第5级概览
- 年级
- 5年级 · 小学
- 技术
- 人工智能入门
- 工具
- micro:bit 上的 MakeCode
- 套件
- 智能机器人套件，每四人一组一份
- 项目
- 15个项目和一个毕业设计
- 每周时间
- 一节45分钟或90分钟的课程
- 挑战前与挑战后
- 创建植物浇水提醒
- 可持续发展主题
- 迄今为止各级别中进球差距最大的比赛
- 职业名称
- 水质技术员、声学工程师、营养师
第5级书籍演示学生们制作了什么
“智能机器人套件”中的项目
在本关卡结束时
学生可以
- 构建一个能够对传感器数据作出响应的系统
- 解释一个简单的基于人工智能的决策
- 将第4级机器人技术技能应用到新问题上
摘自SKOOL21各等级结业成果。
设计流程
它们的工作原理
- 定义
- 设计
- 分享
- 反思
15个项目和一个毕业设计。如需完整的项目清单，请索取课程大纲。
第5级全部学习成果及可持续发展目标
工程与设计
- 利用套件中的先进传感器阵列，制作一个湿度感应装置，当植物土壤过于干燥时，该装置会通过灯光或声音发出信号（“制作植物浇水提醒装置”挑战的前期/后期任务）。
- 将基于传感器的工程解决方案应用于生命科学或环境问题，将第4级所学的机器人技术技能扩展到新的领域。
- 编写简单的条件（if/then）逻辑程序，将传感器读数转换为警报输出——这是对人工智能式决策逻辑的初步介绍。
- 将基于传感器的系统与实际阈值条件进行测试，并根据需要调整触发点。
科学
- 将物质与运动的概念（例如土壤中的水分或水的流动）应用于环境感知问题（NGSS PS1/PS2）。
- 探究与植物或环境健康相关的地球系统或人类活动主题（NGSS ESS2/ESS3）。
- 以“植物的需求”等生物学主题为该级别的核心科学方向进行探究（剑桥科学第5阶段——生物学）。
- 接触粒子模型化学的基本概念，这些概念在此级别（剑桥科学第5阶段——化学）首次引入。
数学
- 在设备制作过程中，运用几何学和空间推理来确定传感器的布置位置（剑桥几何）。
- 运用数的概念来定义和检验一个数值阈值，例如含水量（剑桥数；《共同核心标准》中的“数与运算——分数/十进制”）。
- 将运算和代数思维应用于传感器逻辑中基本的条件规则（如果X，则Y）（《共同核心标准》中的“运算与代数思维”）。
计算机与编程
- 在 micro:bit 上编写 MakeCode 程序，读取高级传感器（例如湿度传感器）的数据，并将其与阈值进行比较。
- 应用初级条件/分支逻辑——这是对人工智能式决策的早期引入——以触发输出。
社交技能
在构建团队中，承担并履行既定的团队角色——领导者、物料经理、报告员或测试主管——同时与团队成员协作、沟通并解决冲突。
STEM职业素养
了解本阶段的环境科学和生命科学课程内容如何与实际职业相关联，例如水质技术员、声学工程师或营养师。
可持续发展素养
确定与其项目相关的可持续发展目标，该项目的多目标覆盖范围是迄今为止各层级中最为广泛的。
摘自 SKOOL21 级别结业成果。所列标准包括 NGSS、共同核心标准和剑桥课程体系。
该层级的可持续发展目标
- 2 消除饥饿
- 3 健康与福祉
- 4 优质教育
- 6 清洁用水与卫生设施
- 7 经济实惠且清洁的能源
- 8 体面工作与经济增长
- 9 工业、创新与基础设施
- 12 负责任的消费和生产
- 13 气候行动
来源：SKOOL21 五大支柱框架。比较所有级别
试听课
项目1：功能性花卉
正如指南中所展示的，这是本级别中的第一个项目。完整的练习册已发布在下方阅读器中。
一家科学与艺术博物馆希望展出一种在光照下绽放、在黑暗中闭合的花朵。目前，他们尚无实现这一效果的方法。你的团队将通过制作一朵能随光线变化而开合的机器人花来提供帮助。练习册中印出的题目。
- 进球者姓名
- 可持续发展目标4 · 优质教育
- 职业名称
- 植物学家、农业学家
- 引用的标准
- NGSS 3-5-ETS1-2；剑桥科学 5Bs.01、5Bs.02、5Bs.03；共同核心标准 5.OA.A.1；剑桥数学 5Ni.05
课程对接
第5级中引用的标准，按项目分类
每个项目占一行，引用格式与指南中的表述一致。空单元格表示该项目无引用。
NGSS子领域
- PS1
- PS2
- ESS2
- ESS3
- ETS1
剑桥科学各分支
- Bp
- Bs
- Be
- Cm
- Cp
- Cc
- Pf
- Ps
- Pe
- ESp
- ESs
- ESc
剑桥数学子领域
- Ni
- Np
- Nf
- Gg
- Gp
| 项目 | SDG | NGSS | 剑桥科学 | 剑桥数学 | 共同核心数学 | ISTE | 职业名称 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 功能性花卉 | 优质教育 | 3-5-ETS1-2 | 5Bs.015Bs.025Bs.03 | 5Ni.05 | 5.OA.A.1 | 1.4.c | 植物学家、农业学家 |
| 2 消化系统 | 身体健康与幸福 | 3-5-ETS1-2 | 5Bs.04 | 5Nf.08 | 5.NBT.B.7 | 1.7.c | 医生、执业护士 |
| 3 成熟度检测器 | 零饥饿 | MS-ETS1-2 | 5Bp.01 | 5Nf.10 | 5.NBT.B.5 | 1.3.d | 营养师、执业护士 |
| 4 种子传播 | 零饥饿 | 5-ESS3-1 | 5Bp.03 | 5Np.01 | 5.NBT.A.1 | 1.3.d | 农业专家、机械工程师 |
| 5 环境适应 | 气候行动 | 3-5-ETS1-2 | 5Be.01 | 5Nf.10 | 5.MD.A.1 | 1.3.d | 动物学家、环境科学家 |
| 6 蜘蛛的适应性 | 工业、创新与基础设施 | 3-5-ETS1-3 | 5Be.03 | 5Nf.05 | 5.NF.A.2 | 1.4.c1.7.c | 生物医学工程师、动物学家 |
| 7 粒子模型 | 优质教育 | 5-PS1-1 | 5Cm.01 | 5Nf.06 | 5.NF.B.4 | 1.7.c | 化学工程师、物理学家 |
| 8 水处理搅拌机 | 清洁用水与卫生设施 | 5-PS1-4 | 5Cp.015Cp.02 | 5Nf.06 | 5.NF.B.4 | 1.3.d | 水质技术员、环境工程师 |
| 9 降雨预测器 | 气候行动 | 5-ESS2-2 | 5Cc.01 | 5Nf.06 | 5.NF.B.4 | 1.4.c1.7.c | 气象学家、环境工程师 |
| 10 升降机构 | 工业、创新与基础设施 | 5-PS2-1 | 5Pf.015Pf.02 | 5Nf.10 | 5.MD.A.1 | 1.3.d | 施工工程师、土木工程师 |
| 11 消音器 | 体面工作与经济增长 | 3-5-ETS1-2 | 5Ps.015Ps.025Ps.03 | 5Gp.01 | 5.MD.B.2 | 1.3.d1.7.c | 声学工程师、电气工程师 |
| 12 电磁学 | 经济实惠且清洁的能源 | 3-5-ETS1-3 | 5Pe.015Pe.025Pe.03 | 5Gg.03 | 5.MD.C.5.b | 1.7.c | 电气工程师、机械工程师 |
| 13 轮胎污染 | 身体健康与幸福 | 5-ESS3-1 | 5ESp.01 | 5Nf.05 | 5.NF.A.2 | 1.4.c1.7.c | 空气质量监测员、环境科学家 |
| 14 蒸发风扇 | 负责任的消费和生产 | 3-5-ETS1-2 | 5ESc.01 | 5Gp.03 | 5.G | 1.3.d1.7.c | 气象学家、机械工程师 |
| 15 地球的倾斜 | 优质教育 | 3-5-ETS1-2 | 5ESs.015ESs.02 | 5Nf.06 | 5.NBT.B.7 | 1.4.c | 天文学家、气候科学家 |
| Capstone 动物护理 | — | — | — | — | — | — | — |
来源：SKOOL21 A至12年级课程对照表（2026年），根据教师指南和学生用书编纂而成。若两者内容不一致，以学生用书为准。
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| 项目 | 标题 | ISBN 或 SKU |
|---|---|---|
| 学生练习册 | 《STEM创新者练习册》，第5级 | 978-981-17494-5-2 |
| 教师指南 | 指南手册，第5级 | 978-981-17736-9-3 |
| 学习套装 | 智能机器人套件 | STEMSIHKitG45 |
第4级和第5级共用一套智能机器人套件。