® 梦想课程 科技创客  前　言 课程是学校教育的核心，是学生获得知识与技能，形成适应个人发展和社会发展 所需要的正确价值观念、必备品格和关键能力的重要载体。实现中小学课程结构的 均衡性、综合性和选择性是基础教育课程改革的目标之一，为此，在国家课程方案中， 设置了综合实践活动课程作为必修课程、校本课程作为选修课程，而这两类课程都需 要进行以校为本的课程开发。课程管理权限的分置，意味着学校在获得课程决策权 的同时，要承担相应的课程责任，这对于中小学来说，的确是一个挑战。 教育不只是学校的责任，学生发展的需求理应得到全社会的关注。作为一家以 “发展素养教育，促进教育均衡”为己任的公益组织，真爱梦想始终以伙伴关系与学 校同行于教育变革的“丛林之旅”。支持和服务于学校课程资源建设、课程体系建 构，成为真爱梦想实现公益价值、体现社会责任的支点。在这一背景下，梦想课程应 运而生。 真爱梦想以课程服务于学校的公益之路已走过十五年，如今，梦想课程已经成为 一个具有独特属性的课程概念。梦想课程以培养全人为目标，以帮助学生成为“求 真、有爱的追梦人”为价值追求，以培养学生个人发展和适应社会所必需的正确价值 观、必备品格和关键能力为课程主题建构的主要方向，以合作、体验、探究为基本的学 习方式，是与基础教育国家学科课程互补的结构化的课程体系。 十五年来，梦想课程为学校课程体系的建构提供了重要的资源，为学生在成长道 路上发现更多的可能性提供了多样化的体验机会。与此同时，梦想课程也在不断成 长——从最初以主题多元、门类丰富为特征的 1.0“课程超市”，到如今以培养核心素 养为取向的 2.0“精品课程套餐”，梦想课程的整合、升级、重构、迭代，都体现了真爱 梦想对时代发展趋势和学生成长需求的前瞻思考和准确把握。 课程承载着梦想，也凝聚着真爱，梦想课程的发展得到了许多支持。华东师范大 学课程与教学研究所崔允漷教授、吴刚平教授，中国教育学会副会长、上海市教育学 会会长尹后庆教授，一直指导着梦想课程的研发与评估；许多公益组织和商业机构 提供了持续的资金和专业支持；真爱梦想合作区域、合作学校的教研专家和一线教 师也为课程研发注入了实践智慧。 《课程手册》呈现了每门课程的课程纲要和教学方案，便于教师整体把握课程 1 科技创客 定位、深入理解课程设计意图，从而为课程实施和基于校情、学情的课程再开发奠定 基础。 作为一项专业活动，课程开发没有最好，只有更好。期待您的真知灼见，让梦想 课程在不断成长中助力学生拥抱一个自信、从容、有尊严的未来！ 上海真爱梦想公益基金会 上海市静安真爱梦想教育进修学院 2  目　录 ▲ 课程纲要 1 第一模块　基础篇 ▲ 第 2 主题　点亮第一颗 LED 灯 13 ▲ ▲ 27 ▲ 第 5 主题　按钮控制 LED 灯 ▲ 第 6 主题　调光台灯 8 20 第 3 主题　闪烁 LED 灯 第 4 主题　炫彩流水灯 ▲ 第 1 主题　走进 Arduino 智能殿堂 35 43 第二模块　进阶篇 第 8 主题　迎宾机器人 第 9 主题　反应测试器 ▲ 第 10 主题　抢答器 ▲ ▲ ▲ 第 7 主题　空气电子琴 63 ▲ ▲ ▲ 第 13 主题　生日蜡烛 57 68 第 11 主题　交通红绿灯 第 12 主题　光的秘密 49 74 81 86 ▲ 第 14 主题　温湿度指示器 ▲ 第 16 主题　智能浇花助手 ▲ 第 15 主题　红外遥控小风扇 91 97 106 第三模块　综合篇 ▲ 第 17 主题　Arduino 智能小车 110 ▲ 第 18 主题　Arduino 蓝牙遥控小车 118 第四模块　创意篇 ▲ 第 19 主题　让创意照进生活 124 1 科技创客 ▲ 致谢 134 2 ▲ 后记：梦想课程是如何炼成的 135 课程纲要 课程纲要 【课程开发人员】 项目负责人 王　棪　原上海市静安真爱梦想教育进修学院  研究员 项目成员 沈亚华　原上海市静安真爱梦想教育进修学院  研究员 徐小芳　原上海市静安真爱梦想教育进修学院  研究员 郭凌曼　原上海市静安真爱梦想教育进修学院  研究员 项目指导专家 曹盛宏　中国电子学会全国青少年机器人技术等级考试标准工作组副组长， Arduino 资深讲师 顾建军　教育学博士，南京师范大学教育科学学院教授  博士生导师 李骏扬　工学博士，东南大学自动化学院  硕士生导师 刘建明　南京市第五高级中学，教师 胡诗慧　创客教育资深实践者 【课程课时】 19 主题（共 44—63 课时） 实施课程时请依据学情合理规划每个主题的课时。 【适用年级】 5—9 年级 【课程简介】 在《科技创客》这门课程里，学生将基于生活真实情景，设计对应的解决方案，并 利用 Arduino 开源硬件进行创意编程，从而在生活中发现问题，在实践中解决问题。 课程设计了大量需要学生动手实践的任务，引导学生在做中学、学中做，把想法或创 1 科技创客 意变为现实作品，提高学生的创意物化和动手实践能力。强调学生结合生活实际，通 过观察、思考、设计、编程、制作等活动获得丰富的学习体验。 本课程共设置 4 个模块：基础篇、进阶篇、综合篇、创意篇，共计 19 个主题。通 过基础篇的 6 个主题，学生将了解什么是开源硬件，认识 Mixly 编程界面，初步体验 编程实验创意想法的过程，从而激发学生学习兴趣。通过进阶篇的 10 个主题，学生 将认识多种不同的传感器及各种电子元器件，了解编程中的基本逻辑，在老师的带领 下逐步掌握其使用方法。通过综合篇的 2 个主题，学生将认识智能小车，基于小车完 成若干综合性项目。最终，通过创意篇的 1 个主题，学生将灵活运用前面所学，基于 Arduino 开源平台，联系实际生活，产生有创意的想法，设计并制作具有一定实用价值 的创意电子作品，体验回归真实世界的学习。学生将经历观察发现、产生想法、设计、 制作、调整迭代、分享交流的完整过程，亲自动手做一个属于自己，独一无二的创意作 品，实现自己的想法，并与他人分享展示自己的作品。 【课程目标】 1. 学生能了解电子基础知识和基本电路原理，掌握电子制作的基本技术和方法， 能掌握传感器、控制电路、执行器的简单电路搭建方法，加深对电子产品的认识，提高 动手实践能力，增强物理、信息技术等学科的学习兴趣。 2. 学生能熟练掌握计算机基本操作，熟悉 Mixly 图形化编程语言的用法，了解程 序设计的基本过程和方法，理解程序的三种基本结构，掌握常量、变量、函数等基本概 念，能编写出简单的程序，形成对编程的兴趣，发展逻辑思维能力，进一步理解计算思 维的内涵。 3. 学生能关注日常生活中无处不在的单片机控制系统，发现生活需求，使用开源 电子模块，结合编程，设计制作各类创意电子作品，利用所学解决生活中的智能控制 问题，提升电子制作与创意物化能力。 4. 学生能通过探究学习活动，体验做中学以及合作学习的乐趣，在不断地试错与 调试中形成勇于探究、善于思考、乐于交流、勤于反思的习惯，提高动手实践能力。 【课程框架】 模块 基 础 篇 2 主题内容 教学目标 建议课时 第 1 主题： 走进 Arduino 智 能殿堂 1. 通过机器人、人工智能等案例，激发学生学习兴趣，且了 解《科技创客》课堂规则； 2. 学生能按照步骤，有序搭建学习平台； 3. 学生能编写“hello world”程序，并通过此程序掌握 mixly 软件及 arduino 硬件的基本使用方式。 2—3 课程纲要 续表 模块 主题内容 教学目标 建议课时 1. 学生能利用纽扣电池点亮单个及多个 LED 灯，了解如何 分辨纽扣电池及 LED 灯正负极，知道完整电路的基本组成； 2. 学生能利用分立器件搭建串联电路，了解串联电路基 础知识，并利用串联电路发送摩尔斯密码“SOS”；并能 第 2 主题： 通过排除电路故障的探究活动，逐步掌握解决问题的流 点 亮 第 一 颗 LED 程与方法； 灯 3. 学生能基于串联电路，搭建并联电路，了解并联电路 基础知识，并根据并联电路特性，理解多个不同颜色的 LED 亮灭原理；通过观察老师探究活动，了解短路及其 危害。 1—2 第 3 主题： 闪烁 LED 灯 1. 学生通过电路搭设及程序编写过程，初步了解 Arduino Nano 主板各引脚功能，了解 Mixly 软件的基本操作、熟悉 编程界面； 2. 学生能够初步理解数字信号和模拟信号的概念，并通过 程序的执行，了解基本结构之一的顺序结构； 3. 学生将认识初始化模块、数字输出模块、延时模块、停止 模块，并加以熟练应用，通过编程实现想法（控制 LED 闪烁） 的过程，激发对编程的学习兴趣。 1—2 第 4 主题： 炫彩流水灯 1. 学生能理解变量的概念，了解数据类型及类型转换；学 能认识并应用 for 循环解决问题，通过对比分析和交流，理 解循环和变量的使用对程序优化的意义，产生对编程的学 习兴趣； 2. 学生能认识并应用函数，实现多种效果的炫彩流水灯； 通过函数，理解如何将大问题拆分成小问题的解决方法； 3. 学生在炫彩流水灯程序编写和调试过程中，能主动发现 硬件搭建与编程过程中可能出现的问题，根据运行结果对 程序进行必要的修改和优化，勇于试错，找出解决问题的方 法，并与同伴交流不同看法，表达自己，倾听他人。 3—4 第 5 主题： 按钮控制 LED 灯 1. 学生能基于“按钮控制 LED 亮灭”的任务，进行流程分 析，从而理解信息处理流程（IPO） ：感知变化（I）、分析判 断（P）、做出反应（O），并能结合生活实例说出自己对三大 流程的理解，将编程思维扩展到实际生活中； 2. 学生能利用串口打印，获取按键值，并利用液晶显示 屏显示数值；通过分析电路，理解按键模块返回值切换 的原理； 3. 学生通过程序流程分析，认识 if 选择结构，了解多种分 支结构；在按钮控制 LED 程序编写和调试过程中，能主动 寻找和发现硬件搭建与编程过程中可能出现的问题，根据 运行结果对程序进行必要的修改和优化，尝试找出解决问 题的方法，能互相倾听和分享各自的发现和疑惑。 1—2 基 础 篇 3 科技创客 续表 模块 基 础 篇 进 阶 篇 4 主题内容 教学目标 建议课时 第 6 主题： 调光台灯 1. 学生在认识电位器模块后，能利用串口监视器和液晶显 示屏获取返回值，理解、比较模拟输入与数字输入的区别； 学会如何应用模拟输入模块； 2. 学生基于“调光台灯”的任务，分析流程，知道 LED 灯模 块可通过模拟输出显现不同的亮度，并通过编程实