王琴 现就职于杭州绿城育华亲亲学校，设计艺术学研究生。从事美术学科教学，擅长利用综合材料进行空间、色彩、形态的研究，并着力于工业产品设计、装饰艺术设计等创造力课程的开发研究。

设计依据

PBL-STEAM即“Project based learning （项目式学习）与STEAM”的结合教学模式，是我校近两年关于STEAM理念的项目式学习的教学实践，也就是把项目学习和STEAM进行联结，并融入到课堂中的实践性课程。

课例特色

该课程开设在七年级，对应七年级正在开展的数学、科学、信息、美术等相关的教材内容。该课程主要由美术老师负责，同时与信息技术老师分环节、分内容同堂授课，美术老师主要负责汽车外观造型和景观沙盘的设计，信息技术老师主要负责内部的智能控制系统和外部智能感应系统的设计。

问题来源于真实的生活情境，教学过程中学生全程参与在内，教师鼓励学生要有问题意识，让学生用新的眼光认知身边一些习以为常的事物。

内容呈现

一、创意激发

观看关于杭州西湖景区十一黄金周火热的旅游现象的视频，然后请学生思考从视频中发现了什么问题。学生们通过讨论，提出了下面问题：

1.景区提倡低碳出行，单双号限行，导致老、幼、病、孕人群出行不便；2.各景点之间距离远，行驶范围受限；3.人工驾驶成本高；4.外观造型单一，缺乏地方文化特色。

怎么解决这些问题呢？经过头脑风暴，学生们决定设计一辆“西湖景区智能游览车”。

二、创意设计

出示图片：当下流行的共享专车和共享单车十分便捷，改善了人们的生活。师生共同讨论，使西湖景区游览车具有以下功能：共享性；外观造型更具地方特色；随时约车，随时停靠；无人驾驶；自动识别红绿灯，对景区内车辆统计限流；等等。

三、制作实践

1.内部智能控制系统设计
该环节由信息技术老师负责，指导学生实现智能小车巡线、避障等基本功能，后续结合外部控制系统智能感应红绿灯并自动启停，也可按信号指示在指定地点启停。信息技术老师先让学生认识Arduino电子元件，组装汽车内部硬件（如图1），然后，用Mixly编程软件编写内部智能启停系统的程序（如图2、图3）。

图1 内部元件搭建

图2 内部智能系统巡线程序编程

图3 内部智能系统障碍物停止程序编程

2.外部智能感应系统设计
这环节由信息技术老师和美术老师协同教学。先由信息技术老师指导学生完成外部智能感应系统的硬件组装（如图4），再用Mixly编程软件进行程序编写（如图5、图6），实现如下功能：智能感应系统自动控制道闸起落；统计进入区域内的车辆数量，并显示液晶屏幕上；数量达到预设数量上限红灯亮起，反之绿灯亮起；车辆按指定位置停靠；等等。

由美术老师指导沙盘组学生，对外部智能感应系统的显示屏、道闸、红绿灯等进行表面美化装饰，并将电闸等控制元件隐藏在岗亭内部。

图4 外部智能感应系统搭建

图5 外部智能系统红绿灯程序编程

图6 外部智能系统显示屏程序编程

3.景观沙盘设计
该环节由美术老师负责，以沙盘地图的方式模拟西湖景区的景观环境。首先，师生共同讨论，概括沙盘景观所需内容：西湖景区环形的游览路线，区域内设置山、水、游步道路、游人、树木、岗亭建筑等元素。

学生先测量车体轮廓尺寸，再计算车子在转弯和行驶过程中的距离，确定游览线路的宽度；搭建岗亭建筑模型；在沙盘三分之一处安置岗亭建筑和其他装饰过的控制元件，并在临近建筑的后方设置西湖，再将剩余部分铺设草地，设置行人、游步道、高低错落的树木等，制造出自然的山水场景。（图7为沙盘景观局部装饰岗亭建筑、游步道、树木，图8为经过装饰的红绿灯、显示屏、道闸）
因该环节工程和技术含量比较大，在具体的实施过程中，须在年级内组建沙盘制作学习小组，如：A班沙盘制作小组先进行制作并将过程和未完成部分以课堂记录单的形式，告知B班沙盘制作小组的成员。

4.汽车外观造型设计
汽车外观造型设计环节仍由美术老师负责，以美术学科的造型与结构、色彩与表现知识为基础。
教师出示图片：学生们小时候玩的汽车纸板模型。师生共同讨论：如何绘制汽车外观造型？选择什么样的材料和制作工艺，且该选择对汽车内部智能感应有没有影响？

学生先测量汽车内部结构数据，然后计算正面、背面、侧面、顶面、底面尺寸，并理解各个转折面的衔接关系；再用铅笔绘制基础线稿，用勾线笔确定最终造型，把图纸画成平面一体展开图，用虚线表示出折叠的位置；最后用符合车体造型的颜色，对表面进行装饰（如图9）。最终黏合成一个立体汽车，便于安装在汽车硬件外部。

图9

四、展示分享

各小组改进、完善设计后，以公开展示的方式，向校内外专家、老师和学生们演示设计成果，在模拟西湖景区的景观沙盘上演示汽车行驶的状况，实现红绿灯避障、车辆限流、道闸自动升降、按指示点停靠等功能。

五、课堂总结

杭州西湖景区智能游览车的设计，是在原有汽车外观造型设计的基础上进行的深入研究学习。学生已对汽车外观造型有了较深刻的认识和实践，因此，在现有基础上进行技术性突破，增加了智能感应系统和外部景观沙盘设计，以最真实的场景体验模拟景区游览车存在的问题，并取得解决方法。学生在实践过程中将所涉及的多学科知识内容发挥得淋漓尽致，同时，遇到问题积极探索解决方法，也使新的学科知识得到运用，真正实现自主探索学习，成为生活的设计师。

实践反思

通过课程实施和课堂学习，在多学科知识综合运用过程中，学生初步掌握了综合知识运用的创作方法，尝试并熟悉了不同的立体造型工具，同时，还提高了自身团队合作能力和表达能力。对于学生和老师而言，PBL-STEAM教学方式是一种尝试，一种机遇，更是一种挑战。

教学点评

项目式学习是亲亲学校学生经常用的一种学习方式。现在，我们把项目式学习和STEAM进行了联结。PBL-STEAM学习注重与现实世界的联系，实现多学科“跨界”整合，指向学生的创造力培养。学习者围绕一个具体的项目，以团队为组织形式综合运用科学、技术、工程、艺术及数学等学科的知识，解决真实问题，自主亲历体验、探索创新、内化吸收的过程，培养问题解决能力和创新能力，获得有益终身的学习力和情感价值。“杭州西湖景区智能共享游览车设计”是本学期以交通为主题的PBL-STEAM课程中，学生自主发现的一个选题。在完成项目任务、解决问题过程中，学生需要应用多样的工具、技术和表现方式，需要美术的视觉艺术、装饰工艺与数学测量、智能科技等多种学科知识的整合。在学习过程中，学生全情投入，不仅感受到了探索创造带来的丰富情感，还从创造实践中，提升了创新意识、创新思维能力，并最终落实到创新能力的进阶。（点评人：陆颖，杭州绿城育华亲亲学校校长）