用灯光和声音进行交流

（注意：本课程包含 A 和 B 两个部分，它们对于完全达到教学标准都至关重要。如果时间有限，请根据学生的需要从这两部分中选取一些内容进行讲解。）

本课程的主要学习内容是设计并搭建一种利用灯光或声音进行远距离通信的消息传递设备。学生将设计自己的灯光或声音消息代码，然后搭建一个设备模型来测试这些代码，这是一种充满乐趣的动手实践式体验。可通过查看本课程提供的编程建议和搭建/编程示例来获取灵感。鼓励学生设计自己的消息代码和设备。

• 科学背景 - 用灯光或声音进行交流：远程通信解决方案的历史与人类的历史一样悠久。
  • 古人借助鼓、口头传话的信使，携带写有消息的粘土或纸莎草纸的信使以及烟雾信号来进行远程沟通。
  • 后来，人们开始利用旗帜、镜子和旗语来发送代码，从而传递不同的消息。
  • 自 19 世纪以来，电气设备（电报、电话、收音机、卫星和互联网）的出现让相距更加遥远的人们之间也能够收发消息，这种交流已经能够跨越世界各地，并深入浩瀚的太空。
• 前期知识铺垫 - 通过灯光或声音进行交流: 利用常备科学和数学材料、共享信息、图片和定义。
  • 数字（例如 1 到 20）代表可以计数的数量。
  • 人们在日常生活中说话、使用数字设备、使用电子报警器、开灯和关灯时都会用到声音和灯光。
  • 关键词汇: 代码、交流。
• 搭建和编程提示: 请查看[学习单元]https://legoeducation.cn/zh-cn/lessons/spike-essential-science-see-it-hear-it-build-it/)中的建议。针对本课程的建议：
  • 利用 SPIKE App 应用程序“开始”菜单中的“灯”教程强化教学效果。
  • 利用 SPIKE App 应用程序“帮助”>“图标模块”菜单中的“事件模块”、“声音模块”和“灯模块”部分，了解如何用声音和灯模块进行编程，实现发送消息。
  • 利用“振动的音符”课程了解如何设计能够发出声音的设备。
• 材料 必要时可以查找一些灯塔和交通信号灯的图片，帮助学生了解更多背景知识。

A 部分（45 分钟

• 介绍故事的主人公和第一项挑战：丹尼尔的家和苏菲的家只隔着一条街。快来帮他搭建一个能够向苏菲发消息的设备！

• 思考 — 引导学生围绕课程主题展开简短的讨论，期间可根据需要使用故事图片：

  • 假设你想要跟一个不在身边的人交谈。尝试向教室里离你很远的人发送消息。但不要说话。（引导学生思考在实际生活中，一些需要人们借助灯光或音效进行交流的情况。）
  • 如果他们跟你不在同一个房间里怎么办？你可以通过哪些方式跟他们交流？（电话、视频通话、电子邮件）
  • 人们利用灯光来传递消息的方式有哪些？（为了帮助学生了解背景知识，可以查找一些关于以下内容的图片：闪烁的交通信号灯可以提示司机停车和开车，闪烁的灯塔可以指引船上的人远离危险，以及闪烁的汽车前灯可以发送信号）。
  • 让我们思考一下丹尼尔的问题。对于这个问题你有什么疑问吗？如何来帮助他解决这个问题？（学生可能会有疑问，比如丹尼尔和苏菲的窗户是开着还是关着的，解决方案适用于白天还是晚上等。）

• 给每个小组分发一套 LEGO^® Education SPIKE^™ 科创基础套装和一台设备。

• 在学生搭建或编程的过程中，可以通过分享下面的方案示例来给他们提供协助。告诉学生，图片中展示了一种解决方案，他们需要根据此方案发挥创造力，设计并搭建自己的设备，然后对它进行编程。

• 让学生：

  • 讨论丹尼尔的问题，以及可行的解决方案。
  • 设计一些用灯光来发送消息代码的方法。将它们写下来（可通过举例来帮助学生，比如闪烁 1 次 = 是；闪烁 2 次 = 否；闪烁 3 次 = 不知道）。
  • 用基础模型设计并搭建一个能够利用灯光的闪烁进行交流的设备，先将他们的想法画成草图，以方便后面进行探索。
  • 对设备进行编程，使它能够利用设计的灯光代码发送消息。

• 鼓励学生开展头脑风暴，讨论如何用 SPIKE^™ 科创基础套装来支持他们的设计方案：

  • 让学生挑选出在灯光代码通信中用处最大的套装组件（矩阵灯和传感器）。
  • 如何对光线传感器进行编程，使它能够变换颜色，从而让代码更有趣（例如，闪烁 1 次红灯 = 快乐；闪烁 1 次蓝灯 = 悲伤）。

• 鼓励学生反复测试和修改模型，直到能够实现他们预期的效果。

• 在活动进行到一半的时候，让学生按照他们习惯的方式交流想法，并利用在分享中获得的灵感进一步完善他们的模型。

创意示例

• 将学生召集到一起分享彼此的成果和创意。

• 让每个小组用他们的模型和设计方案进行演示并解释：

  • 他们的设计方案，以及他们选择这个方案的原因。
  • 他们是如何借助设备实现远距离通信的。
  • 解决问题过程中遇到的最大困难。
  • 他们的设计是否有效，还是他们必须要调整设计。
  • 他们编写了哪些代码。

如果要继续学习“B 部分 — 解释”，请让学生保留搭建好的模型，或者给他们一些时间重新进行搭建。

B 部分（45 分钟

• 重复“A 部分 — 解释”中的步骤，让其他小组演示并解释他们的学习成果。

• （5 分钟）分享背景知识，帮助学生更好地进行拓展：

  • 除了灯光之外，人们在日常生活中还会用声音来发送信号。
  • 有哪些例子？他们发送了什么信息？（火警、警车或救护车的警报器、电话铃声和门铃声；这些声音的主要目的是引起人们的注意，有时是提醒他们危险的来临。）
  • 鼓励学生说出在日常生活中还会用到其它哪些声音信号。组织学生开展简短的头脑风暴，讨论如何使用 SPIKE App 应用程序中的三个“声音模块”。
  • 提问：你可以使用哪些声音？（可以在 SPIKE App 应用程序>“帮助”菜单>“图标模块”中找到答案。）

• （15分钟）让学生迭代并测试模型，完成 App 应用程序中的下一项挑战：

  • 设计一些用声音来发送消息代码的方法。把它们写下来。（可通过举例来帮助学生，比如拍手声 = 高兴；狗叫 = 想要玩耍）。
  • 设计并搭建一个能够发出声音的设备。对它进行编程，使它能够通过声音发送代码消息。（可以让学生参考“振动的音符”课程中的“课前准备”部分，获得必要的支持。）

• （5 分钟）鼓励学生分享：

  • 帮助他们完成挑战的知识、想法或技能。
  • 在搭建过程中获得的知识、想法或技能。

• 让学生整理套装和工作区。

• 在学生构思、搭建和编程的过程中，利用引导性问题促使他们进行思考和做出决策。

教师观察清单

• 查看学习目标（_教师支持_部分）。
• 利用清单观察学生的进度：
  • 他们能够开发自己的声音和灯光代码。
  • 他们能够设计并搭建远距离通信设备，并描述它们利用灯光和声音（代码）进行通信的过程。
  • 他们能够反复测试和修改他们的设备，直到实现他们预期的效果。

自我评估

让每位学生选择一块最能代表自己当前水平的积木。

• 蓝色积木：我觉得自己能够按照说明创建程序。
• 黄色积木：我能够按照说明创建程序。
• 绿色积木：我能够按照说明创建程序，还能帮助同伴达到相同水平。

同伴反馈

让学生在各自小组内讨论他们的合作经验。
鼓励他们使用如下表达方式：

• 当你……我非常感兴趣
• 我想了解更多关于你如何……

可通过如下方式简化本节课：

• 让学生设计简单的代码（例如闪烁 1 次 = 是；闪烁 2 次 = 否；闪烁 3 次 = 不知道；A = 1，B = 2；拍手声 = 高兴；狗叫 = 想要玩耍），从而能够快速进入设计设备的环节。如果有学生被难住了，可以利用“探究”部分提供的例子来帮助他们进行思考。

可通过下列方式增加难度：

• 将学生分成四人一组，挑战他们设计一种既能用灯光代码，又能用声音代码进行远程通信的设备。

• 让学生在卡片上写下和画出他们为“探究”和“拓展”活动编写的代码。让他们利用颜色、数字、图片和描述声音的词（例如“狗叫”）来制作卡片。鼓励他们与朋友和家人分享卡片，解释如何使用他们的代码进行交流。

如果实施该部分内容，课程时间将超过 45 分钟。