“Scratch+傳感”式創(chuàng)客教育案例研究

樓佳群

Scratch課程內(nèi)容從2015年上半年開(kāi)始進(jìn)入浙江省小學(xué)信息技術(shù)教材中，但教材中的Scratch趣味編程還僅僅停留在純軟件的層面，缺少實(shí)體硬件的支撐，在課堂中培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作、將自己的創(chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品等方面存在著局限性。因此，筆者嘗試將“Scratch編程與傳感器相連”的課程內(nèi)容引入到課堂教學(xué)，通過(guò)軟硬件結(jié)合的方式開(kāi)展創(chuàng)客教育，這對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性思維、提高動(dòng)手實(shí)踐能力等都有很好的促進(jìn)作用。

“Scratch+傳感”為創(chuàng)客教育提供有效載體

Scratch是由美國(guó)麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室終身幼稚園小組研發(fā)的一種圖形化編程語(yǔ)言，它可以讓青少年和兒童輕松地創(chuàng)建自己的互動(dòng)故事、動(dòng)畫(huà)、游戲、音樂(lè)和藝術(shù)。Scratch可以幫助學(xué)生發(fā)展學(xué)習(xí)技能，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維。Scratch支持很多品牌的傳感器，如納英特、中鳴、樂(lè)高等。學(xué)生只要將電腦和傳感器相連，在Scratch軟件中用拖拽圖標(biāo)的形式，就可以獲取外部傳感器的信息，甚至可以控制機(jī)器人的外部設(shè)備，如馬達(dá)等。所有這一切都為學(xué)生將虛擬的想法變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的產(chǎn)品打下基礎(chǔ)。

北京景山學(xué)校吳俊杰老師曾提出，“創(chuàng)客教育是培養(yǎng)所有人創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)所需要的知識(shí)、能力和視野所需的活動(dòng)、課程、機(jī)制和環(huán)境的總和”。對(duì)學(xué)校來(lái)說(shuō)，教師要把課堂變成一個(gè)充滿(mǎn)活力的創(chuàng)客空間，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)動(dòng)手制作、交流、分享等方式來(lái)完成一些現(xiàn)實(shí)的作品。創(chuàng)客課程主要有以下一些要素：動(dòng)手做是最重要的，開(kāi)放和分享、大膽嘗試、個(gè)性化學(xué)習(xí)、技術(shù)是基本要素，學(xué)生自己掌控學(xué)習(xí)等。而“Scratch+傳感”的教學(xué)完全符合創(chuàng)客教育的學(xué)習(xí)要素。

“Scratch+傳感”式創(chuàng)教育實(shí)踐案例

如何利用“Scratch+傳感”開(kāi)展創(chuàng)客教育，激發(fā)小學(xué)生的創(chuàng)造性思維，將他們的創(chuàng)意想法變成現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品呢？筆者認(rèn)為，教師要結(jié)合生活創(chuàng)設(shè)情境，設(shè)計(jì)具體的項(xiàng)目活動(dòng)，通過(guò)案例的形式來(lái)組織實(shí)施。以下是筆者教學(xué)中的一些教學(xué)案例，供大家參考。

案例一：《怕光的老鼠》

這是用Scratch測(cè)控板上的光線(xiàn)傳感器（如圖1）來(lái)制作的作品，其功能是借助光線(xiàn)傳感器，在Scratch中編寫(xiě)程序，模擬老鼠在夜晚的活動(dòng)情況。通過(guò)Scratch與光線(xiàn)傳感器的連接，編寫(xiě)程序控制光線(xiàn)傳感器的亮度，從而調(diào)控房間光線(xiàn)及老鼠的變化，實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境與現(xiàn)實(shí)世界的對(duì)接，將創(chuàng)意想法變成現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品（如圖2）。

在這個(gè)案例中，如何將光線(xiàn)傳感器的值轉(zhuǎn)變?yōu)楹线m的背景亮度特效值是教學(xué)的難點(diǎn)，房間需要的亮度特效是全黑到全亮，亮度值是（-100，0），而光線(xiàn)傳感器默認(rèn)的值是（0，100），因此需要利用邏輯運(yùn)算來(lái)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，才能實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意效果，因此就很自然地引入了程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，從而培養(yǎng)了學(xué)生的計(jì)算思維。

案例二：《吹氣球》

這是利用Scratch測(cè)控板上的聲音傳感器（如圖3）來(lái)制作的作品，模擬生活中吹氣球的過(guò)程。其中，通過(guò)對(duì)聲音傳感器吹氣球來(lái)觸發(fā)傳感器的值變化，進(jìn)而控制虛擬氣球的大小變化，模擬生活中的小實(shí)驗(yàn)（如圖4）。

在這個(gè)案例中，運(yùn)用了Scratch測(cè)控板上的聲音傳感器，在Scratch中實(shí)現(xiàn)了虛擬與現(xiàn)實(shí)的互聯(lián)。在教學(xué)實(shí)踐中，有了Scratch聲音傳感器這個(gè)“秘密武器”后，學(xué)生的創(chuàng)造力被激活了，從生活實(shí)際需求出發(fā)，設(shè)計(jì)出很多具有創(chuàng)意的Scratch作品。

案例三：《智能窗簾》

這是利用Scratch測(cè)控板上的光線(xiàn)傳感器（如圖5）制作的作品，其功能是模擬生活中的窗簾能夠根據(jù)外部光線(xiàn)的強(qiáng)度智能地開(kāi)與合。其核心是通過(guò)光線(xiàn)傳感器值的變化，觸發(fā)窗簾位置的變化（如圖6）。

在這個(gè)案例中，結(jié)合光線(xiàn)傳感器，讓房間內(nèi)的亮度能隨著窗簾的開(kāi)合產(chǎn)生相應(yīng)變化，也可以結(jié)合Scratch測(cè)控板上的其他傳感器，如滑桿、聲音、光線(xiàn)等傳感器，實(shí)現(xiàn)各種更加智能的窗簾，如滑桿窗簾、聲控窗簾等。

案例四：《防偷百寶箱》

該案例中，硬件利用了中鳴的主控器以及光線(xiàn)傳感器（如圖7）。這個(gè)創(chuàng)意來(lái)自于生活中的保險(xiǎn)柜，希望給保險(xiǎn)柜增加報(bào)警功能。學(xué)生利用鞋盒制作了一個(gè)百寶箱，將主控器以及光線(xiàn)傳感器放置在鞋盒內(nèi)。當(dāng)小偷打開(kāi)盒子時(shí)，盒子里面的光線(xiàn)亮度就由暗變亮，光線(xiàn)傳感器檢測(cè)到變化，發(fā)出學(xué)生自己錄制的警報(bào)求救聲音，以便引起周?chē)说淖⒁猓ㄈ缟享?yè)圖8）。

案例五：《幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤(pán)》

本案例中利用了中鳴的主控器、觸碰傳感器以及馬達(dá)（如圖9）。這個(gè)創(chuàng)意來(lái)自于“雙十一”電商的優(yōu)惠活動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)大轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)行隨機(jī)抽獎(jiǎng)。學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中不僅僅停留在Scratch編程模擬的層面，還動(dòng)手利用彩紙、剪刀、圓規(guī)、機(jī)器人積木等制作了一個(gè)大轉(zhuǎn)盤(pán)，將轉(zhuǎn)盤(pán)的指針連接馬達(dá)，主控器連接觸碰傳感器。當(dāng)按下觸碰傳感器時(shí)，馬達(dá)帶動(dòng)指針以隨機(jī)速度轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。學(xué)生們玩得不亦樂(lè)乎，都想試試自己的運(yùn)氣（如圖10）。

“Scratch+傳感”式創(chuàng)客教育帶來(lái)的改變

在創(chuàng)客教育理念的背景下，學(xué)生不斷地聯(lián)系實(shí)際生活，產(chǎn)生創(chuàng)造靈感，將想法變成現(xiàn)實(shí)，像小創(chuàng)客一樣學(xué)習(xí)。“Scratch+傳感”給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)了改變。

1.從“創(chuàng)意想法”到“創(chuàng)意實(shí)現(xiàn)”的飛躍

現(xiàn)在常用的傳感板有納英特、中鳴、PCduino等，在這些板上一般都集成有滑桿、按鈕、光線(xiàn)、聲音等傳感器，將Scratch跟傳感板結(jié)合在一定程度上能給信息技術(shù)教學(xué)帶來(lái)飛躍，那就是將以前只存在于電腦上的“創(chuàng)意”落實(shí)到了實(shí)際操作中，利用一些機(jī)器實(shí)體來(lái)實(shí)現(xiàn)這些“創(chuàng)意”，這也給學(xué)生提供了一個(gè)動(dòng)手、動(dòng)腦制作創(chuàng)意實(shí)體作品的全新平臺(tái)，前文所述的學(xué)生的作品創(chuàng)意絕大部分都來(lái)源于實(shí)際生活經(jīng)驗(yàn)。用科技解決生活中碰到的實(shí)際問(wèn)題，幫助人們更好地生活，這不就是學(xué)習(xí)信息技術(shù)的目的嗎？可見(jiàn)，Scratch和傳感的結(jié)合是創(chuàng)客教育的一種有效手段，能讓教師的教學(xué)增加更多的趣味性和互動(dòng)性。

2.從“主題”學(xué)習(xí)到“項(xiàng)目”學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變

在信息技術(shù)教學(xué)中，教師可以從情境教學(xué)入手，每一課內(nèi)容都貫穿一個(gè)學(xué)習(xí)情境，但對(duì)一個(gè)單元或一冊(cè)教材的學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)，零散的情境學(xué)習(xí)缺乏系統(tǒng)性和整合性，這時(shí)教師可以嘗試開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。例如，筆者在講授項(xiàng)目學(xué)習(xí)案例《幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤(pán)》一課時(shí)，首先，確立項(xiàng)目主題。全班分組，每組學(xué)生各自提出自己感興趣的項(xiàng)目，并討論投票決定，選出“幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤(pán)”項(xiàng)目。其次，項(xiàng)目分析，分配任務(wù)。學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)搜索相關(guān)資料，找到一些用設(shè)備可以解決的技術(shù)難點(diǎn)，如旋轉(zhuǎn)可以使用馬達(dá)、開(kāi)始可以使用按鈕傳感器或者聲控傳感器等。再次，動(dòng)手制作。用生活中的零件，包括硬紙箱、機(jī)器人零配件等，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，安裝好“幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤(pán)”的實(shí)體機(jī)器。最后，作品展示與學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。每組選派學(xué)生講解“幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤(pán)”創(chuàng)作的理念和功能，并解答其他學(xué)生提出來(lái)的各種疑問(wèn)，當(dāng)然也可以將自己作品的一些“奇思妙想”跟大家一起交流分享。

開(kāi)展創(chuàng)客教育的目的是提高學(xué)生的動(dòng)手能力、探究能力和設(shè)計(jì)能力，而“Scratch+傳感”項(xiàng)目學(xué)習(xí)就是一種基于學(xué)生動(dòng)手操作的實(shí)踐性學(xué)習(xí)。未來(lái)，筆者還會(huì)嘗試將“Scratch+傳感”項(xiàng)目學(xué)習(xí)變?yōu)橐环N拓展性課程，開(kāi)發(fā)具有學(xué)校特色的校本教材，形成可持續(xù)實(shí)施的創(chuàng)客教育生態(tài)資源，為學(xué)生的實(shí)踐、創(chuàng)新和未來(lái)發(fā)展提供更多的課程。endprint