劉海武

學(xué)校是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要場所。如何在中小學(xué)課堂教學(xué)中更好地開展創(chuàng)客教育？本文從什么是Micro∶bit板，Micro∶bit校本課程的開發(fā)與設(shè)計，小學(xué)Micro∶bit創(chuàng)客教育課程的設(shè)計與實踐、課程實施感悟與收獲等方面進行闡述和分析，為Micro∶bit在中小學(xué)課堂教學(xué)的實施提供了一定的借鑒。

基于Micro∶bit的校本課程

Micro∶bit是一款由英國電視廣播公司（BBC）專為青少年數(shù)字化編程教育開發(fā)設(shè)計的大小為4cm×5cm的微型電腦開發(fā)板。Micro∶bit主板配置有25個紅色的LED，3個可觸控按鈕，其中包括兩個可編程按鈕和一個復(fù)位按鈕，除此之外還配置有一個內(nèi)置加速度計和磁力計。Micro∶bit可以通過鱷魚夾與各種電子元件互動，支持讀取傳感器數(shù)據(jù)，控制舵機與RGB燈帶，因此能夠輕松勝任各種編程相關(guān)的教學(xué)與開發(fā)場景。目前，我國中小學(xué)教育對Micro∶bit的研究并不多，將其作為小學(xué)生學(xué)習編程語言的校本課程的就更少了，加之創(chuàng)客指導(dǎo)教師一般為計算機或物理教師兼任，因此，基于Micro∶bit的校本課程在國內(nèi)總體上呈現(xiàn)課程課時少、師資設(shè)備參差不齊等現(xiàn)狀。雖然Micro∶bit目前在國內(nèi)還處于探索階段，但其對中小學(xué)開展創(chuàng)客教育課程研究和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)有一定借鑒作用。

小學(xué)Micro∶bit創(chuàng)客教育課程開發(fā)實施方案設(shè)計

1.設(shè)計原則

開發(fā)小學(xué)Micro∶bit創(chuàng)客教育課程涉及Micro∶bit網(wǎng)頁版編程軟件和Micro∶bit硬件的運用，并將軟件知識與硬件技能進行重構(gòu)。課程中涉及的教學(xué)案例均以與學(xué)生生活息息相關(guān)的項目學(xué)習理論為指導(dǎo)，通過傳感器的使用，讓學(xué)生感知周圍的微觀世界。在知識探究中還要求學(xué)生根據(jù)自己的知識和水平，聯(lián)系生活實際，積極主動地發(fā)揮個人的想象開展探究，從而完成規(guī)定式和開放式目標。本課程開放式目標分為兩個層面的內(nèi)容，一是在課程案例的基礎(chǔ)上進行程序的完善和功能擴展，二是根據(jù)所學(xué)的知識與技能完成生活中的其他案例分析、制作和分享。例如，在學(xué)習《擴展程序——LED燈》時，學(xué)生通過觀察能很快了解LED燈的顯示規(guī)律，在筆者的指導(dǎo)下了解矩陣和矩陣的尋址的特點，并通過實踐完成各排燈的逐個顯示。之后，筆者帶領(lǐng)學(xué)生對生活中LED燈帶的顯示進行分析，讓學(xué)生通過模仿、改造等方式創(chuàng)造出更多的模型。通過目標實現(xiàn)能進一步促進學(xué)生動手操作能力的培養(yǎng)，提升學(xué)生的認知能力，提高學(xué)生的創(chuàng)客思維和創(chuàng)新能力。

2.教學(xué)設(shè)計模型（如圖1所示）

小學(xué)Micro∶bit創(chuàng)客教育校本課程涉及案例共15個，課堂教學(xué)中筆者以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和能力為目標，根據(jù)學(xué)生認知水平和規(guī)定式目標，選擇恰當?shù)慕虒W(xué)方法。在講解LED燈顯示時，可以帶領(lǐng)學(xué)生先分析生活中能觀察到的燈光現(xiàn)象，并引導(dǎo)學(xué)生小組分析燈光顯示的規(guī)律及功能并繪制流程圖，然后根據(jù)流程圖進行程序的編寫、交流、評價、完善和分享。

小學(xué)Micro：bit創(chuàng)客教育課程開發(fā)實踐

小學(xué)Micro∶bit創(chuàng)客校本課程教學(xué)內(nèi)容和課時安排可參考下表?，F(xiàn)以“燈帶”一課為例，對課堂教學(xué)中的教學(xué)設(shè)計與教學(xué)過程所涉及的各個方面進行闡述。

1.案例觀察明確任務(wù)

Micro∶bit燈帶是模仿生活中LED燈帶顯示原理而設(shè)計的。Micro∶bit板面由5*5個LED燈矩陣組成，每個矩陣燈通過控制可輸出兩種狀態(tài)——燈亮和燈滅。程序一開始燈全部滅，從1*1個矩陣開始亮燈，之后1*2燈亮，依次到1*5燈亮，之后從第二排開始依次燈亮，然后第三排、第四排、第五排依次燈亮起來，形成了非常漂亮的燈帶效果。在整個展示過程中，筆者提醒學(xué)生注意觀察燈亮的位置和時間，引導(dǎo)學(xué)生查找規(guī)律，從而進入課堂探究主題——制作LED燈帶。

2.案例分析繪制流程圖

流程圖是使用圖形表示算法的一種極好的方法。通過流程圖能很快地讓學(xué)生了解到程序設(shè)計的過程、方法和步驟，學(xué)生在繪圖時也能很快地感受到程序設(shè)計的重點和難點。筆者展示完燈帶程序后，讓學(xué)生先討論燈帶實現(xiàn)的功能，并3人一小組討論繪制流程圖。之后進行小組展示，其他組進行補充完善。學(xué)生在開始繪制流程圖時會碰到很多困難，如流程圖中符號的意義、條件和循環(huán)的繪制等。為此，教學(xué)初期，在繪制流程圖前應(yīng)先訓(xùn)練學(xué)生用自然語言進行表達的能力，然后再帶領(lǐng)學(xué)生一起了解流程圖框的繪制和作用，在此基礎(chǔ)上學(xué)會繪制順序、條件和循環(huán)結(jié)構(gòu)流程圖的繪制方法。幾節(jié)課下來，學(xué)生自然就習慣并掌握了，而且對于同一個程序可能還會碰到多種流程圖結(jié)構(gòu)，這需要學(xué)生在實際中加以運用。本課LED燈帶流程圖如圖2所示。

3.自主探究確認解決難點算法

算法是解決問題的方法。在學(xué)生完成流程圖設(shè)計之后，筆者引導(dǎo)學(xué)生說出燈帶設(shè)計的難點和解決難點用到的算法。本程序設(shè)計主要難點有兩個，一是在每行中依次顯示燈亮，二是在完成一行顯示后，跳轉(zhuǎn)到下一行并繼續(xù)依次顯示。為了更好地引導(dǎo)學(xué)生開展自主探究，筆者以座位排序為案例，引入行X和列Y變量，當行X為1時，列Y可以從1到5依次增加，之后行X增加1到第二行，列Y繼續(xù)從1到5依次取值，如此往復(fù)可以實現(xiàn)效果。為了讓學(xué)生少走彎路，筆者在PPT課件中展示了變量從0至4依次取值模塊，如下頁圖3所示。

4.動手實踐制作燈帶程序

動手實踐是在學(xué)生理清了程序的設(shè)計思路和方法之后展開的探究性學(xué)習，學(xué)生在實踐中如遇到困難可參考E加互動平臺學(xué)習微視頻，也可以與學(xué)生交流合作共同完成。課堂教學(xué)中學(xué)生基本都能建立變量X、Y，并通過PPT提示的模塊完成一行的燈帶效果展示，但因兩個點之間顯示沒有停頓時間，導(dǎo)致沒有依次出現(xiàn)的效果。為此筆者進行了學(xué)生作品的班級展示，引導(dǎo)學(xué)生用“暫停模塊”。在完成一行顯示后，接下來是循環(huán)的嵌套，這也是本節(jié)課的難點。筆者讓學(xué)生在組內(nèi)討論，并進行觀點闡述，有的學(xué)生說可以將一個同樣的模塊放在程序下面，有的學(xué)生說在變量模塊里面有一個“以1點幅度更改變量”模塊，可以組合運用。最后，筆者進行板書，設(shè)置兩個變量，然后進行嵌套循環(huán)的每步分析。學(xué)生聽完后發(fā)出了“哦”的聲音，通過分析也基本解決了本節(jié)課的難點，學(xué)生對復(fù)雜的循環(huán)嵌套也有了新的認識。程序如圖4所示。

5.作品交流、完善與功能擴展

在作品交流前，筆者先讓學(xué)生在組內(nèi)進行交流分享，然后進行班級分享，小組之間也可相互借鑒。小組討論完之后，學(xué)生都積極展示，有的學(xué)生在程序設(shè)計中添加了變量的初值，也有的學(xué)生改變了變量X和Y在程序中的位置，產(chǎn)生了不同的燈帶效果，還有的學(xué)生添加暫停時間變量，讓燈由慢到快顯示……令人欣慰的是，這些學(xué)生的設(shè)想在Micro∶bit板中都一一實現(xiàn)了。

6.作品上傳、評價與分享

E加平臺是蘇州工業(yè)園區(qū)自主研發(fā)的教學(xué)云平臺，提供了資源共享、課程建設(shè)、學(xué)生微課學(xué)習和作品上傳交流評價等功能。作品評價主要分為兩種方式：一是學(xué)生展示作品后的師生口述評價；二是學(xué)生將作品上傳到E加互動平臺，班級中每位學(xué)生都能對上傳的作品進行查看、互評和點評。學(xué)生可根據(jù)評價意見進行作品的進一步完善并上傳到Micro∶bit的官網(wǎng)平臺與各國程序愛好者交流。

課程實施感悟與收獲

Micro∶bit是近兩年才引入中國的，因此，教師在開展Micro∶bit創(chuàng)客教育時，必須熟練地掌握Micro∶bit硬件的相關(guān)知識和Micro∶bit網(wǎng)頁軟件編程，在教學(xué)中不能因技術(shù)而教，在學(xué)生面臨困難時應(yīng)作為學(xué)生的引導(dǎo)者、激勵者，要充分相信“只要給學(xué)生時間和空間，他們總會給我們更多的驚喜”。在創(chuàng)客學(xué)習中，從探究主題的確定，到流程圖的繪制，到網(wǎng)頁軟件的編程實踐，再到Micro∶bit板的展示、平臺交流和網(wǎng)絡(luò)分享等，整個過程的體驗實實在在地引發(fā)了學(xué)生仔細觀看、動手操作、認真思考，讓學(xué)生時刻感受創(chuàng)客教育帶來的智慧碰撞，學(xué)生在完成作品、相互交流分享后欲望高漲，興趣盎然，作品創(chuàng)意也層出不窮。

Micro∶bit板進入中國教育還處于起步階段，創(chuàng)客課程的設(shè)計與開發(fā)還需要廣大教育工作者不斷地去實踐和完善，但無論采用什么樣的教學(xué)方法，在教學(xué)中教育者都應(yīng)該義無反顧地實施創(chuàng)客教育，進一步提升學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力。