桂花小學：信息科技領域中的“融合+實驗”教育旅程

“我要燈光、紅外傳感器，再加顯示屏。”

“我要溫度、濕度傳感器，再加舵機。”

“5、4、3、2、1，拿定離手，比賽正式開始，加油吧！科創(chuàng)少年！”

隨著老師一聲令下，一場充滿創(chuàng)意火花、趣味盎然，略帶緊張的“科創(chuàng)PK賽”在深圳市龍華區(qū)桂花小學智能教室火熱開展起來。

你看，“先鋒隊”的兩位小朋友搭配默契，轉眼間，一人已經(jīng)搭好籃球框，在對應的位置裝上了傳感器；一人正拖拉著積木，編寫程序，測試成功的“智能籃球裁判員”讓兩人歡跳起來。另一同伴用手機記錄下這一創(chuàng)作的過程和“先鋒隊”的展示采訪影像，編輯后的“智能籃球裁判員”將上傳至學校“科創(chuàng)PK賽”的大屏展播，由全校師生投票確定獎項。孩子們充滿成就感和期待感。

上述場面就發(fā)生在深圳市龍華區(qū)桂花小學。每年學校都會舉辦信息科技節(jié)，不同年級開展不同的“科創(chuàng)PK賽”，有一二年級的不插電拼積木、三四年級科技實驗小發(fā)明、五六年級科創(chuàng)PK賽，一個個”積木達人”“實驗大咖”“科創(chuàng)大神”在孩子們中間悄然流傳開來。它是學校信息科技域中“融合+實驗”的桂花表達。

深圳市龍華區(qū)桂花小學創(chuàng)辦于1968年，是一所公辦全日制學校。現(xiàn)有33個班級，學校設備設施齊全，擁有創(chuàng)客室、電腦室、智能教室、泛在學習室等24間功能室。校園實現(xiàn)無線網(wǎng)絡全覆蓋。學校改擴建工程于2020年正式啟動，擬建成72個班級的九年一貫制學校。

桂花小學王婷校長表示，學校是培養(yǎng)孩子科學精神和科學倫理的主要場所，學校充分發(fā)揮“融合+實驗”課程的優(yōu)勢，堅定“生命因教育而芬芳”的信念，讓每個孩子都能在自己所熱愛的世界里自由馳騁，閃閃發(fā)光，成為有理想、有本領、有擔當?shù)纳鐣髁x建設者和接班人。

以特色主題融合學科課程，走向文化學習

桂花小學課程研發(fā)團隊深入挖掘中華傳統(tǒng)文化之美，以6個特色鮮明的主題，融合語文、數(shù)學、信息科技、音樂、美術等多學科內(nèi)容，開發(fā)線上課程，弘揚東方美學，致敬育人初心。

一年級以“紅色之旅——‘點燃愛國情’學科融合課程”為主題，通過長征路上“紅小鬼”的故事，讓學生擔任實習少先隊員，了解紅色國旗設計背后的故事等活動，潛移默化地幫助學生了解歷史，感悟家國情懷，激發(fā)愛國主義情感。

二年級以“夢回敦煌——走近世界文化遺產(chǎn)莫高窟”為主題，以聽九色鹿的故事、繪制九色鹿美術作品、黑科技修復敦煌文物、對敦煌舞蹈“飛天”“反彈琵琶”等欣賞活動，引領學生親歷敦煌秘境，感受中華燦爛的文化瑰寶，邂逅璀璨文明，弘揚“真善美”的民族精神。

三年級以“馨香致遠——走進花語微觀世界”為主題，以“桂花”為切入點，對桂花詩歌的品讀、《桂花之歌》的欣賞、分桂花糕來鞏固算理、制作桂花糕等活動，深化對桂花的認識，讓學生了解桂花的人格象征，增強對花文化的熱愛，積極參與花文化的傳承與發(fā)揚。

四年級以“走近唐朝——探尋盛世千年職業(yè)風采”為主題，以文成公主和親故事、《霓裳羽衣曲》的欣賞、了解大唐服飾、揭秘大唐馬場上的體育競技等活動，激發(fā)學生心中對大唐盛世的向往，激蕩文化自信，激起學生內(nèi)心對弘揚傳統(tǒng)文化的熱情。

五年級以“生命如花——喚醒生命的綻放”為主題，以野外求生為情境，兔子舞注入到熱身運動、如何在野外確定位置、用音樂游戲開盲盒的方式開啟“生命的樂章”等活動，讓每一個人都成為我自己，最終實現(xiàn)“我之為我”的生命價值，點亮生命。

六年級以“上善若水——水文化探究”為主題，了解黃河長江流域先民生活狀態(tài)，探究李白與長江的關系，解決水價的實際問題，用3D打印制作水車等活動，探討“水”的文化價值和生命意蘊，感受節(jié)約用水的必要，增加學生用信息科技解決實際問題的數(shù)字素養(yǎng)和技能。

桂花小學依托特色主題融合課程，以弘揚中華傳統(tǒng)文化、增強學生文化自信為宗旨，打破學科界限，凝聚團隊智慧，讓中華民族的精神基因萌生于師生的內(nèi)心深處，激發(fā)了廣大學子繼承和發(fā)揚中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的家國情懷。學校受到深圳市龍華區(qū)教育局、龍華區(qū)政府在線、深圳市政府官網(wǎng)的全面報道，人民日報客戶端、南方+、龍華新聞、今日頭條、騰訊網(wǎng)、網(wǎng)易新聞等媒體予以報道轉載。

以繪畫主題融合編程課程，走向跨學科學習

如何在信息科技課程中培養(yǎng)學生的跨學科學習能力，提升學生的數(shù)字素養(yǎng)與技能？桂花小學教師們努力踐行新課標的研究重點。學校積極落實《義務教育課程方案和課程標準（2022年版）》，提出各門課程要開展跨學科主題學習，以“Kitten+繪畫”為主題，開展融合編程課程，探索信息科技課程跨學科實踐活動。本課程依據(jù)ADDIE模型進行開發(fā)，即從分析（Analysis）、設計（Design）、開發(fā)（Develop）、實施（Implement）到評估（Evaluate）的整個設計過程。分析是對課程達到的目標、對象、環(huán)境等前期分析。設計是以跨學科理念為指導，以“Kitten+繪畫”為主題的課程結構，它分為三大模塊，模塊一是提高“Kitten+繪畫”工具綜合應用能力——多彩應用；模塊二是通過編創(chuàng)軟件的設計，讓學生由一個工具的應用者，轉變成工具的設計者，體現(xiàn)學習工具屬性——百變設計；模塊三是利用傳感器+物聯(lián)互感，制作創(chuàng)意智造的作品，感受人與人、人與物、物與物的互聯(lián)互感的體驗——物聯(lián)智能。每個模塊4課時，共12課時的內(nèi)容，以項目式的學習方式，讓學生學會設計與開發(fā)“Kitten+繪畫”的項目思路，提高跨學科解決問題的能力。開發(fā)是撰寫課程內(nèi)容和資源；實施是進行教學實踐；評估是對教學課程、學生學習效果進行反饋和評價。

以多彩應用為主線的“五彩繽紛的花”項目為例，項目采用李清照《鷓鴣天·桂花》的詩句：“暗淡輕黃體性柔，情疏跡遠只香留。何須淺碧輕紅色，自是花中第一流。”作為入項開場，提出驅動問題：如何利用正多邊形，畫出校花——桂花，演畫出五彩繽紛的花呢？在課程中，學生經(jīng)歷項目的功能分析，程序算法分析、造型圖分析后，設計并執(zhí)行項目開發(fā)方案，包括學一學，從數(shù)學的角度了解正多邊形、圓、弧與花辮的關系；做一做，利用編程語言，實現(xiàn)桂花的繪制、花顏色的變化，體現(xiàn)美術的色彩表達；測一測，請學生充當軟件測試師；秀一秀，讓學生用圖文海報等形式，展演作品；評一評，由本人、同學、老師對項目進行評價。最后，以學生的項目反思、項目優(yōu)化、項目再創(chuàng)為主線，構建項目風暴。學生在程序世界中以花為主題，利用數(shù)學建模的思想，使用程序編寫的方式繪制各種圖案，體會程序設計在美術制作領域中的作用，實現(xiàn)技術、美術、數(shù)學間的跨學科融合。

桂花小學以跨學科繪畫為主題，不僅關注學生編程語言的應用，更注重學生的設計思維和跨學科解決問題的能力，嘗試探究編程技術為學科服務，制作學科教學用具，實現(xiàn)“學科性”和“工具性”的價值，這也是本課程的特色。

以模塊主題踐行過程控制實驗，走向核心素養(yǎng)

蔡艷妮老師作為龍華區(qū)信息科技學科特色工作室主持人，成為廣東省周莉萍名師工作室的網(wǎng)絡學員，積極參與了省工作室的研究項目“指向深度學習的STEAM項目式教學課例開發(fā)與實踐研究”。在周莉萍老師指導下，以“過程與控制”模塊為實踐載體，以“智能家居”為主題，開展實驗教學研究。內(nèi)容上，一方面，帶領工作室成員研讀課標，深刻理解過程與控制模塊的內(nèi)容設計、學業(yè)要求，思考實驗教學的實施策略和路徑。另一方面，梳理“智能家居”中符合實驗教學的知識點，挖掘現(xiàn)有教材中契合“過程與控制”原理的內(nèi)容。如智能鎖主題，學生經(jīng)歷智能鎖的體驗，調(diào)查得出智能鎖的功能，從拼接智能鎖的模型、進行智能鎖的機械控制實驗、加入傳感器在平臺上開展智能控制實驗，在硬件支持下最終形成了不同的開鎖方式。有的學生利用機械結構，用鑰匙打開鎖；有的學生用數(shù)字按鍵開鎖；有的學生通過錄入、對比、驗證指紋的過程，實現(xiàn)指紋開鎖；還有學生用機器學習訓練人像模型，應用圖像識別技術實現(xiàn)人臉識別開鎖；甚至有的學生考慮到新冠疫情，減少接觸，設計手勢開鎖。

學生在體驗過程與控制的實驗中，基于真實性問題切入，全身心投入到實驗探究中，不僅在實驗過程中知道了生活中常見物品的機械結構、了解過程與控制的特征及實現(xiàn)方式，也進一步理解了計算機解決問題的過程，鍛煉了高階思維，持續(xù)提升數(shù)字素養(yǎng)。

以銜接主題踐行人工智能實驗，走向深度學習

在廣東省周莉萍名師工作室的引領與支持下，桂花學校以小學六年級與初中一年級之間的銜接課程為主題，依托課程教材研究所的“中小學人工智能教育實踐研究”項目，踐行人工智能實驗教學。

學校以上海人工智能實驗室提供的實驗平臺，開展三個層次的課程，入門層次——編程初步課程、人工智能啟蒙課程；中等層次——計算機視覺課程、語音識別課程；高階層次——機器學習初探、深度學習識圖像課程。學生從人工智能的歷史發(fā)展、應用領域入手，到圖像識別、目標檢測、人臉識別、語音識別等生活情境的體驗實驗，最后過渡到手寫數(shù)字識別，嘗試用訓練機器學習模型來挖掘規(guī)律，體驗深度學習的學習過程，提升人工智能算法思維和創(chuàng)新能力。

瞧，有兩個學生正在演示“電梯防疫機器人”，只聽一人介紹道：“針對電梯中因未戴口罩而感染新冠病毒的案例時有發(fā)生，我們制作一款能自動檢測乘客是否戴口罩，如果沒有戴口罩，則會自動遞出一個口罩的機器人”。另一人站在機器人前，果然不出1秒，機器人就遞出了一個口罩，當他戴上口罩時，機器人出聲“請說出你想要去的樓層”。“2樓”話音剛落，只見他倆就跑出電梯，沒一會兒，電機轉動，噴霧設備灑出了一層水汽。近聞才發(fā)現(xiàn)，原來“電梯防疫機器人”在檢測到電梯無人時，能自動消毒。

像這樣的小學六年級學生從生活中觀察所見的問題，借助模型、傳感器和可視化編程，用計算機人工智能的方式去解決問題的故事，在桂花小學的中小銜接課堂里每天都在發(fā)生，時而會看到學生焦急的俏模樣，時而會聽到學生成功的歡呼聲，這就是桂花學子的“數(shù)字素養(yǎng)畫像”。

“桂子月中落，天香云外飄。”應對數(shù)字智能時代，信息科技教育面臨前所末有之挑戰(zhàn)，桂花小學在“融合＋實驗”的信息科技教育理念引領下，以融合課程為抓手，用實驗教學的方式，緊緊圍繞“生命因教育而芬芳”的辦學理念，構建學科融合課程體系、中小銜接人工智能課程體系，讓學生的信息核心素養(yǎng)如花綻放，一路芬芳。

作者單位：廣東深圳市龍華區(qū)桂花小學