小学五年级综合实践活动：智慧路灯创意设计与模型制作

小学五年级综合实践活动：智慧路灯创意设计与模型制作一、教学内容分析  本课隶属小学高年级综合实践活动课程，其设计严格遵循《中小学综合实践活动课程指导纲要》精神，以项目式学习为载体，深度融合科学、技术、工程、数学与艺术（STEAM教育）的核心理念。课程旨在引导学生围绕“智慧路灯”这一真实社会产品，经历从问题发现、需求调研、创意构思到模型制作与测试优化的完整设计循环。在知识技能图谱上，学生需整合运用光与影的基础原理（科学）、简易电路连接与节能概念（技术）、结构与稳定性分析（工程）、比例测量与成本估算（数学）以及造型美学（艺术）。这些知识点并非孤立存在，而是服务于“以人为本的设计思维”这一核心素养，培养学生系统化解决问题的能力。本课在单元序列中承上启下，既是对前期社会观察、问题发现能力的应用，也为后续更复杂的工程挑战奠定方法基础。其过程方法路径鲜明体现“做中学”，学生将通过实地考察、访谈模拟、头脑风暴、原型迭代等实践活动，内化“需求分析方案生成原型验证改进优化”这一普适性的创新方法论。在素养价值渗透层面，项目引导学生关注公共设施与社区生活的关系，培育其社会责任感和公民意识；在设计决策中权衡功能、成本、美观与环境影响，萌芽初步的工程伦理与可持续发展观念。  针对五年级学生的学情，需进行立体诊断与预判。学生已有基础与障碍在于：具备初步的动手能力和小组协作经验，对电路、结构有零星认知，但缺乏系统性设计思维；好奇心强，点子丰富，但容易天马行空，忽略实现条件与真实需求；生活中有使用路灯的经验，却很少从设计者视角审视其不足。可能的认知难点在于将抽象的“人性化”“智能化”需求转化为具体的设计特征，以及在模型制作中平衡创意与可行性。因此，教学调适策略需着重搭建“脚手架”：通过提供结构化的需求调研表、分层次的设计任务卡、以及多样化的模型材料包，支持不同认知风格和能力起点的学生。过程评估设计将贯穿始终，例如在头脑风暴环节观察学生发言的逻辑性与创新性，在模型制作环节评估其计划性与工具使用的规范性，通过“设计日志”动态追踪其思维过程，以便及时提供个性化指导。二、教学目标  知识目标：学生能够解释路灯的基本功能组件（灯杆、灯罩、光源、电路）及其作用，理解“人性化设计”和“节能环保”在公共设施中的具体体现；能基于调研数据，列举出至少三项针对特定使用场景（如小区道路、校园角落）的路灯改进需求。  能力目标：学生能够运用访谈、观察等方法收集用户需求信息，并尝试进行简单归类分析；能够以小组为单位，遵循“明确问题构思方案绘制草图选择材料”的流程，合作完成一个智慧路灯创意设计模型，并对其进行功能讲解与初步测试。  情感态度与价值观目标：在设计活动中，学生能积极倾听组员意见，尊重不同的创意，共同为优化方案努力；通过关注夜间行人的安全、老人的便利等议题，生发关心社区、服务他人的社会责任感，并初步建立“设计改善生活”的价值观。  科学（学科）思维目标：重点发展系统性思维与工程思维。学生需学习将复杂问题（如何设计好路灯）分解为多个子问题（为谁设计？在哪里用？需要什么功能？），并在设计过程中经历“构思制作测试反思”的迭代循环，体验工程优化的一般过程。  评价与元认知目标：引导学生依据简易量规（如：创意性、实用性、美观度、合作性）对小组及他组的设计模型进行评价；鼓励学生在活动后反思本组方案最大的亮点与可改进之处，以及个人在合作中的贡献与成长。三、教学重点与难点  教学重点：掌握“以人为本”的设计流程，即从真实用户需求出发，生成创意并转化为具体设计方案的完整过程。确立此为重点，源于综合实践活动的核心是培养学生解决真实问题的能力，而非单纯制作手工。它统摄了问题发现、信息处理、创意生成、物化实践等多个关键能力点，是项目式学习的灵魂。掌握此流程，能为学生应对未来更复杂的探究任务提供可迁移的方法论支架。  教学难点：将抽象的“智慧”“人性化”理念转化为具体、可行的设计特征，并在有限的材料与时间内完成模型实现。难点成因在于，五年级学生的思维正从具体运算向形式运算过渡，但仍需实物支撑进行抽象思考。同时，创意想象与现实约束（材料、技术、成本）之间存在张力，学生容易陷入要么想法过于简单、要么脱离实际无法落地的困境。突破方向在于提供丰富的现实案例作为“思维锚点”，并通过“设计约束清单”和分阶段的任务引导，帮助学生在创意与可行性之间找到平衡点。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：多媒体课件，内含各类路灯（普通、太阳能、智能感应等）图片视频、设计流程思维导图；实物展示台。1.2学习资源包：分层设计任务卡（基础版：实现照明基本功能；进阶版：增加一项智能功能；挑战版：综合多项功能并考虑环境融合）；模型制作材料包（吸管、卡纸、橡皮泥、小灯泡、电池、导线、开关、环保废旧材料等）；小组活动记录单、设计草图绘制纸。2.学生准备2.1预习与调研：课前观察家附近或校园里的路灯，记录其外观、亮灯时间，并思考优缺点；可简单采访家人对路灯的看法。2.2物品携带：自带剪刀、胶水、彩笔等基本手工工具。3.环境布置3.1座位安排：课桌椅按46人小组拼合，便于协作讨论与制作。3.2板书记划：预留黑板区域用于张贴各小组设计草图、记录关键设计原则（如：安全、节能、美观、实用）。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与问题激发：1.1播放一段短片或展示一组图片对比：一盏昏暗、损坏的老旧路灯旁，行人小心翼翼；另一盏明亮、智能调节的新式路灯下，居民悠闲活动，甚至路灯杆还提供WIFI和充电服务。教师引导：“同学们，这两幅场景给你什么感觉？生活中，你是否也曾觉得某些路灯‘不太好用’？”1.2呈现“路灯的抱怨”：以拟人化口吻展示几条来自不同角色的“吐槽”——晚归的学生说：“这条路好黑，我好怕。”散步的老人说：“灯太刺眼了，晃得我眼花。”小区物业说：“电费又涨了……”环卫工人说：“灯杆上贴满了小广告，真难清理。”2.核心问题提出与路径明晰：“看来，一盏小小的路灯，牵动着这么多人的心。那么，我们今天就来当一回小小设计师，挑战一下——如何为我们身边的某个地方，设计一盏更智慧、更人性化的路灯？”教师勾勒学习路线图：“我们先来做个小调研，听听‘用户’们的心声；然后头脑风暴，把金点子画出来；最后，动手把我们的创意变成看得见摸得着的模型！大家有没有信心？”第二、新授环节任务一：化身侦探，探秘路灯需求教师活动：首先，教师组织学生进行“需求调研模拟”。“假设我们要为学校后花园的小路设计路灯，谁会使用它？他们各自有什么不同的需要？”教师引导学生角色扮演（学生、老师、保安、花匠等），并提问：“作为学生，你晚上经过时，最希望路灯提供什么帮助？是更亮，还是别的？”“保安叔叔会更关注路灯的哪方面？是节能，还是耐用？”接着，发放“需求探秘卡”，指导学生从“安全照明”、“便利功能”、“节能环保”、“美观协调”等维度进行记录和归类。教师巡视，并适时点拨：“大家想想，除了人，小动物们会不会也有‘需求’？比如，灯光会不会影响昆虫？”学生活动：学生分小组进行角色扮演与讨论，代入不同身份发表看法。他们使用“需求探秘卡”，记录下各种可能的需求点，并尝试进行分类。例如，记录下“需要自动感应，人来自动亮”、“灯光要柔和，不刺眼”、“最好能用太阳能”、“造型可以和花园植物搭配”等想法。即时评价标准：1.能否从至少两个不同的使用者角度提出需求。2.记录的需求点是否具体，而非空泛的“更好看”。3.小组讨论时，成员是否轮流发言并认真倾听他人意见。形成知识、思维、方法清单：★核心概念：以人为本的设计。设计不是凭空想象，首先要考虑的是“为谁设计”和“在什么场景下用”。好的设计源于对用户需求的深刻理解。就像医生看病要先问诊一样。▲学科方法：角色扮演与需求访谈。这是一种快速收集多元视角信息的方法。学会换位思考，是设计师的重要素养。★关键技能：信息归类。将零散的需求点按性质（如功能类、感受类、成本类）进行分类整理，能帮助我们更清晰地把握设计方向。任务二：头脑风暴，绘制创意蓝图教师活动：教师宣布进入“创意迸发时间”，并强调规则：暂不批评，追求数量，鼓励结合。抛出引导性问题：“刚才我们收集了这么多需求，哪些是最关键、最想解决的？我们可以为路灯增加哪些‘超能力’来满足它们？”展示一些智能产品（如声控灯、感应水龙头）的简单原理，启发学生迁移思考。针对学生可能出现的创意瓶颈，提供“创意催化剂”卡片，如：“如果路灯能和你互动，你希望它怎么做？”“如果路灯不仅要照亮，还能服务社区，它可以做什么？”教师巡视各组，鼓励将想法视觉化：“来，试着把你们组最酷的创意用草图大致画出来，别忘了标出各部分的功能哦！”学生活动：小组围绕核心需求展开头脑风暴，畅所欲言，提出各种或实用或天马行空的创意，如“会唱歌的路灯”、“下雨自动收起太阳能板的路灯”、“附带指路牌和紧急呼叫按钮的路灯”。组长或指定组员负责将讨论后确定的核心创意，用草图形式绘制在设计纸上，并做简要标注。即时评价标准：1.创意是否试图回应之前提出的具体需求。2.草图能否大致表达设计外观和主要功能部件。3.小组氛围是否活跃，是否每个成员都有贡献想法。形成知识、思维、方法清单：★核心思维：功能导向与创意发散。设计是功能与创意的结合。首先要明确要解决什么问题（功能导向），然后放开思维寻找各种可能的解决方案（创意发散）。就像写作文，先确定中心思想，再运用各种修辞手法。▲学科方法：草图表达。草图是设计师的语言，能将抽象想法快速可视化，便于交流和修改。不要求画得多精美，但求清晰表达意图。★重要原则：权衡与聚焦。资源有限，不可能实现所有功能。需要根据需求的重要性和实现的可行性，选择最核心的几点进行深化设计。任务三：方案论证，明确设计细节教师活动：教师引导进入“方案优化站”。“每个小组的创意都很棒！现在我们需要让创意更‘接地气’。”教师提出关键质疑点，引导学生深入思考：“你们的智能功能（如感应、唱歌）打算如何实现？需要添加什么部件？这些部件我们材料包里可能有替代品吗？”“路灯的造型和结构怎么设计才能既稳固又美观？太高会不会容易倒？灯罩形状会影响光照范围吗？”组织小组间进行“方案听证会”，互相提问、建议。教师总结常见考量点，形成板书：“实现方式、结构稳固、材料选择、成本估算，这些都是设计师必须仔细盘算的。”学生活动：各小组展示草图，接受教师和其他小组的提问。根据反馈，小组内部进行讨论，细化设计方案：确定主要使用什么材料制作各个部分，思考如何连接电路（如果涉及），如何确保模型站立稳固。他们可能会修改草图，并列出大致的制作步骤和材料清单。即时评价标准：1.面对质疑时，能否给出一定的解释或思考。2.细化的方案是否考虑了制作的可行性。3.能否吸收他组的合理建议，优化本组设计。形成知识、思维、方法清单：★核心思维：工程思维与可行性分析。从创意到实物，必须跨越“可行性”这座桥。需要考虑材料、结构、技术、成本等现实约束条件。▲学科方法：同行评议。通过分享和接受质疑，能发现自己思维的盲点。科学和工程领域都广泛采用这种方式来完善方案。★关键技能：方案细化。将宏观创意分解为具体的、可操作的制作步骤和物料要求，这是将想法付诸实践的关键一环。任务四：巧手制作，搭建路灯模型教师活动：教师宣布进入“建造工坊”时间，提醒安全与环保事项。“使用剪刀、连接电路时务必小心。尽量利用材料，减少浪费。”教师提供“技术支援站”：巡回指导，针对不同小组遇到的具体技术困难（如电路不通、结构不稳）提供个性化提示或示范，但鼓励学生先自行尝试解决。例如，看到有小组为连接不稳发愁，可以问：“试试看，用橡皮泥当底座和连接点是不是更牢固？”对于尝试添加简单电路的小组，引导他们检查电池正负极、导线是否剥好、开关是否接入。学生活动：小组成员分工合作，根据细化后的方案和材料清单，动手选取材料进行裁剪、拼接、粘贴、组装，尝试构建路灯模型。负责电路的同学尝试连接灯泡、电池和开关。过程中不断调试，解决遇到的结构或电路问题。即时评价标准：1.制作过程是否有大致分工和计划。2.工具使用是否安全，桌面整理是否有序。3.遇到技术问题时，是急于求助还是先尝试独立或合作解决。形成知识、思维、方法清单：★核心能力：动手实践与问题解决。制作是将二维图纸转化为三维实物的过程，必然会遇到预想不到的问题。在“做”中发现问题、解决问题，是获得真知的最有效途径。▲学科方法：原型制作。模型或原型是设计的实体化表达，用于测试创意、发现缺陷。它不要求完美，但求能表达核心概念。★重要意识：安全与协作。手工制作安全第一。复杂任务需要团队协作，合理分工能大大提高效率。任务五：成果展示与测试反思教师活动：组织“智慧路灯博览会”。邀请各小组将成品放置在展示区，并选派12名“设计师”进行讲解，介绍设计理念、主要功能和制作亮点。教师引导展示后的小组进行简易“功能测试”，例如：“请演示一下你们的感应功能（可能是手遮光电管模拟）”、“用手轻轻碰一下，看看模型稳固吗？”引导全班同学作为“评审团”，依据之前板书的维度（创意、实用、美观、合作）进行欣赏和点赞（可用贴纸投票）。教师捕捉设计中的闪光点进行点评：“这个小组考虑到了灯光对昆虫的影响，采用了特定的灯罩设计，体现了可贵的生态意识！”学生活动：小组代表面向全班展示并讲解模型。其他小组认真聆听，观看功能演示，并根据评价维度进行思考。测试自己模型的功能，根据展示和交流，反思本组设计的优点与不足。即时评价标准：1.讲解是否清晰，能否说清设计初衷和亮点。2.模型能否实现其宣称的主要功能（或部分实现）。3.是否认真观摩他人作品，并给予尊重性反馈。形成知识、思维、方法清单：★核心能力：表达与交流。能清晰地向他人阐述自己的设计思想，是创新成果得到认可和传播的重要环节。▲学科方法：测试与评估。任何设计都需要接受检验。通过展示和简易测试，可以验证设计效果，收集反馈，为改进提供依据。★重要素养：欣赏与反思。学会欣赏他人的创意和努力，同时客观反思自己的不足，这是个人和团队成长的重要动力。第三、当堂巩固训练  本环节设计分层、变式的思维与应用训练，聚焦设计思维的深化与迁移。1.基础层（全员参与）：教师出示一张现有普通路灯的图片，提问：“如果只允许你改进一个地方，你会改进哪里？为什么？”要求学生独立思考并简要书面回答。目的是巩固“从需求出发找痛点”的核心思维。2.综合层（小组协作）：发布“快速挑战卡”：假设要为学校即将新建的“雨水花园”设计景观路灯，除照明外，还需考虑与水生植物、小动物和谐共处。请小组在5分钟内讨论，提出两个最核心的设计要点。此任务引导学生在新情境中综合运用生态、审美等多元考量。3.挑战层（个人选做）：思考题：“我们的模型大多使用了干电池。从长远和环保看，你认为真正的智慧路灯应该采用哪些能源？请查找资料，列出一种并说明其利弊。”鼓励学有余力的学生进行初步的拓展研究。  反馈机制：基础层答案通过随机抽取分享，教师点评其“痛点”抓得是否准确；综合层成果由小组汇报，师生共同评议其要点是否切题、有创意；挑战层问题作为延伸，鼓励学生课后探究，可在下节课伊始进行简短分享。第四、课堂小结  教师引导学生共同回顾与升华：“同学们，今天这趟设计之旅，我们就像真正的工程师一样，走过了一段完整的路程。我们首先做了什么？（生：调研需求）然后呢？（生：头脑风暴画草图）接着？（生：讨论怎么做，动手做模型）最后？（生：展示测试）对，这就是‘设计思维’的循环：发现理解、定义构思、制作原型、测试反思。”教师邀请学生用一句话分享本节课最大的收获或感触。“也许是合作的快乐，也许是创意实现的成就感，也许是为他人着想的那份责任心。”  作业布置：公布分层作业（详见第六部分）。并预告下节课方向：“今天，我们创造了第一代智慧路灯模型。下一代产品如何优化？或许我们可以尝试引入更复杂的电路，或者用编程让它真正‘智能’起来。期待大家继续探索！”六、作业设计基础性作业（必做）：1.完善小组的《设计日志》，记录最终方案、分工情况和作品照片，并写下一条本组设计最值得骄傲的地方和一个可以改进的方面。2.向家人介绍你的路灯设计，并听听他们的反馈，记录下来。拓展性作业（选做，鼓励完成）：选择社区或校园内的一个具体地点（如自行车棚、操场角落），为其重新设计一盏路灯。以图文形式（可画可写）呈现你的设计方案，需说明设计理由（至少两点）。探究性/创造性作业（选做，学有余力）：研究一种新能源（如太阳能、风能、踩踏发电）在路灯上的应用原理，制作一个简易的科普小报或PPT；或尝试使用图形化编程软件（如Scratch）模拟一个智能路灯的工作场景（如天黑自动亮、检测到声音更亮）。七、本节知识清单及拓展★1.以人为本的设计：设计的出发点和归宿是满足人的需求。在做设计前，必须明确“为谁设计”和“在什么场景下使用”，可以通过观察、访谈等方式收集需求。★2.设计思维基本流程：这是一个非线性的循环过程，通常包括：发现（发现问题）、理解（分析需求）、定义（明确问题）、构思（产生创意）、原型（制作模型）、测试（验证改进）。我们今天重点体验了后四个环节。★3.需求分析：收集到的用户需求往往是零散多样的，需要对其进行整理和归类，例如按功能性（照明、附加功能）、感受性（安全、舒适）、约束性（成本、环保）等维度分类，以便抓住重点。★4.创意发散与收敛：头脑风暴阶段追求数量，鼓励天马行空，暂不评判；方案论证阶段则需要结合可行性（技术、材料、成本）进行筛选、优化和聚焦，确定最终方向。★5.设计草图：是将抽象创意快速可视化的工具。不要求绘画技巧，重点在于清晰表达结构、功能和创意点，是团队沟通和深化设计的基础。★6.原型（模型）：是设计的实体化表达，用于测试创意、发现设计中存在的问题。原型不求完美，重在验证核心概念和功能。▲7.产品功能：可分为基本功能（如路灯的照明）和附加功能（如智能感应、环境监测）。好的设计应在确保基本功能优质的基础上，合理添加附加功能。▲8.结构稳定性：对于路灯这类立体结构，需要考虑重心、支撑面积、连接牢固度等因素。三角形结构、降低重心、加大底座都是增加稳定性的常用方法。★9.简易电路：一个完整的闭合电路需要电源（如电池）、用电器（如小灯泡）、导线和开关（控制通路）。连接时需注意电池正负极。▲10.可行性考量：将创意转化为现实时，必须考虑技术实现难度、材料获取与加工、时间与成本限制等现实约束条件。设计师需要在理想与现实之间找到最佳平衡点。▲11.可持续发展理念：在设计中选择环保材料、考虑节能（如LED灯、感应控制）、利用可再生能源（如太阳能），是当代优秀设计的重要标准。★12.团队协作：复杂的设计任务离不开团队。有效的协作包括：明确分工、积极倾听、尊重差异、共同决策、合力解决难题。★13.测试与评估：通过演示、操作甚至破坏性实验来检验原型是否达到预期目标。评估可以从功能性、实用性、美观性、创新性、环保性等多个维度进行。★14.表达与交流：能清晰、有条理地向他人（用户、同伴、评审）阐述自己的设计理念、功能和价值，是设计过程中不可或缺的能力。▲15.迭代优化：很少有设计能一次完美。根据测试和反馈发现的问题进行修改、完善，甚至重新设计，这个循环过程称为迭代。它是产品进步的核心动力。八、教学反思  假设本课实施完毕，从预设与生成的角度进行复盘，我认为教学目标基本达成。证据在于：学生产出了多样化的路灯模型，并在展示环节能清晰阐述其设计如何回应特定需求（如为盲道增加声音提示），这表明“以人为本”的设计理念已初步植入；小组合作过程中，多数团队能完成分工并合力解决制作难题，体现了工程实践与协作能力的提升。然而，目标的达成度存在层次差异，部分小组的“智慧”设计仍停留在概念层面，未能通过模型有效演示，反映出将抽象功能具象化的能力仍需强化。  各教学环节的有效性评估如下：导入环节的情境创设成功激发了共情和探究欲，“路灯的抱怨”迅速将学生带入设计师角色。新授环节的五个任务构成了逻辑闭环，但时间分配面临挑战。任务二（头脑风暴）与任务三（方案论证）的衔接是关键转折点，部分小组在此处耗费过多时间争论不休，而压缩了后续制作与优化时间。这提示我，未来需提供更结构化的决策工具，如“需求功能匹配矩阵”，帮助小组更高效地收敛创意。任务四（模型制作）是差异化体现最明显的环节，材料包的分层设计（基础材料与“智能元件”包）起到了支持作用，但巡视中发现，能力较强的小组很快用完基础材料并渴望更多“零件”，而能力较弱的小组则在连接电路这一步普遍卡壳。我当时的内心独白是：“预设的‘技术支援站’还是太被动了，或许下次可以提前培训几名‘小工程师’，让他们