综合项目规划（一）：从“创意灵感”到“需求清单”

课题

STEAM项目选题与需求分析——让创意落地的第一步

教学时间

2课时（90分钟）

课前准备

• 教师端：电脑、投影仪、多媒体课件（含3个优秀学生项目案例视频：“校园导航系统”“垃圾分类识别工具”“植物生长监测仪”）、选题参考卡（含“生活痛点”“兴趣延伸”“学科结合”三类方向）、需求分析模板（表格形式）、评分量规（选题合理性、需求清晰度）。
• 学生端：分组座位（4-5人/组）、笔记本、便利贴（记录创意点）、项目规划本（记录讨论结果）。
• 教学素材：项目案例手册（含每个案例的“选题背景→需求清单→功能模块”）、AI创意助手（可生成选题建议，如输入“环保”关键词返回3个相关项目方向）。

一、导入活动：从“问题”到“项目”——发现身边的编程需求（20分钟）

活动1：“生活痛点”头脑风暴

• 教师提问：“生活中有没有遇到过不方便的事？比如‘找不到教室’‘忘记带作业’‘垃圾分类分不清’……”
• 小组讨论5分钟，用便利贴写下3个“想解决的问题”，贴在教室“问题墙”上。
• 示例引导：“如果用编程解决‘找不到教室’，可能需要什么功能？”（如输入班级→显示路线图）。

活动2：优秀项目案例拆解

• 播放“校园导航系统”案例视频：展示功能（输入起点终点→生成路径）、代码模块（坐标存储、路径计算、图形显示）。
• 提问：“这个项目解决了什么问题？用到了哪些之前学的知识？”（引导发现：坐标知识、列表存储、条件判断）。
• 总结：“好的项目=一个明确的问题+能实现的功能+编程技术支撑”。

二、知识点讲解：项目选题与需求分析（30分钟）

模块1：如何选一个“好项目”？（15分钟）

• 选题三原则（结合案例说明）：
  1. 可行性：用已学知识能实现（如“AI写诗”难度过高，“AI问答助手”用简易接口可实现）；
  2. 关联性：结合生活/学科（如“数学公式计算器”关联数学，“班级考勤统计”关联班级管理）；
  3. 创新性：在基础功能上加点“小特色”（如导航系统加“避开水房拥堵”提示）。
• 选题工具：AI创意助手使用演示——输入“环保”“学习”等关键词，生成3个选题（如输入“环保”→返回“塑料瓶回收计数工具”“碳排放计算器”）。

模块2：需求分析——明确“做什么”（15分钟）

• 定义：需求分析是“列出项目要实现的所有功能”，避免“做着做着发现漏了关键功能”。
• 方法：用“用户故事”描述（格式：“作为XX，我希望XX，这样我能XX”）：
  • 示例（校园导航）：
    • “作为学生，我希望输入班级号，能显示教学楼位置，这样我不会迷路”；
    • “作为老师，我希望添加‘施工路段’标记，这样能提醒学生绕路”。
• 需求清单模板（学生分组填写）：

  功能类型	用户故事描述	技术可行性（用√/×标注）	优先级（高/中/低）
  核心功能	作为用户，我希望……	√（用坐标+列表可实现）	高
  附加功能	作为用户，我希望……	√（用条件判断可实现）	中

三、实践任务：分组完成选题与需求清单（25分钟）

基础任务（全员完成）：确定选题并填写需求清单

• 步骤1：小组从“问题墙”或AI创意助手中选1个选题，讨论5分钟确定方向；
• 步骤2：用“用户故事”写出3个核心功能、2个附加功能，填入需求清单模板；
• 步骤3：标注每个功能的技术可行性（参考已学知识：如“数据统计”可用列表+循环，“图形显示”可用turtle或matplotlib）。

进阶任务（选做）：初步调研技术方案

• 针对核心功能，讨论“可能用到的Python知识或库”（如“数据存储”想到列表/字典，“界面显示”想到turtle或pygame），记录在规划本上。

教师支持：

• 巡回指导时用“苏格拉底提问法”引导：“这个功能用我们学过的循环能实现吗？”“如果简化一下，先做什么部分？”；
• 对选题过难的小组，推荐“降维方案”（如“AI图像识别”简化为“关键词匹配识别”）。

四、展示与互评：打磨选题与需求（10分钟）

1. 小组快展示：每组派1人用1分钟介绍选题和核心功能（用需求清单投影）；
2. “可行性投票”：全班用手势（👍可行/🤔需调整）反馈，教师记录高频问题（如“功能太多”“技术不匹配”）；
3. 教师点评：重点指出“需求与技术的匹配度”（如“想做‘语音控制’但没学过相关库，建议改为‘文字输入控制’”）。

五、总结与作业（5分钟）

课堂总结：

• 好项目的三个标准：可行、关联、创新；
• 需求分析=用“用户故事”列功能清单，标注可行性和优先级；
• 下一步：将需求拆成可执行的“模块”。

课后作业：

1. 完善需求清单，补充1个“创新功能”（如导航系统加“预计耗时”计算）；
2. 每组拍一张“与项目相关的生活场景照片”（如做校园导航的拍教学楼照片），下次课分享。

教学理论支撑：

1. 维果茨基最近发展区理论：通过“选题参考卡”“需求模板”“AI创意助手”搭建脚手架，帮助学生在现有能力（编程知识）与潜在能力（项目规划）之间建立桥梁。
2. 自我决定理论：允许学生自主选题、定义功能，满足“自主性”需求；通过可行性分析让学生感知“自己能完成”，增强“胜任感”，激发内在动机。
3. STEAM教育整合：选题环节融合“科学（问题发现）、技术（编程实现）、工程（需求分析）、艺术（用户体验）、数学（可行性评估）”，培养跨学科思维。

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综合项目规划（二）：从“需求清单”到“模块蓝图”

课题

项目模块拆解与任务分工——让团队高效协作的关键

教学时间

2课时（90分钟）

课前准备

• 教师端：电脑、投影仪、多媒体课件（含“模块拆解案例”：将“校园导航”拆分为“数据存储模块”“路径计算模块”“图形显示模块”）、模块拆解工具（思维导图模板、WBS工作分解结构图）、任务分工表模板（含角色：代码师、测试员、文档员）、计时器（控制讨论时间）。
• 学生端：分组座位、上节课完成的“需求清单”、项目规划本、彩色笔（用于标注模块关系）、便签纸（写个人任务）。
• 教学素材：模块-技术对应表（如“数据存储→列表/字典”“图形显示→turtle/matplotlib”）、协作问题锦囊（如“任务不均怎么办”“意见不合怎么办”）。

一、导入活动：从“大任务”到“小步骤”——体验拆解的魅力（15分钟）

活动1：“组装玩具车”拆解游戏

• 展示未组装的玩具车和说明书，提问：“如果直接上手拼，可能会遇到什么问题？”（引导回答：步骤混乱、漏装零件）。
• 分组讨论：将“组装玩具车”拆成3个步骤（如“装底盘→装车轮→装车身”），用序号标注顺序，派代表说明理由。

活动2：编程项目类比

• 教师总结：“组装玩具车需要拆步骤，编程项目也需要拆成‘模块’——每个模块负责一个功能，最后像拼积木一样组合起来”。
• 展示“校园导航系统”模块图：

  校园导航系统  
  ├─ 数据存储模块（存教室坐标、路线规则）  
  ├─ 路径计算模块（根据起点终点算路线）  
  └─ 图形显示模块（用turtle画路线图）

• 提问：“每个模块对应之前的哪个需求？”（如“数据存储模块”对应“输入班级号显示位置”）。

二、知识点讲解：模块拆解与任务分工（30分钟）

模块1：如何拆解模块？（20分钟）

• 定义：模块是“实现一个独立功能的代码集合”，如“数据输入模块”“计算模块”“输出模块”。
• 拆解方法：
  1. 按功能拆：从需求清单中提取核心功能，每个功能对应一个模块（如“用户输入起点”→“输入模块”，“计算路径”→“计算模块”）；
  2. 按流程拆：按“输入→处理→输出”的顺序拆解（如“接收用户输入→处理数据→显示结果”）；
  3. 避免两种错误：
     • 模块太大（一个模块做太多事，如“既存数据又算路径”）；
     • 模块太碎（拆成“定义变量”“打印文字”等过细步骤）。
• 工具演示：用思维导图拆解“垃圾分类识别工具”：

  垃圾分类识别工具  
  ├─ 输入模块：接收用户输入的垃圾名称（如“塑料瓶”）  
  ├─ 匹配模块：将名称与分类规则（列表存储）比对  
  └─ 输出模块：显示分类结果（如“可回收物”）

模块2：团队任务分工（10分钟）

• 角色与职责（每组4-5人，可兼任）：
  • 代码师：编写模块代码（2-3人，每人负责1-2个模块）；
  • 测试员：运行代码找bug，记录错误（1人）；
  • 文档员：写模块说明（如“输入模块需要用户输入字符串”），拍摄开发过程（1人）。
• 分工原则：结合兴趣+平衡难度（如擅长数学的同学负责计算模块，喜欢画画的负责显示模块）。

三、实践任务：分组完成模块拆解与分工（30分钟）

基础任务（全员完成）：模块拆解思维导图

• 步骤1：小组根据需求清单，用“功能拆解法”拆出3-5个模块，用思维导图画出（用不同颜色标注模块之间的依赖关系，如“计算模块依赖输入模块的数据”）；
• 步骤2：为每个模块写“模块说明”（包含：功能、输入数据、输出结果、可能用到的技术），示例：

  模块名称	功能	输入	输出	技术参考
  输入模块	接收用户输入的班级号	字符串（如“三年级2班”）	班级坐标（如(3,5)）	input()函数、字典（存储班级-坐标对应关系）

进阶任务（选做）：制定模块接口

• 讨论模块之间如何“传递数据”（如输入模块将坐标传给计算模块，用变量class_position传递），记录在“接口说明表”中。

教师支持：

• 提供“模块-技术对应表”，帮助学生匹配模块与已学知识；
• 对分工不均的小组，用“任务难度秤”工具（将模块按难度分级，确保每人任务量均衡）。

四、展示与优化：完善模块蓝图（10分钟）

1. 模块图展示：每组用2分钟展示思维导图，重点说明“为什么这么拆”“模块之间的关系”；
2. ** peer review**：其他组提问“这个模块能不能再拆小一点？”“两个模块能不能合并？”，促进优化；
3. 最终确认：教师审核模块拆解的合理性，重点检查“是否覆盖所有需求”“技术是否可行”。

五、总结与作业（5分钟）

课堂总结：

• 模块拆解=按功能/流程拆分成独立代码集合，避免过大或过碎；
• 分工=结合兴趣分配角色（代码师、测试员、文档员），明确每个模块的负责人；
• 下一步：按模块编写代码，定期合并测试。

课后作业：

1. 每个学生在任务分工表上填写自己负责的模块和具体任务（如“代码师：负责输入模块，周三前完成input()函数编写”）；
2. 小组约定下次课的“第一次合并时间”（如先完成输入模块和数据存储模块的对接）。

教学理论支撑：

1. 皮亚杰形式运算阶段理论：模块拆解需要抽象逻辑思维（分析功能关系、规划执行顺序），通过思维导图等可视化工具，帮助学生将抽象思维转化为具象图表。
2. 社会建构主义理论：小组讨论拆解方案、分工协作的过程，是“通过社会互动建构知识”的过程，学生在争论与妥协中理解“团队协作比个人英雄主义更重要”。
3. STEAM工程思维：模块拆解与任务分工是工程设计中的核心环节，培养“系统思考”（整体与部分的关系）和“迭代优化”（根据反馈调整方案）能力，呼应STEAM教育的工程实践要求。