面向STEM的Scratch创新课程

STEM教育课程让学生通过参加基于问题、项目和活动的学习来体验开源合作分享的创客精神，激发学生的好奇心及参与积极性，从而能有效地促进知识内化迁移和高阶思维能力的提升，是培养学生核心素养的重要途径。 

我们的小学信息技术课有一些编程模块的课程规划，如五六年级有Scratch编程的课程安排等。但是，课程的安排大多局限于让学生在计算机屏幕上操作，很少涉及工程设计的理念。从Scratch 官网上，我们可以找到Scratch 的核心思想是Imagine（想象）、Program（编程）、Share（分享），寓意利用Scratch激发儿童的想象、培养儿童的思维，并在智慧分享中共同提高。笔者认为在STEM 教育视野下信息技术课程需要变革，因此编写了本书，其中，PicoBoard互动篇、Arduino UNO R3 创新篇和整合应用实践篇等的20 多个案例让学生的编程“跳”出计算机屏幕，令趣味编程走向趣味创造，意图使Scratch 的核心思想增加“创造（Create）”这一元素。让孩子能体验整合信息技术、工程、数学等多学科知识技能解决生活中实际问题的乐趣，提升STEM 素养。
学习本书，即使不懂电脑编程，不懂单片机原理，也能模仿其中的一些案例做出很酷的东西，如“雨水感应自动收衣装置”“金鱼缸智能管家”“智能化花房管家”等案例，这些案例曾属于一些硕士论文研究的课题，现在小学高年级学生在本课程的指引下仅用2 ～ 3 课时就能攻克，如果你想获得跨学科解决问题的成功体验，就赶紧行动吧！

周迎春，中学高级教师，江苏省优秀中小学科技辅导员，中国教育信息化创客教育研究中心特聘专家，中国教育技术协会创新教育实践委员会专家委员。多年来一直致力于小学信息技术教学及STEM教育研究，曾有《数字化学习的几种模式及需注意的问题》、《定制STEM教育课程群，多维度助力学习力培养》、《创设STEM体验空间 激发创新造物火花》等四十余篇论文在《人民教育》、《中国教育技术装备》、《中小学信息技术教育》、《中国信息技术教育》、《中国教育信息化》等杂志发表。2016年出版专著《中小学生3D建模打印教程》，2017年出版专著《面向STEM的SCRATCH创新课程》。目前正在策划编撰《ARDUINO开源机器人STEM创新课程》，努力构建平民化的STEM创新课程群，区域推进STEM教育，提升学生核心素养。

第1篇 PicoBoard互动篇 1

第1课　PicoBoard开发板的安装及调试　1

第2课　PicoBoard互动之黄山日出　4

第3课　自“置”游戏控制杆A──乒乓游戏　7

第4课　自“置”游戏控制杆B──鲨鱼射击　9

第5课　自“置”游戏控制杆C──潜艇大战　14

第6课　自“置”游戏控制杆D──悟空接果　16

第7课　神奇的声控画笔　22

第8课　光控可选音乐宝盒　25

　第2篇 Arduino UNO R3创新篇　30

第1课　Arduino UNO R3与S4A的安装及调试　30

第2课　传感器和输出设备的认识与安装　36

第3课　给普通电饭煲增加预约功能　45

第4课　智能感应式起落杆　50

第5课　夜间手势感应灯　56

第6课　智能化花房管家　61

第7课　智能通风温控系统　66

第8课　感应式图书翻阅模拟　72

　第3篇 整合应用实践篇　80

第1课　金鱼缸智能管家　80

第2课　声控流水灯与洗头护眼发明装置　90

第3课　模拟MaKeyMaKey制作音乐楼梯　98

第4课　飞龙桥上行　105

第5课　数字式智能密码箱　110

第6课　雨水感应收衣装置　118

　第4篇 教学案例篇　126

案例1　神奇的声控画笔　126

案例2　声控流水灯与洗头护眼发明装置　130

案例3　自“置”游戏控制杆D──悟空接果　137

案例4　夜间手势感应灯　144

　附 录　149

附录A　本书配套硬件清单　149

附录B　配套必选器材推荐及说明　150

附录C　配套部分可选器材推荐及说明　155

STEM 教育关系新时代创新人才的培养，在创新发展的时代特征下，要以学生核心素养为根本，推动学生的内在发展，*终将其融入常态化的学校教育。本书以平民化STEM课程为设计理念，丰富而又层次分明的诸多贴近真实问题情境的案例为STEM的普及实施提供了新思路。
孙晓奎 *中国教育信息化创客教育研究中心 秘书长
《基础教育参考》责任编辑
STEM教育的理念进入国内已经有几年了，但如何在中小学开展STEM课程，尚不明晰。本书为STEM教学提供了一个丰富的课程案例库，一线教师创新课