“智能家居——燈的應用”活動的項目式學習

朱兆鋒 溫丹

〔摘? ? 要〕? 項目式學習是一種將學生置身于真實情境，旨在培養學生高階思維能力的學習活動。基于信息科技課程的項目式學習，要圍繞核心素養確定教學目標，推進以學生為主體的學習方式創新。本文以“智能家居——燈的應用”活動項目為例，從設計理念、方案實施、項目總結等幾個方面展示。

〔關鍵詞〕? 信息科技；小學科學；項目式學習；智能家居

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 06? ? 013-015

一、項目式學習設計理念

信息科技新課標明確提出，要系統設計學習活動，突出用信息科技解決學習、生活中的問題，為學生創設自主、合作、探究的學習情境。基于此，我們在設計項目課程時提出以下幾個理念，指導課程的實施。

（一）基于真實生活情境，解決真實問題，創作真實作品

燈是我們生活中最常見的物品。當面對身邊習以為常的事物時，我們常常會忽略對它的思考。而設計制作有個性的燈，就是真實情境下的任務。通過編程，讓燈變得更智能、更有趣、更實用，學生能真切感受到技術給自己的生活帶來的美好。學生的作品不是演示功能、闡述理念的模型，而是可以應用于生活的真實作品。這也是學生維持和激發學習動機、保持學習好奇心的重要因素。

（二）STEM多學科融合

該項目是多學科知識的融合，注重理論與動手實踐的聯系。學科融合并不是簡單地疊加在一起，當項目基于真實的情境，一個學科是無法支撐整個項目的。因為生活中大多數問題都需要應用多學科的知識來共同解決。本項目的任務是設計與制作一盞獨特智能的燈，需要科學學科的電路基本知識，美術學科給予的設計理念、動手制作，信息科技學科Mind+編程，傳感器的使用等多學科素養才能完成。

（三）生成性課程

課程是生成性的，課程為項目服務。因為項目需要，所以學習該技術。比如繼電器的學習，在小學科學課標上并沒有這個要求。但是我們的項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》這一節科學課。課堂也是生成性的，在上課前，學生會選用哪些傳感器、設計怎樣的技術方案、應用在什么場景，我們無法提前預設。課堂具備開放性、創造性，能充分調動學生的主觀能動性。

（四）淡化技術細節，重在創意和體驗

當前比較流行的中小學人工智能教學套件：Micro bit、Arduino、掌控板等。傳統的Arduino需要面包板接線，對于小學生而言，接線方法較復雜，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，語音識別模塊、語音合成模塊、哈識圖視覺模塊，極大地降低了制作交互作品的門檻。

我們認為，在設計小學人工智能課程時，應淡化技術的細節，以降低技術層面的難度，重在引導學生體驗人工智能給自己生活帶來的變化，激發他們創作人工智能作品的熱情、創意。

二、項目式學習方案（見文后附表）

（一）設計有個性的燈

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，我們對燈的需求早已不僅僅是照明那么單一，更希望燈有個性、創意、美觀等。引出本項目的驅動性問題“如何設計與制作一盞獨一無二的燈”。

如何引導學生激發靈感？好的設計是創意的源頭。在課上教師可設計如下提問。

電燈由哪幾部分構成？

基于能力和材料，我們能對電燈哪些部分進行改造？

通過對電燈構成的認識，聚焦到任務：我們能設計創意的部分只有燈罩的材質和造型。通過展示不同外形的燈具照片、視頻等多媒體素材，給學生提供設計的腳手架，引導學生分組進行設計。

（二）制作燈具

基于每個小組的設計創意，教師準備一些必備工具和材料，學生也基于本小組的需要，從家里帶來不同的材料，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。

（三）繼電器的學習

在設計制作出燈的外觀造型后，我們的燈已經是世界上獨一無二的了。如何控制燈的開關呢？學生對電存在畏懼心態，為安全起見，項目組教師購買的是12v的燈，其亮度已經能夠滿足我們的需求。控制12v的電器需要學習電路的串聯與并聯知識，以及繼電器的原理與使用。

（四）智能家居——燈的應用

學生在信息科技課上學習過Mind+，在本項目課程中，學生開始接觸硬件的編程，聚焦常用傳感器的學習與使用。本課引導學生感受智能家居給自己生活帶來的美好與便捷，聚焦智能燈具的不同應用場景，擴寬學生視野。基于教師提供的不同傳感器、語音模塊等技術，根據本組燈具的特征、需求，學生自主選擇一個或者幾個傳感器，綜合運用于燈具中，完成智能燈具的設計方案。

三、項目式學習項目反思與總結

“這節課太有趣了！”“怎么就下課了呀！”這是我們在項目課程實施過程中最常聽見的學生的感嘆。在學習過程中，學生展示出極高的素養，小組合作井然有序，分工合理，匯報精彩。合理的教學設計是引導學生的關鍵。比如5個學生組成一個小組，在項目初就成立了小組團隊。合作貫穿整個項目的實施過程，從設計燈的造型、討論能夠從家里帶什么材料、動手制作，到設計智能燈的應用場景等，都需要整個團隊的付出。設計合理的學習單能夠提供腳手架，讓以學生為主體的課堂能夠有教師的引導。在項目實施過程中，學生的創意、想法也讓我們驚喜。比如有的小組根據本小組房子的造型，設計的應用場景是“溫暖路人回家的路”：通過聲音傳感器和光度傳感器，實現當有人路過時，房子能夠自動開啟燈光，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，通過編程，讓燈能夠根據聲音的大小來實現不同頻率的閃爍，應用場景是聚會時的氛圍燈。

本活動課程是2021年秋季東莞市松山湖片區小學信息技術教學視導展示課，來自全市60多位教師參與研討，他們給予了高度的評價。基于項目式的人工智能學習，從真實問題、真實情境出發，給予一定的腳手架，引導學生有序、高效地進行小組合作學習。以學生為主體的課堂能夠激發學生的學習熱情。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.義務教育信息科技課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]中華人民共和國教育部.關于加強和改進中小學實驗教學的意見[S].北京：教基〔2019〕16號，2019.11.