小学Steam课程案例如何设计更有效？

99ANYc3cd6 课程介绍 2025-11-28 1

小学STEAM课程案例设计：《我的智能小夜灯》

课程基本信息

课程名称： 我的智能小夜灯
适用年级： 小学3-5年级（8-11岁）
课程时长： 3-4课时（每课时40-45分钟）,可根据实际情况调整。
核心概念： 电路、传感器、编程、结构设计、用户体验。
STEAM整合点：
- S (科学 - Science): 理解电路的构成（电源、导线、用电器）、电流、电压和电阻的基本概念；理解光敏电阻的工作原理（光强变化 -> 电阻变化）。
- T (技术 - Technology): 学习使用开源硬件（如Arduino或Micro:bit）和简单的传感器；学习基础的图形化编程（如Mixly, mBlock）来控制硬件。
- E (工程 - Engineering): 设计并制作一个稳定、美观、功能完整的夜灯产品；进行结构搭建和电路连接的工程实践。
- A (艺术 - Arts): 进行产品的外观设计，考虑色彩、造型、材质和用户情感；通过绘画、手工等方式美化夜灯外壳。
- M (数学 - Mathematics): 在编程中运用逻辑判断（..就...）；在电路设计中理解数值（如亮度阈值）的设定；在测量和调试中运用简单的数学计算。

课程目标

知识与技能目标：
- 学生能够说出一个完整电路的基本组成部分。
- 学生能够识别并正确连接LED灯、光敏电阻、电位器和面包板。
- 学生能够编写一个简单的图形化程序，实现“天黑自动亮灯，天亮自动熄灯”的功能。
- 学生能够利用提供的材料（如卡纸、黏土、乐高等）设计并制作一个夜灯的外壳。
过程与方法目标：
- 通过项目式学习，体验“发现问题 -> 设计方案 -> 动手制作 -> 测试优化 -> 展示分享”的完整工程流程。
- 培养学生观察生活、发现问题并提出解决方案的能力。
- 锻炼学生的团队协作能力、动手实践能力和创新思维能力。
情感态度与价值观目标：
- 激发学生对科学探索和科技创新的兴趣。
- 培养学生解决实际问题的自信心和成就感。
- 引导学生关注生活中的细节,体会科技为生活带来的便利与温暖。

教学重难点

教学重点：
1. 电路的正确连接。
2. “条件判断”编程逻辑的实现（如果光暗就亮灯）。
3. 产品结构的整体设计与实现。
教学难点：
1. 理解光敏电阻如何将光信号转换为电信号,并用于编程控制。
2. 电位器（可变电阻）的调试，以设定合适的“天黑”触发阈值。
3. 将电子元件与艺术外壳巧妙结合,实现功能与美观的统一。

教学准备

教师准备：
- 演示用的成品智能小夜灯。
- PPT课件（包含电路图、编程逻辑图、优秀作品案例）。
- 各类工具：热熔胶枪、剪刀、美工刀（教师使用）。
- 拍照/录像设备,记录学生过程。
学生分组准备（每组一套）：
- 电子套件： Arduino UNO R3 / Micro:bit 主板、USB数据线、面包板、跳线若干、LED灯（带长脚）、220Ω电阻、光敏电阻、10kΩ电位器、杜邦线。
- 艺术材料（自选组合）： 彩色卡纸、硬纸板、黏土、废旧纸盒、彩笔、颜料、透明塑料/薄纱、装饰贴纸等。
- 工具： 剪刀、胶水/双面胶、尺子。

教学过程

第一课时：情境导入与项目启动

情境导入 (5分钟):
- 提问： “同学们，晚上起床上厕所，是不是会怕黑？摸黑找开关是不是很麻烦？”
- 展示： 教师展示一个普通夜灯和一个“智能”小夜灯。
- 对比： “这个普通夜灯需要一直开着，浪费电，而这个智能夜灯，天一黑它自己就亮了，天亮了它自己就灭了，是不是很酷？”
- 引出问题： “我们今天就要当一回小小工程师，亲手制作一个属于我们自己的智能小夜灯！”
头脑风暴与项目规划 (15分钟):
- 小组讨论： “一个智能小夜灯需要具备哪些功能？”（引导学生说出：自动感应、光线柔和、外观好看、安全稳定等）。
- 技术揭秘： 教师通过PPT和实物，介绍核心元件——光敏电阻。“它就像一个‘眼睛’，能看见亮和暗。”
- 设计方案： 各小组讨论并绘制初步的设计草图，包括：
  - 功能设计： 除了自动开关，还可以有什么？（按一下变颜色？）
  - 外观设计： 想做成什么造型？（小动物、房子、机器人、星空等）
  - 材料选择： 打算用什么材料来做外壳？
知识铺垫：认识元件 (15分钟):
- 教师逐一介绍本节课要使用的电子元件：主板、面包板、LED灯、电阻、光敏电阻、电位器。
- 重点讲解面包板的使用（“孔洞”的连通规则）和LED灯的正负极（长脚为正，短脚为负）。
- 安全提示： 强调使用USB供电的安全性,告诫学生不要用手直接接触220V电源。

第二课时：电路搭建与编程实现

点亮我的第一盏灯 (15分钟):
- 学生根据教师提供的简单电路图，在面包板上连接一个“电池-开关-LED灯”的最简单电路。
- 目标： 让学生成功点亮LED灯，建立对电路的直观认识,获得成就感。
连接“眼睛”——光敏电阻 (10分钟):

教师指导学生在面包板上正确连接光敏电阻和电位器，可以简单解释：“电位器就像一个‘灵敏度旋钮’，我们可以用它来调节到底多黑才算‘天黑’。”
编写“大脑”程序 (15分钟):
- 打开图形化编程软件（如Mixly）。
- 逻辑讲解： 教师用流程图或生活化的语言讲解核心逻辑：“如果光敏电阻读到的数值（表示环境光）小于我们设定的一个值（表示暗了），那么就点亮LED灯；否则就熄灭LED灯。”
- 动手编程： 学生根据教师的指导，拖拽“....否则...”模块、读取模拟值模块、设置数字引脚高低电平模块,完成程序编写。
- 上传与测试： 学生将程序上传到主板，用手遮挡或用手电筒照射光敏电阻，测试夜灯是否能实现“天黑亮，天亮灭”的效果。
- 调试： 引导学生通过旋转电位器来调整感应的灵敏度,直到效果满意为止。

第三课时：外壳设计与产品集成

回顾与反思 (5分钟):

各小组分享上节课编程中遇到的问题和解决方法,巩固知识。
外壳设计与制作 (25分钟):
- 各小组根据第一课时的草图,开始动手制作夜灯外壳。
- 教师巡回指导： 鼓励学生大胆创新，提醒学生考虑如何为LED灯留出光线透出的孔洞,如何将面包板和主板安全地固定在内部。
- 艺术指导： 引导学生运用色彩、造型等艺术手法，让夜灯更具个性和美感,用薄纱做灯罩可以产生柔和的光晕。
产品集成 (10分钟):
- 将制作好的电子部分小心地安装到艺术外壳中。
- 连接好电源，进行最终的功能测试，确保所有功能正常,结构稳固。