中引入，激發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)屬于自己的獨(dú)一無二的作品，孩子們的門燈各有特色，設(shè)計(jì)不斷升級(jí)，在完成作品的過程中融合了多學(xué)科知識(shí)和技能，創(chuàng)新應(yīng)用開心設(shè)計(jì)中激發(fā)了創(chuàng)新意識(shí)……

學(xué)生在學(xué)習(xí)中同時(shí)提高自己的編程能力、邏輯思維能力和創(chuàng)新能力，并將數(shù)學(xué)、科學(xué)、工程、藝術(shù)多方面有機(jī)結(jié)合，形成完整的系統(tǒng)性的知識(shí)技能構(gòu)架。5C關(guān)鍵能力得到提升。

課程活動(dòng)結(jié)束前十分鐘是學(xué)生們分享交流時(shí)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(píng)價(jià)貫穿于活動(dòng)中，學(xué)生自評(píng)，生生互評(píng)，小組互評(píng)，教師評(píng)價(jià)……通過分享到網(wǎng)站上得到更廣范圍的評(píng)價(jià)。