個性化電子燈籠設計

教學背景

PBL（基于項目的學習）是一個圍繞項目組織學生學習的模式，這是我們在教學實踐中的新模式。項目中有明確以生活為背景的任務，且以具有挑戰性的問題為基礎，讓學生參與到設計、問題解決、決策制訂、動手制作等活動過程中，真正實現對學生的創客教育。

項目特色

紙花與燈籠都非常具有中國傳統文化特色，是古代人民用智慧去裝點生活的藝術品。

本項目通過手工制作紙花、燈籠入手，利用mBlock主控、LED燈模塊點亮燈籠，將中國傳統文化和現代的計算機技術相融合。

如今是信息技術迅速發展的時代，本節課將看似風馬牛不相及的兩者通過項目化講學有機地整合在一起，而且整個活動并不僅僅局限于這兩者。

在整個項目的進行中，融合了科學、數學、美術、電子硬件和信息技術等學科特色，完美體現了STEAM教育特色，屬于典型的項目化學習，激發了學生學習探索的興趣，培養了其動手創新的能力。

活動過程

一、人工智能引入項目

智能音箱的出現讓人們感受到酷炫的科技就在我們身邊，學生對前沿科技有著無限的好奇心。而本節課的最大看點就是教師和智能音箱的互動配合。

教師出示小AI智能音箱，與其進行對話，且小AI的回答也緊緊地圍繞著本節課的主題。學生在對智能音箱嘖嘖稱奇的同時，也被激發了學習興趣。

教師讓學生和小AI主動互動，體驗人工智能的魅力。當學生對人工智能產生濃厚的興趣時，教師引導學生由生日Party入手思考如何去裝扮一個生日舞臺，學生提出了生日舞臺需要紙花、掛燈籠等。

教師根據學生的回答引導他們制作出一款不一樣的燈籠，實現創意個性化，也讓傳統的燈籠具有了“智能化”。怎樣才能稱得上智能化的燈籠呢？學生總結為可以閃爍、五彩繽紛的燈籠。而為了能夠實現這些效果，我們需要使用LED燈。

二、項目規劃小組分工

教師引導學生查閱資料，討論研究出本項目的任務：制作紙花、燈籠外殼以及點亮燈籠。手工制作需要彩紙、小木棍、裝飾紙、膠水、熱熔槍等，硬件模塊需要有mBlock主控、LED燈模塊和數據線。

按照任務要求，教師將學生分為兩組——手工組和電子組。手工組負責制作紙花和燈籠外殼，電子組負責點亮炫彩LED燈。學生根據自己的性格特點合理進行分組，各司其職，進而完成各組的作品。

三、動手開展項目

1.創意紙花彰顯美

紙花制作由美術教師指導，主要以色彩和表現力為主。教師出示樣品，讓學生分析討論做法。學生先將彩紙剪成花瓣形狀，然后將花瓣處理為上部外翻的形狀，將竹簽一端用紙巾包裹，然后將花瓣一片一片粘在周圍，最后將綠色彩紙剪成波浪紋粘在玫瑰花下面（如圖1）。

2.手工燈籠遞傳統

燈籠是非常常見的，學生們也制作過多種DIY式的燈籠，但是本次讓學生體驗的是從零到成品的過程，還是頗費一番功夫的。選材、設計、制作分別由美術教師、科學教師、數學教師指導。學生在稿紙上設計出燈籠的外形，然后抽象畫出燈籠的框架結構，接著在數學教師的指導下，將框架的數據標示出來，根據數據將木棍裁剪成對應的長度，利用線和熱熔槍，組合成燈籠框架。最終再將彩紙粘在燈籠的外框上進行裝飾，完成作品。

一個簡單的燈籠融合了多個學科的心血，學生們也由此發現學科之間的相關性，端正了對其他學科的認識。（如圖2）

學生通過資料查閱、觀察分析、動手實踐三個環節，親手制作出多彩的玫瑰花和燈籠，不但培養了動手能力，增強了自信心，提升了創造力，同時促進了學生合作探究的能力發展。

3.星星點燈顯身手

（1）搭建硬件系統

教師指導學生認識mBlock主控、LED燈模塊，了解各個接口的作用和功能，然后根據顏色搭配進行連線，同時要注意引導學生注意不同模塊與主控接口的連接，不能出現差錯，以免燒壞模塊。這些細小的環節始終引導學生：做科學是來不得半點馬虎的，我們可以大膽假設，但需要小心求證。

（2）初步編制軟件程序

教師引導學生認識mBlock編程環境，然后設置點燈程序（如圖3）。學生自主探究接口、全部、紅色、綠色、藍色選項。學生講解研究的結論：1.接口選擇的是傳感器所插主控板對應的接口（一定要對應，否則無法控制）。2.全部選項下面還有“1、2、3、4”四個選項，對應表示四盞LED燈。3.紅、綠、藍后面的選項可以填入0～255的數字組成不同的顏色。

學生將程序上傳后嘗試點亮LED燈。在這個環節中，學生通過實踐發現美術中學習的“三原色”知識在電子設備中得到了應用。雖然只有三個顏色，但是學生將顏色設置不同的數值之后就得到了五彩顏色。

4.絢麗彩燈閃智慧

學生點亮燈光，燈籠呈現五彩顏色，學習的興趣以及動力趨于最高點。教師在這個環節給予學生更多的探究過程，學生通過小組合作探究如何讓燈光閃爍，像夜空中閃爍的星星。學生通過分析討論得出了兩個關鍵點，一是閃爍，二是絢麗。絢麗的色彩程序較容易實現，但如何閃爍呢？學生很快想到通過顏色的轉變實現閃爍，從而設計出下圖的程序（如圖4）。

在這段程序設計中，教師教會學生理解順序結構和循環結構，同時將算法思維滲透到課堂中。教學的藝術不是在一堂課中教授給學生多少知識點，而是在潛移默化中引導學生算法思維的建立，并且將這樣的思維應用到生活中去。

四、傳統與現代結合展風采

教學應該具有層次感，因此在最后一個環節，教師讓學生自主探究其他傳感器的應用，給予學生相應的學案去探索。最后學生將絢麗彩燈放入燈籠中，配合之前所做的紙花，搭配勁爆的跳舞機器人一起裝點舞臺，一起為小AI慶祝生日。傳統的生日會便有了智能范兒，同樣這也是學生們思維碰撞后的結果。最后還要鍛煉學生的語言能力，讓每個小組結合設計單，展示自我的風采。

設計匯報

我們小組設計的作品名字為：_______________。我們主要利用傳感器實現了_____________的效果。我們利用_____________裝飾了我們的燈籠。

項目總結

這節課把燈籠和不同的傳感器結合起來，用超聲波、電位、聲音傳感器控制LED燈，讓燈光更加絢麗多彩，讓學生體會到了人工智能給我們帶來的方便與快樂，鼓勵學生在人工智時代創造出更美好的人工智能產品，分享給大家使用。

項目反思

思考現有的硬件系統，除了可應用到個性化智能燈籠場景外，還可以應用到哪些場景中，個性化智能燈籠設計還可以添加哪些功能；調研如何能將所學的知識應用到現實中去。

教學點評

本項目結合了傳統的手工制作、美術設計、數學建模和現代的電子科技，融合了創客教育和STEAM教育模式，使用項目化的學習方式。在整個項目中關注了以下問題：一是以學生為中心；二是注重小組合作；三是解決實際問題并創新。這樣的課堂培養出的創新型學生動手能力強、團隊意識佳、科學素養高，契合新綱要要求，符合學生個性化發展需求。（點評人：孫偉，江蘇省南通市教育科學研究院信息技術教研員）