“智能家居——燈的應(yīng)用”活動(dòng)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

朱兆鋒 溫丹

〔摘? ? 要〕? 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是一種將學(xué)生置身于真實(shí)情境，旨在培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力的學(xué)習(xí)活動(dòng)?；谛畔⒖萍颊n程的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，要圍繞核心素養(yǎng)確定教學(xué)目標(biāo)，推進(jìn)以學(xué)生為主體的學(xué)習(xí)方式創(chuàng)新。本文以“智能家居——燈的應(yīng)用”活動(dòng)項(xiàng)目為例，從設(shè)計(jì)理念、方案實(shí)施、項(xiàng)目總結(jié)等幾個(gè)方面展示。

〔關(guān)鍵詞〕? 信息科技；小學(xué)科學(xué)；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；智能家居

〔中圖分類號(hào)〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號(hào)〕? 1674-6317? ? （2024）? 06? ? 013-015

一、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)理念

信息科技新課標(biāo)明確提出，要系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)，突出用信息科技解決學(xué)習(xí)、生活中的問(wèn)題，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)自主、合作、探究的學(xué)習(xí)情境?；诖?，我們?cè)谠O(shè)計(jì)項(xiàng)目課程時(shí)提出以下幾個(gè)理念，指導(dǎo)課程的實(shí)施。

（一）基于真實(shí)生活情境，解決真實(shí)問(wèn)題，創(chuàng)作真實(shí)作品

燈是我們生活中最常見(jiàn)的物品。當(dāng)面對(duì)身邊習(xí)以為常的事物時(shí)，我們常常會(huì)忽略對(duì)它的思考。而設(shè)計(jì)制作有個(gè)性的燈，就是真實(shí)情境下的任務(wù)。通過(guò)編程，讓燈變得更智能、更有趣、更實(shí)用，學(xué)生能真切感受到技術(shù)給自己的生活帶來(lái)的美好。學(xué)生的作品不是演示功能、闡述理念的模型，而是可以應(yīng)用于生活的真實(shí)作品。這也是學(xué)生維持和激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、保持學(xué)習(xí)好奇心的重要因素。

（二）STEM多學(xué)科融合

該項(xiàng)目是多學(xué)科知識(shí)的融合，注重理論與動(dòng)手實(shí)踐的聯(lián)系。學(xué)科融合并不是簡(jiǎn)單地疊加在一起，當(dāng)項(xiàng)目基于真實(shí)的情境，一個(gè)學(xué)科是無(wú)法支撐整個(gè)項(xiàng)目的。因?yàn)樯钪写蠖鄶?shù)問(wèn)題都需要應(yīng)用多學(xué)科的知識(shí)來(lái)共同解決。本項(xiàng)目的任務(wù)是設(shè)計(jì)與制作一盞獨(dú)特智能的燈，需要科學(xué)學(xué)科的電路基本知識(shí)，美術(shù)學(xué)科給予的設(shè)計(jì)理念、動(dòng)手制作，信息科技學(xué)科Mind+編程，傳感器的使用等多學(xué)科素養(yǎng)才能完成。

（三）生成性課程

課程是生成性的，課程為項(xiàng)目服務(wù)。因?yàn)轫?xiàng)目需要，所以學(xué)習(xí)該技術(shù)。比如繼電器的學(xué)習(xí)，在小學(xué)科學(xué)課標(biāo)上并沒(méi)有這個(gè)要求。但是我們的項(xiàng)目需要控制大功率的燈具，必須用到繼電器，所以衍生出《繼電器》這一節(jié)科學(xué)課。課堂也是生成性的，在上課前，學(xué)生會(huì)選用哪些傳感器、設(shè)計(jì)怎樣的技術(shù)方案、應(yīng)用在什么場(chǎng)景，我們無(wú)法提前預(yù)設(shè)。課堂具備開(kāi)放性、創(chuàng)造性，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

（四）淡化技術(shù)細(xì)節(jié)，重在創(chuàng)意和體驗(yàn)

當(dāng)前比較流行的中小學(xué)人工智能教學(xué)套件：Micro bit、Arduino、掌控板等。傳統(tǒng)的Arduino需要面包板接線，對(duì)于小學(xué)生而言，接線方法較復(fù)雜，且線路容易脫落。Micro bit接線模塊化，比較方便，但是編程軟件不太友好。而DF商城的套件，配上Mind+軟件，很方便。特別是DF人工智能三劍客，語(yǔ)音識(shí)別模塊、語(yǔ)音合成模塊、哈識(shí)圖視覺(jué)模塊，極大地降低了制作交互作品的門檻。

我們認(rèn)為，在設(shè)計(jì)小學(xué)人工智能課程時(shí)，應(yīng)淡化技術(shù)的細(xì)節(jié)，以降低技術(shù)層面的難度，重在引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)人工智能給自己生活帶來(lái)的變化，激發(fā)他們創(chuàng)作人工智能作品的熱情、創(chuàng)意。

二、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方案（見(jiàn)文后附表）

（一）設(shè)計(jì)有個(gè)性的燈

在日常生活中，燈是我們必不可少的物品。隨著人們生活水平的提高，我們對(duì)燈的需求早已不僅僅是照明那么單一，更希望燈有個(gè)性、創(chuàng)意、美觀等。引出本項(xiàng)目的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題“如何設(shè)計(jì)與制作一盞獨(dú)一無(wú)二的燈”。

如何引導(dǎo)學(xué)生激發(fā)靈感？好的設(shè)計(jì)是創(chuàng)意的源頭。在課上教師可設(shè)計(jì)如下提問(wèn)。

電燈由哪幾部分構(gòu)成？

基于能力和材料，我們能對(duì)電燈哪些部分進(jìn)行改造？

通過(guò)對(duì)電燈構(gòu)成的認(rèn)識(shí)，聚焦到任務(wù)：我們能設(shè)計(jì)創(chuàng)意的部分只有燈罩的材質(zhì)和造型。通過(guò)展示不同外形的燈具照片、視頻等多媒體素材，給學(xué)生提供設(shè)計(jì)的腳手架，引導(dǎo)學(xué)生分組進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（二）制作燈具

基于每個(gè)小組的設(shè)計(jì)創(chuàng)意，教師準(zhǔn)備一些必備工具和材料，學(xué)生也基于本小組的需要，從家里帶來(lái)不同的材料，如快遞紙盒、流蘇、媽媽用完的化妝瓶等。課前，教師講解常用的工具，如熱熔膠槍、電烙鐵等的使用方法與注意事項(xiàng)。

（三）繼電器的學(xué)習(xí)

在設(shè)計(jì)制作出燈的外觀造型后，我們的燈已經(jīng)是世界上獨(dú)一無(wú)二的了。如何控制燈的開(kāi)關(guān)呢？學(xué)生對(duì)電存在畏懼心態(tài)，為安全起見(jiàn)，項(xiàng)目組教師購(gòu)買的是12v的燈，其亮度已經(jīng)能夠滿足我們的需求?？刂?2v的電器需要學(xué)習(xí)電路的串聯(lián)與并聯(lián)知識(shí)，以及繼電器的原理與使用。

（四）智能家居——燈的應(yīng)用

學(xué)生在信息科技課上學(xué)習(xí)過(guò)Mind+，在本項(xiàng)目課程中，學(xué)生開(kāi)始接觸硬件的編程，聚焦常用傳感器的學(xué)習(xí)與使用。本課引導(dǎo)學(xué)生感受智能家居給自己生活帶來(lái)的美好與便捷，聚焦智能燈具的不同應(yīng)用場(chǎng)景，擴(kuò)寬學(xué)生視野?；诮處熖峁┑牟煌瑐鞲衅鳌⒄Z(yǔ)音模塊等技術(shù)，根據(jù)本組燈具的特征、需求，學(xué)生自主選擇一個(gè)或者幾個(gè)傳感器，綜合運(yùn)用于燈具中，完成智能燈具的設(shè)計(jì)方案。

三、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)項(xiàng)目反思與總結(jié)

“這節(jié)課太有趣了！”“怎么就下課了呀！”這是我們?cè)陧?xiàng)目課程實(shí)施過(guò)程中最常聽(tīng)見(jiàn)的學(xué)生的感嘆。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生展示出極高的素養(yǎng)，小組合作井然有序，分工合理，匯報(bào)精彩。合理的教學(xué)設(shè)計(jì)是引導(dǎo)學(xué)生的關(guān)鍵。比如5個(gè)學(xué)生組成一個(gè)小組，在項(xiàng)目初就成立了小組團(tuán)隊(duì)。合作貫穿整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程，從設(shè)計(jì)燈的造型、討論能夠從家里帶什么材料、動(dòng)手制作，到設(shè)計(jì)智能燈的應(yīng)用場(chǎng)景等，都需要整個(gè)團(tuán)隊(duì)的付出。設(shè)計(jì)合理的學(xué)習(xí)單能夠提供腳手架，讓以學(xué)生為主體的課堂能夠有教師的引導(dǎo)。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生的創(chuàng)意、想法也讓我們驚喜。比如有的小組根據(jù)本小組房子的造型，設(shè)計(jì)的應(yīng)用場(chǎng)景是“溫暖路人回家的路”：通過(guò)聲音傳感器和光度傳感器，實(shí)現(xiàn)當(dāng)有人路過(guò)時(shí)，房子能夠自動(dòng)開(kāi)啟燈光，照亮他人。有的小組利用家里的快遞盒，制作成蜂巢形狀的燈，通過(guò)編程，讓燈能夠根據(jù)聲音的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)不同頻率的閃爍，應(yīng)用場(chǎng)景是聚會(huì)時(shí)的氛圍燈。

本活動(dòng)課程是2021年秋季東莞市松山湖片區(qū)小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)視導(dǎo)展示課，來(lái)自全市60多位教師參與研討，他們給予了高度的評(píng)價(jià)。基于項(xiàng)目式的人工智能學(xué)習(xí)，從真實(shí)問(wèn)題、真實(shí)情境出發(fā)，給予一定的腳手架，引導(dǎo)學(xué)生有序、高效地進(jìn)行小組合作學(xué)習(xí)。以學(xué)生為主體的課堂能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

參考文獻(xiàn)

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