基于Arduino創(chuàng)新力培養(yǎng)的《 Mixly創(chuàng)意電子 》教學(xué)探索

何一蘭

創(chuàng)客教育如雨后春筍般涌現(xiàn)，也來到中小學(xué)課堂。將Arduino引進(jìn)課堂，讓“開放、創(chuàng)新、體驗(yàn)、探究”的創(chuàng)客教育理念更好地在教學(xué)中落地生根，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。筆者進(jìn)行了積極的探索。

將Arduino引進(jìn)課堂，讓學(xué)生在感受體驗(yàn)、動(dòng)手實(shí)踐、學(xué)習(xí)思考、自由分享的過程中自主學(xué)習(xí)。以Arduino開源軟/硬件學(xué)習(xí)為課程載體的《Mixly創(chuàng)意電子》教學(xué)致力于培養(yǎng)學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力和解決問題能力。

一、《Mixly創(chuàng)意電子》教學(xué)設(shè)計(jì)思路

《Mixly 創(chuàng)意電子》教學(xué)以感受體驗(yàn)、動(dòng)手實(shí)踐、圖形編程，再創(chuàng)新為主線，開展“一起造物”學(xué)習(xí)活動(dòng)。通過讓學(xué)生運(yùn)用Mixly圖形化編程軟件、Arduino開源硬件，設(shè)計(jì)制作智能音樂盒、炫彩LED燈、智能寵物喂食器、坐姿糾正器、防盜掛飾、迎賓機(jī)器人等的智能物品，把Mixly圖形化編程軟件編程方法、電子電路知識(shí)、傳感器使用方法、機(jī)械傳動(dòng)知識(shí)等融合到設(shè)計(jì)制作活動(dòng)中，給學(xué)生提供情景化學(xué)習(xí)。根據(jù)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生從真實(shí)問題出發(fā)，在有計(jì)劃、有步驟“一起造物”中掌握知識(shí)和技能，運(yùn)用知識(shí)和技能，自由發(fā)揮，創(chuàng)新創(chuàng)意，提高學(xué)生探究能力，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)造力、批判思維能力、團(tuán)隊(duì)合作能力以及解決問題能力。

課程以情境引入、簡(jiǎn)單任務(wù)、知識(shí)點(diǎn)梳理、進(jìn)階任務(wù)、自主擴(kuò)展任務(wù)、團(tuán)隊(duì)綜合任務(wù)、自由分享評(píng)價(jià)等方式來展開整個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)。豐富的情境、快樂有趣的互動(dòng)體驗(yàn)，成就感滿滿的自主創(chuàng)造，使學(xué)生的學(xué)習(xí)就如進(jìn)入神奇的世界。學(xué)生在完成老師預(yù)先設(shè)定的簡(jiǎn)單任務(wù)后，挑戰(zhàn)進(jìn)階任務(wù)，深入探究自主擴(kuò)展任務(wù)，進(jìn)而完成團(tuán)隊(duì)綜合任務(wù)，將自己的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行交流分享。階梯層級(jí)式任務(wù)學(xué)習(xí)喚起求知欲;開放過程式學(xué)習(xí)給予創(chuàng)造空間;展示評(píng)價(jià)提升成就感、自豪感。

二、《Mixly 創(chuàng)意電子》教學(xué)策略實(shí)施

1.情境引入，互動(dòng)體驗(yàn)

在“閃爍的LED燈”學(xué)習(xí)中。首先，情境引入：怕黑的你是否希望房間里有一片美麗星空陪伴入眠。接著將智能炫彩星星燈，以視頻形式展播給學(xué)生欣賞。想不想制作屬于你的燦爛星空？此時(shí)，同學(xué)們躍躍欲試。然后順勢(shì)拋出簡(jiǎn)單任務(wù)：使用紅色、綠色LED燈，編寫程序，實(shí)現(xiàn)如下實(shí)驗(yàn)效果：紅色、綠色LED燈點(diǎn)亮熄滅交替閃爍，以2秒為循環(huán)周期。為了完成這個(gè)任務(wù)，我們來觀察、分析，發(fā)現(xiàn)需要以下硬件：Arduino擴(kuò)展板、紅、綠色LED燈、數(shù)據(jù)線、杜邦線;需要用到的編程模塊：循環(huán)、控件（數(shù)字輸出）、延時(shí)。對(duì)所需的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，接著指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行硬件的連接、編程思路的分析、繪制流程圖，最后進(jìn)行程序編寫并測(cè)試。同學(xué)們先模仿這個(gè)簡(jiǎn)單任務(wù)進(jìn)行自由設(shè)計(jì)制作，完全掌握簡(jiǎn)單任務(wù)的同學(xué)還可挑戰(zhàn)進(jìn)階任務(wù)：模擬一組交通燈，分別控制紅色、黃色、綠色3個(gè)LED燈，按照紅燈亮5秒→黃燈亮2秒→綠燈亮5秒的順序，以12秒為周期進(jìn)行循環(huán)控制。

同學(xué)們自由自在進(jìn)行操作實(shí)踐，在成果展示評(píng)價(jià)中，大家交流得異常熱烈。同學(xué)們不僅能完成簡(jiǎn)單任務(wù)點(diǎn)亮了各自的小星星“交替閃爍的LED燈”，還能有獨(dú)到的創(chuàng)新之處。一些同學(xué)在模仿2盞燈的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了4盞、5盞燈，一些同學(xué)把閃爍的時(shí)間間隔進(jìn)行了縮短和拉長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)。有趣的感受，成功的體驗(yàn)，讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)的樂趣，創(chuàng)新思維也得到進(jìn)一步的發(fā)展。

2.學(xué)習(xí)方式，靈活多樣

（1）自學(xué)、微課導(dǎo)學(xué)相結(jié)合

《Mixly 創(chuàng)意電子》的教學(xué)理念是“開放、創(chuàng)新、探究、體驗(yàn)”，它以培養(yǎng)學(xué)生自主探究能力、創(chuàng)新思維、設(shè)計(jì)思維、自由表達(dá)、審美意識(shí)和問題解決能力為目標(biāo)。因此，學(xué)習(xí)活動(dòng)以靈活多樣的方式開展。有自學(xué)導(dǎo)學(xué)案、微課示范展演、合作學(xué)習(xí)等?！禡ixly 創(chuàng)意電子》的知識(shí)要點(diǎn)主要涉及一些編程模塊的使用、開源硬件的原理和使用方法、電路連接方法等。這些知識(shí)要點(diǎn)相對(duì)難度較大，把這些知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)細(xì)化為一個(gè)個(gè)2～3分鐘的微課，用微課引導(dǎo)學(xué)生開展學(xué)習(xí)。微課直觀、清晰明了，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中根據(jù)各自掌握的情況可有針對(duì)性的反復(fù)播放相關(guān)微課再學(xué)習(xí)。尤其是在一些硬件器材的組合運(yùn)用中對(duì)于電路搭建步驟的教學(xué)，效果很好。對(duì)于一些較為容易的內(nèi)容如：串口模塊、執(zhí)行器模塊的使用，則以教師引導(dǎo)，學(xué)生自學(xué)導(dǎo)學(xué)案為方式展開。

（2）階梯任務(wù)，鞏固學(xué)習(xí)

對(duì)知識(shí)的熟練掌握和應(yīng)用是進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的前提。在課程的設(shè)計(jì)中，通過簡(jiǎn)單任務(wù)、進(jìn)階任務(wù)，自主擴(kuò)展任務(wù)的完成來展開。簡(jiǎn)單任務(wù)使人人能模仿完成，達(dá)到新知理解，進(jìn)階任務(wù)使知識(shí)能熟練掌握，自主擴(kuò)展任務(wù)使學(xué)生能進(jìn)行深度探究。不同任務(wù)的完成，使學(xué)生的新知學(xué)習(xí)得到進(jìn)一步鞏固，為后續(xù)學(xué)習(xí)及綜合運(yùn)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（3）團(tuán)隊(duì)合作，綜合運(yùn)用

學(xué)生在自由創(chuàng)想、親身體驗(yàn)、動(dòng)手實(shí)踐中學(xué)完了新知后， 2～3人為一組，以環(huán)保利用、健康生活、智能助手等為出發(fā)點(diǎn)，展開頭腦風(fēng)暴，小組選定一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行探究學(xué)習(xí)。讓小組同學(xué)通過討論確定項(xiàng)目規(guī)劃，然后設(shè)計(jì)、展示交流項(xiàng)目方案，接著硬件搭建、編程測(cè)試、設(shè)計(jì)制作外包裝，共同完成項(xiàng)目作品的制作，最后進(jìn)行成果分享評(píng)價(jià)。學(xué)生在充滿趣味性、挑戰(zhàn)性、協(xié)作性、體驗(yàn)感強(qiáng)的項(xiàng)目學(xué)習(xí)中，關(guān)注和解決身邊問題。學(xué)會(huì)了運(yùn)用觀察、比較、分析、綜合、概括、推理等思維方法去討論交流、設(shè)計(jì)方案、探究學(xué)習(xí)。其創(chuàng)新思維能力、問題解決能力、團(tuán)隊(duì)合作溝通能力都得到很好的發(fā)展。

近年來，創(chuàng)客教育如雨后春筍般涌現(xiàn)，四處生根發(fā)芽。給學(xué)生心中播撒一顆“創(chuàng)造”的種子，用心培育一株 “創(chuàng)造”的花朵，給未來結(jié)下“創(chuàng)造”的碩果，讓創(chuàng)客教育茁壯成長(zhǎng)，作為教師，我們?nèi)沃囟肋h(yuǎn)。

【作者單位：中山市石岐楊仙逸小學(xué)廣東】