和县二中 安徽 马鞍山 238200
目前,中学科技类课程在双减的大背景下,越来越受到同学和家长们的欢迎,马鞍山市和县二中一直致力与这方面的研究与开放,本人也同时参加了一个省级课题AH2020135,根据孩子的实际情况设计了基于STEM模式下的5I教学法。
学科融合的STEM模式下设计的5I,什么是5I呢?I THINK,提出问题&作出假设;I EXPLORE,探究;I PRACTICE,实践练习;I SUMMERIZE
讨论与总结;I MIGRATE迁移与拓展,在教学案例的设计过程中确定清楚这五点,下面具体请看流光溢彩的设计。
设计进行教学内容的分析
本节课以灯的三原色入手,进行讲解颜色的基本知识,和调色的知识。通过制作
DJ 调色灯,使用多种传感器来控制灯光的颜色。色彩心理学的讲解。
鼓励学生自主探究,通过探究与制作学到知识。
S:滑动变阻器的认识
T:旋钮模块的原理
E:了解游戏化的设计流程
A:游戏化的设计
M:随机数
确定教学目标及重难点
一、教学目标:
1. 知识与技能:通过 GRB LED 灯的调色,了解色彩的基本知识
2. 过程与方法:通过自主探索的方式了解色彩的混合和色彩心理学
3. 情感态度价值观:美学素养的提升
二、教学重点:探究不同颜色的灯光混合成的颜色
三、教学难点:灯光色彩在光线充足下,变化不明显
第三、学情分析
课程适用于学习过一年的 Scratch 初级课程。可以熟练应用 Scratch 中的程序语言,并且能独立完成 Scratch 简单互动游戏编程。且学习能力较强,思维具有一定的独立性。该年龄段的学生已经具备了学习新知识的能力,具备一定的分析思考能力,也具备很强的动手能力。
此阶段的学生在知识储备上已经对常见的力有一定的的认识。课程在此基础上对 课堂知识进行应用,同时引发新的思考,供学生去探索,课程基于学生的认知做更加深入的探索与学习。
接下来教学过程中重点设计5I教学法。
一、I THINK,提出问题&作出假设
我们都知道光的三原色是红色,绿色和蓝色。也成 RGB 颜色模型。 那我们知道 R 是 red 红色的意思,G 是 green 绿色的意思,B 是 blue 蓝色的意思。这三个颜色通过不同比例,可以混合出所有的 颜色。所以又叫三原色。但是要注意,色彩的三原色是红色黄色和 蓝色。混合光和混合颜料是不一样的。电视或者电脑的显示屏的三 色发光体,混合出不用颜色的。颜色越混合越亮,如果把三种颜色 都混合在一起,就是白色的灯。 色彩三要素: 色相:一种颜色区别于另一种颜色的特征。比如蓝色,黄色等。我们通过颜色的彩色区分蓝色和黄色。用专业术语来说,就是通过色 相来区分黄色和蓝色。
明度:色彩的明亮程度。明度最高的是白色,最低的是黑色。一般 来说,想要提高颜色的明度,需要混合白色。粗浅的可以理解为颜 色越浅,且亮度明显。明度越高。提高明度,可以给人一种轻快, 轻松,愉悦的视觉感受。
彩度:色彩的鲜艳程度。相比明度加白色,彩色调节加灰色。黑色 越多,彩度越低。纯色是鲜艳程度最高的。
可见光的颜色由紫、蓝、青、绿、黄、橙、红等 7 色光组成的。物 体本身并没有颜色,我们看到的只是物体反射的光。物体反射哪种 光,我们就认为它是哪种颜色的。
I EXPLORE,探究
色彩心理学:是通过色彩的色相,明度,彩度三个原则,来表达情 感和调节情感的作用。色彩的心理感受,并不是人类后期赋予或 者毫无根据杜撰出来的。我们现代人的行为、思维等等,其实都 是因进化演变而形成的一种自然生理机制。 提问:为什么蓝色会给人没有食欲的感觉?因为自然界中就没有 天然存在的蓝色食物。我们看到这么一碗蓝色的食物,很难提起 食欲。
提问:为什么红色橙色会给人危险的感觉? 因为自然界中,很多有毒的生物表体的颜色就是如此。
这里的设计思路是引导学生思考如何实现动画效果,需要那些脚本,什么触发条件。
I PRACTICE,实践练习
色彩的基本知识大家已经都已经了解了,那色彩对于人的心理活动 咱们也了解了。希望大家可以根据今天学到的知识,应用到日常生 活中。现在大家应用 Arduino 硬件,来体验一下基于三原色的灯 光混色调节的过程。
在 RGB 彩灯接口,注意引脚的 9,10,11 已经被 RGB 灯接入了,数 字端口的 9,10,11 就不要在接入其他硬件了。 旋钮模块:旋钮模块就是将机械位移通过电位器转换为与之 成一定函数关系的电阻或电压输出的传感器。范围在 0~1023 之 间。
旋钮模块:旋钮模块就是将机械位移通过电位器转换为与之成一定函数关系的电阻或电压输出的传感器。范围在 0~1023 之间。
声音传感器:声音传感器的作用相当于一个话筒(麦克风)。它用来接收声波,显示声音的振动图象。 可以看一看声音传感器的数值,然后利用数值修改程序参数, 来达到实际的应用。
超声波传感器:超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号(通常是电信号)的传感器。超声波是振动频率高于 20KHz 的机械波。它具有频率高、波长短、绕射现象小,特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。 大家可以用单根的杜邦线来连接。Trig 线假如 13 引脚,Echo 接入 12 引脚,VCC 接入红色引脚,gnd 接入黑色引脚。然后来观 测数值变化。
RGB 彩灯模块:RBG 彩灯模块和其他单色 LED 灯模块原理一样。RGB 彩灯模块,可以发出红,黄,蓝三个原色。通过这三个颜色的强弱调整,可以合成各种各样颜色的灯光。在扩展板里,有单独的引脚接 RGB 端口。白色的 D9D10D11 三个口分别接入 RGB 三个端口,V 接入扩展板 VCC 端口。R 是 Red 红色,G 是 Green 绿色,B 是 Blue 蓝色。
现在应用 Arduino 硬件,来体验一下基于三原色的灯光混色调节的过程。
程序流程图:
接线图:
超声波传感器 Trig 接数字口 13,Echo 接数字口 12,Vcc 接 5V,Gnd 接板子上的任意 Gnd 口
声音传感器接模拟口 A2
旋钮模块接模拟口 A1
RGB LED 灯,V 接板子的 Vcc,R,G,B 三个口分别接 D9,D10,D11
利用超声波传感器、声音传感器、和旋钮,来控制 RGB 灯的三种 颜色。通过超声波检测物体距离的改变,声音传感器检测声音响度 的大小,和旋钮旋转的角度等进行 LED 灯的调色。
通过其他材料,来搭建一个 DJ 打碟台外形的外壳。也可以发挥想象, 看谁能控制自如的调和成自己想要的样子。
这里的设计思路是编辑脚本,思考脚本之间的逻辑关系,运行检测脚本,修改运行中出现的问题。
四、I SUMMERIZE,讨论与总结
1.任意挑选几名同学进行全班展示;
2.描述作品灯光的含义;
3.分享作过程中遇到的困难和小技巧;
这里的设计思路是总结本节课的收获,掌握不同脚本的功能,思考过程中回忆所学的知识。
五、I MIGRATE,迁移与拓展
艺术家的材料 数个世纪以来,从费力地手工制作的颜料到直接同管子里挤出来的 现代颜料,艺术家的材料和技术已经发生了巨大的改变。 最开始的颜料: 把鸡蛋打破: 中世纪,画家使用的颜料统称为蛋彩,它是一种天然色素与鸡蛋混 合在一起的速干混合物。这些天然色素多半是彩色的石头,植物或 者金属的研磨而成。例如威尔顿双联画中玛利亚和天使们的袍子是 由一种昂贵的蓝色颜料绘成。天青石,一种亚宝石,中世纪,只有阿富汗才有。
这里的设计思路是探索如何进一步优化,实现更多的动画效果,拓展思路,发散思维。
以上5I模式,在实际教学过程中,针对了学生的学习特效
获得了比较好的效果。
(基于课题AH2020135的研究)