小學(xué)Scratch編程與硬件相結(jié)合的實(shí)踐與探索

摘 要：如今，創(chuàng)客和創(chuàng)客教育已經(jīng)成為我國教育領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)話題。創(chuàng)客教育是一種融合信息技術(shù)，秉承“開放創(chuàng)新、探究體驗(yàn)”教育理念，以“創(chuàng)造中學(xué)”為主要學(xué)習(xí)方式和以培養(yǎng)各類創(chuàng)新型人才為目的的新型教育模式。在小學(xué)創(chuàng)客教育中，很多創(chuàng)客空間都會(huì)從Scratch編程著手開展活動(dòng)。將Scratch與硬件相結(jié)合，逐步提高學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：小學(xué)；創(chuàng)客教育；Scratch編程

“創(chuàng)客”一詞來源于英文單詞“Maker”，是指不以盈利為目標(biāo)，努力把各種創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的人。學(xué)生將以“創(chuàng)客”方式在學(xué)習(xí)過程中實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域的融合，并不斷地在設(shè)計(jì)中創(chuàng)造。在“做”中學(xué)習(xí)的過程，學(xué)生還可以進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用不同學(xué)科的理論，然后得出新的結(jié)論，再應(yīng)用于探索創(chuàng)造中?！皠?chuàng)客”會(huì)極大地改變孩子的學(xué)習(xí)方式和思維，進(jìn)入“創(chuàng)客”式學(xué)習(xí)的新時(shí)代已經(jīng)是可以被預(yù)見的總體趨勢(shì)。在小學(xué)階段開展創(chuàng)客活動(dòng)的意義就在于促進(jìn)學(xué)生個(gè)體全面發(fā)展，讓勇于創(chuàng)新、樂于實(shí)踐的精神成為本能，從而不斷創(chuàng)造出新的需求。在此過程中，學(xué)生會(huì)體驗(yàn)到社會(huì)交際、共同合作、組織協(xié)調(diào)、成功與失敗等各種行為，最終體驗(yàn)到自己改變生活的喜悅，更好地挖掘?qū)W生的創(chuàng)造潛力。

一、小學(xué)Scratch編程與硬件相結(jié)合的意義

“創(chuàng)客”一詞的核心就是創(chuàng)造，學(xué)生提出問題，教師輔助學(xué)生去解決問題。最初小孩子面對(duì)一些機(jī)器零件，根本不知道要如何搭建，低年級(jí)也不會(huì)學(xué)習(xí)搭建圖，為了讓學(xué)生對(duì)于創(chuàng)造有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，可以開展“畫出我心目中的機(jī)器人”和“為學(xué)校社團(tuán)設(shè)計(jì)LOGO”活動(dòng)。這種活動(dòng)非常適合小學(xué)生初步體驗(yàn)創(chuàng)造的意義。學(xué)生的想象力是非常豐富的，尤其是小學(xué)階段，他們現(xiàn)在的想象力，就是未來的創(chuàng)造力。其次在教學(xué)過程中，經(jīng)常會(huì)將Scratch的編程背景與實(shí)際生活相結(jié)合，讓他們可以大膽想象，利用Scratch去解決各種實(shí)際問題。在學(xué)生用Scratch進(jìn)行創(chuàng)作的時(shí)候，需要有創(chuàng)意，進(jìn)而設(shè)計(jì)原型系統(tǒng)，然后進(jìn)行試驗(yàn)看看是否可行，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤及時(shí)修正；聽取別人的評(píng)價(jià)和意見，修改自己的設(shè)計(jì)使其更完美，整個(gè)制作過程他們將會(huì)創(chuàng)造性地解決不斷產(chǎn)生的問題，學(xué)生的創(chuàng)造力得到了充分的展現(xiàn)。

二、小學(xué)Scratch編程與硬件相結(jié)合的實(shí)踐與探索

1.利用Scratch解決實(shí)際問題

現(xiàn)在的小學(xué)生，很多同學(xué)都愿意利用電腦玩玩游戲，鼠標(biāo)運(yùn)用得非常好，但是，鍵盤打字這一項(xiàng)技能卻并不是非常熟練。為了讓學(xué)生更多地使用鍵盤，就嘗試開發(fā)一款益智游戲——字母消消樂，讓學(xué)生可以在游戲中熟悉鍵盤的字母鍵。在開發(fā)游戲之初，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)規(guī)劃整體框架和思路，對(duì)學(xué)生提出的想法進(jìn)行提取修改，學(xué)生自主去實(shí)現(xiàn)游戲的主要功能。在開發(fā)游戲時(shí)，出現(xiàn)了很多問題：屏幕中的氣球如何移動(dòng)、命中氣球如何計(jì)數(shù)、如何增加游戲的趣味性等，這些都是要一步步引導(dǎo)學(xué)生去思考。因此在整個(gè)開發(fā)游戲的過程中，學(xué)生會(huì)不斷發(fā)現(xiàn)問題并去積極交流，想辦法共同解決問題，不僅僅完成游戲的開發(fā)，還會(huì)體會(huì)到合作交流的樂趣，提高思維的活躍度和發(fā)散性。

2.將Scratch與硬件相結(jié)合，組裝功能性機(jī)器。

創(chuàng)客空間引入一款可以將Scratch與硬件相結(jié)合的編程軟件——Kittenblock，它是基于Scratch3.0開發(fā)的，內(nèi)置了Arduino 1.68和機(jī)器人相關(guān)的大多數(shù)據(jù)庫。軟件可以拖拽模擬的電子模塊與主板進(jìn)行連線，學(xué)生對(duì)于硬件連線圖看得更加清楚。我們最初用最簡(jiǎn)單的一個(gè)電子模塊——按鈕，用這個(gè)按鈕與Scratch中的小貓做一個(gè)簡(jiǎn)單的交互。設(shè)置與按鈕相連接的針腳為輸入，以數(shù)字針腳的電平為條件判斷，如果按下按鈕，小貓的顏色會(huì)發(fā)生變化，并播放聲音。這個(gè)交互體驗(yàn)非常簡(jiǎn)單，但是會(huì)讓學(xué)生對(duì)于Scratch有一個(gè)新的認(rèn)知，對(duì)一些簡(jiǎn)單的電子模塊有了初步的認(rèn)識(shí)，更可以讓硬件與Scratch相關(guān)聯(lián)。有了將Scratch與硬件相結(jié)合的思路之后，學(xué)生搭建出很多的作品，例如：避障小車、變速風(fēng)扇、感應(yīng)門閘等，會(huì)使他們的能力有所提升。

3.拓展硬件知識(shí)，初步探索Arduino

在一些比賽中，往往需要搭建一些具備某種功能的機(jī)器人，學(xué)生必然需要接觸到各種電子元件，但是小學(xué)生缺乏基本的物理知識(shí)，沒有辦法理解電路的原理，可是簡(jiǎn)單的編程邏輯并沒有這一限制，初步探索Arduino也是為了鍛煉學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于硬件的認(rèn)識(shí)，不會(huì)對(duì)硬件產(chǎn)生膽怯心理，認(rèn)為搭建這些電子元件是一件難以做到的事情。在Arduino套盒中，通過在小車上搭載不同的電子元件，讓學(xué)生初步了解Arduino主板的作用，能夠?qū)W會(huì)搭載不同的電子元件來完成各種任務(wù)。為了讓學(xué)生更加細(xì)致地看到硬件搭建過程，可以制作成微課程，學(xué)生通過觀看微課，自主動(dòng)手搭建連線，會(huì)簡(jiǎn)單連線，并熟悉各個(gè)電子元件，有助于學(xué)生高效率學(xué)習(xí)Arduino。

4.將硬件與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，滲透物聯(lián)網(wǎng)的概念

在現(xiàn)代信息社會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)和技術(shù)素養(yǎng)已經(jīng)成為國家教育改革的主流取向，而中小學(xué)的物聯(lián)網(wǎng)教育綜合了計(jì)算機(jī)、機(jī)械、電子、通訊、控制等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)和技能，學(xué)生通過查閱并學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)、親手組裝機(jī)器人、調(diào)試傳感器、設(shè)計(jì)并編寫程序、完成任務(wù)等活動(dòng)，可以進(jìn)行大量的信息活動(dòng)和技術(shù)鍛煉，從而有效地提高了信息素養(yǎng)和技術(shù)素養(yǎng)。中小學(xué)物聯(lián)網(wǎng)教育強(qiáng)化學(xué)生的手腦并用，發(fā)展學(xué)生的實(shí)踐能力，改善學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)學(xué)生的終身學(xué)習(xí)有著重要意義。將Ardunio電路板開發(fā)為微型服務(wù)器，利用電腦的瀏覽器，就可以遠(yuǎn)程監(jiān)控查看環(huán)境檢測(cè)的數(shù)據(jù)，并可以對(duì)其進(jìn)行交互操作。這個(gè)案例是為了向孩子們滲透物聯(lián)網(wǎng)的概念，開闊學(xué)生視野，看到硬件與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的神奇之處，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造欲望，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

總之，在小學(xué)階段，將Scratch與硬件相結(jié)合，學(xué)生對(duì)Scratch的認(rèn)識(shí)會(huì)更加深刻系統(tǒng)，會(huì)更好地讓學(xué)生去接受硬件學(xué)習(xí)，編程的技巧也會(huì)得到提升，學(xué)習(xí)的創(chuàng)客知識(shí)也會(huì)更加系統(tǒng)。

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作者簡(jiǎn)介：邵帥（1989—），女，漢，山東省威海市文登區(qū)人，大學(xué)本科，二級(jí)教師。

編輯 魯翠紅