设计依据
时代的发展要求学生具备初步的创新精神和实践能力，在北京市教育“深综改”的背景下强调跨学科的主题教育活动，包括中小学生创客行动、项目式的学习（PBL）、开放性的科学实践活动等。为响应号召，我校为学生创造条件、搭建平台，开发并实施校本课程“创客生活”。本课作为校本课程之一，设计参照“信息技术课程标准”，其中明确提出，紧密联系学生的实际生活选择课程内容，学生的技术学习过程应是主动建构知识、不断拓展能力的过程。

课例特色
在本节课的实施过程中，学生根据学习需求使用创客工具进行创意制作，制作出了“夜间感应灯”，并进行分享交流，渗透了创新、实践、分享的精神，这是一节创客教育类校本课程。在合作解决复杂问题的教学环节中，充分包含了STEAM中的科学、技术、工程、数学和艺术的跨学科知识，也体现了STEAM教育与创客教育思想在跨学科教育中的统一与融合。

教学目标
知识与技能：初步理解环境光传感器的工作原理，学会利用环境光传感器获取光值信息的技能；初步理解超声波传感器的工作原理，学会利用超声波传感器获取距离信息的技能。
过程与方法：经历传感器的使用过程，初步学会利用传感器获取信息控制灯亮灭的方法。
通过制作“夜间感应灯”，经历项目制作的全过程，初步掌握使用创客思维和工具解决生活中问题的方法。
情感态度与价值观：学生通过创意制作,学会创新、实践，分享的精神。

教学重点难点
教学重点：Arduino环境光传感器和超声波传感器的工作原理及使用方法；夜间感应灯的制作方法。
教学难点：跨学科的思维方式；使用创客思维和工具解决生活中问题的方法。

教学准备
计算机和Arduino编程软件；运用三维设计和3D打印技术自制的教具和学具；用于美化作品的工具和材料。（如图）

教学过程
一、情境导入、提出问题
教师播放小视频后提问：“夜晚家人在黑暗的房间可能会被绊倒，同学们能否设计一个灯光装置进行照明？”
教师追问：“由于白天不需要照明，如何实现只有夜晚到来灯光才会亮起？”
教师再追问：“这个装置是根据什么条件来分辨白天和夜晚？”
引导学生通过分析得出解决方案，引出本课主题“夜间感应灯的制作”。

二、合作解决复杂问题
本环节是教学重点和教学难点，教师设置了三个任务，让学生在项目制作过程中进行合作探究，并运用跨学科知识。
任务一：基本功能——夜间灯亮、白天灯灭
步骤1：分析需求，确定方案，连接硬件，程序下载。
教师带领学生确定“夜间感应灯”所需要的光值，并通过使用环境光传感器获取当前的光值，用来分辨白天和黑夜。教师讲授软硬件的具体设置。
步骤2：分工合作、探求原理。
教师利用学案和学具引导学生学习环境光传感器的工作原理。

步骤3：实际操作、完成任务。
步骤4：提出新问题、反思改进、引出任务二。
 

表1 任务一：软硬件的设置

 

任务二：改善功能——人经过时灯亮，间隔一段时间后灯熄灭
步骤1：确定新需求，改善方案，连接硬件，程序下载。
教师引导学生反思任务一中提出的节能环保问题，确定改进方案为：使用超声波传感器获取距离信息来分辨是否有人经过。教师讲授任务二中的软硬件设置。
步骤2：分工合作、探求原理。
教师利用学案和学具引导学生学习超声波传感器的工作原理。
步骤3：实际操作、完成任务。
步骤4：检验功能、阶段小结。
 

表2 任务二：软硬件的设置

任务三：改进外观——绘制五官、增加四肢、 制作服装
教师要求学生在完成“夜间感应灯”的功能基础上，使用硬纸、彩纸、剪刀、双面胶、胶条、铅笔、橡皮、彩笔等材料和工具为“夜间感应灯”绘制五官、增加四肢、制作服装。
在学生制作之前，教师展示反面案例作品，通过反例提示学生，在设计“夜间感应灯”外观时不能挡住环境光传感器和超声波传感器，以免影响其功能。

三、展示评价
过程性评价：组织学生以组为单位上台展示本组制作的夜间感应灯，针对学案中的问题谈本节课学习到的科学技术，并展示作品的外观，描述作品功能，介绍组员分工。
教师用照片和视频的方式记录学生的展示过程，并结合示范作品，对学生作品的功能性和艺术性进行点评。
成果验证：教师关闭所有灯，模拟黑夜到来，组织学生有序参观，验证每组夜间感应灯的功能是否实现。

四、反思与提升
教师引导学生反思本次作品的不足和待开发的功能，如：灯的渐亮、声音控制和脚踩控制等。总结传感器获取信息的方法，引发学生思考如果再遇到类似的生活实际问题，要学会运用跨学科的思维和工具解决问题。

教学过程总体图

实践反思
对教师的挑战：教师过去钻研的往往是某一学科的知识体系，很少打破学科边界进行跨学科的互动交流。STEAM教育对教师提出了更高的要求，需要教师提升跨学科综合能力，并与不同学科教师开展项目合作；需要更加关注学生学习的路径，支持或帮助学生更好地分析与解决问题。

对学生的挑战：STEAM教育要求学生主动地发现问题、探索问题和解决问题，并学会主动地学习，成为学习的主人。学生需要不断地尝试，在试错中创生出自己的想法，在改进中完善设计和作品。

教学点评
STEAM教育是以创意制作与开源分享为特征的综合性实践教育，旨在引导学生整合学科知识，学会使用工具，发展创新思维，形成积极的心理品质。跨学科教育理念注重打破学科界限，围绕主题教学。本课选择贴近生活的家庭夜间照明问题，组织学生使用数字化工具开展创意制作，解决生活中的实际问题并进行分享交流。在项目制作过程中，学生不仅加深了对传感器、程序控制等知识的理解，更在跨学科解决问题的能力、团队协作的能力和创新的能力上有了明显的收获。（点评人：王振强，北京市教育科学研究院基教研中心信息技术教研室主任）

教师简介

于靖 北京市文汇中学信息技术教师，东城区信息技术学科兼职教研员。曾荣获东城区教育信息化发展突出贡献奖和东城区先进教育工作者荣誉称号，全国中小学机器人教学基本功竞赛“特等奖”。
独立撰写校本教材《单片机博士》和《创客生活》，其研究报告荣获北京市特色优质原创课程辅助资源一等奖。多篇论文、案例等荣获全国和北京市一等奖。