計算思維視域下的創(chuàng)客教學實踐

喻帥英

【摘 要】計算思維是運用計算科學的思想方法進行問題解決時產(chǎn)生的思維活動，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力有重要作用。筆者嘗試在計算思維的視域下，運用Mixly和MixGo的組合進行創(chuàng)新教育的實踐。

【關鍵詞】計算思維;Mixly;創(chuàng)新教育

【中圖分類號】G434? 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2019）06-071-03

未來教育對學生的培養(yǎng)目標將從掌握淺層的知識和技能，轉到更深層次的培養(yǎng)核心素養(yǎng)和終身學習能力上。如何去實踐這些課程的教學，是擺在教師面前的一個問題?？▋?nèi)基·梅隆大學的周以真教授在2006年提出了計算思維的概念，認為計算思維是個體運用計算科學的思想方法進行問題解決時產(chǎn)生的思維活動，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力有重要作用。

以北京師范大學傅騫教授為代表的國內(nèi)多位學者在創(chuàng)新教育和創(chuàng)客活動領域耕耘多年，Mixly是他們的成果之一。Mixly是一款面向創(chuàng)意電子開發(fā)的免費開源圖形化編程工具，它不僅僅是一個編程工具，更是一個分享平臺，創(chuàng)客們可通過分享作品獲得進步和提高。MixGo是一塊主控制器為ESP32的集成電路板，在這塊板子上集成了多種傳感器，可以快速地實現(xiàn)產(chǎn)品原型的制作。Mixly和MixGo的結合極大地方便了中小學創(chuàng)意電子課程的開設，這也是我們采用Mixly和MixGo去實踐創(chuàng)新教育的重要原因。

智能機器人設計制作、3D打印技術應用、Scratch與機器人融合被稱為創(chuàng)客教育“三劍客”。不難看出，智能電子技術、增材制造和積木編程這三種方案是創(chuàng)新教育實踐的主流。Mixly的積木式編程平臺與創(chuàng)意電子的結合，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的眾多方案中的優(yōu)秀代表。它采用的積木式編程符合青少年的審美與興趣，一方面滿足學生好奇心強、喜歡動手的需求，把學生從只知道讀書和沉溺于游戲與娛樂的兩種極端中解救出來;另一方面，Mixly的可擴展性非常強，常用的開源硬件都可以支持，為學習者向更高層次發(fā)展提供了便利。本文采用計算思維的理論知識，結合Mixly創(chuàng)客教育平臺，探討如何開展培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維與能力的教學實踐。

創(chuàng)客活動課“眼疾手快”案例

1.教學內(nèi)容

筆者在小學五年級開展Mixly創(chuàng)客活動，在前面的幾節(jié)課中，學生已經(jīng)初步掌握了重復語句、隨機數(shù)、系統(tǒng)延時等基本命令和操作。本節(jié)課中，學生首先學習LED燈的使用，然后在教師創(chuàng)設的情景下，綜合運用之前所學的知識，實現(xiàn)反應測試器的功能。具體過程包括需求設計、實現(xiàn)功能、操作使用、拓展改進等，這個過程體現(xiàn)了培養(yǎng)計算思維能力對學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的發(fā)展有著重要作用。

2.學情分析

小學生對創(chuàng)客活動有濃厚的興趣，但缺乏對作品整體的邏輯設計，教師需要在教學過程中進行輔助。本課以前幾節(jié)課學生熟悉的流程圖入手，著重梳理程序的邏輯，待學生明白基本邏輯后再開始做。以任務驅(qū)動法為主，個人操作和小組合作相結合，難度有淺有深，讓每位學生都能收獲成就感。

3.教學目標

了解MixGo板子中LED燈的基本特征，并使用Mixly編寫程序，成功點亮LED燈;綜合運用多種命令與方法，實現(xiàn)反應測試器的功能;在編寫程序的過程中，感受創(chuàng)客的分享與合作精神;能對作品進行評價，發(fā)現(xiàn)存在的不足之處，并有意愿對缺點進行改進。

4.教學過程

（1）課程導入。小學生對短視頻的興趣非常大，因此筆者對一檔知識搶答類型的綜藝節(jié)目進行裁剪和編輯，并讓學生進行討論：想要在這樣的游戲里取勝，除了需要非常豐富的知識之外，還需要什么能力？就此引入本課的教學。那你們的反應快不快？如何知道自己的反應時間是多長？我們今天就要來比比看，同學們誰的反應更快。

（2）提出需求，設計程序。在提出任務之后，就和學生一起分析任務的邏輯，讓學生暢所欲言，把學生的問題都挖出來，一起討論，也有利于培養(yǎng)學生的計算思維。

PPT：讓板子發(fā)出信號，然后人做出反應，系統(tǒng)計算并顯示兩者的間隔時間。

生1：什么是信號呢？

師：在節(jié)目當中，主持人念的題目就是一種信號，選手在聽到信號之后搶答，搶答就是一種反應。最后如果出現(xiàn)兩個人都答對的情況，那就要比較誰答得快，也就是誰用的時間比較短。不同的是，我們這里把反應時間顯示出來。你們認為，在MixGo的板子上面，什么可以用來做信號呢？

生（集體）：震動、聲音、燈光…….

師：你們的想法都很好，真是一群愛動腦筋的孩子。

生2：我們感覺到了信號，要怎樣做出反應，才能讓板子知道呢？

師：是啊，這是個問題，怎么辦呢，同學們有沒有好的建議呢？

（3）知識新授。LED燈是今天的新授部分，學生也都能想到用LED燈作為反應測試器的信號。在新授的過程中，配合著微課進行講解，主要包括亮燈與操作間的前后邏輯、滅燈的必要性等。與此同時，完成一個初級的任務，用按鈕點亮LED燈。

（4）梳理任務流程圖。流程圖是編程常用的思維工具，有利于培養(yǎng)學生在清晰的邏輯下解決問題，這也是計算思維在培養(yǎng)創(chuàng)新能力方面的重要體現(xiàn)。

任務流程圖

在講解的過程中，不是把流程圖全部展示出來，而是利用希沃白板的蒙層與橡皮擦功能，一步一步地展示出來，不斷地提問和啟發(fā)學生，直到最后師生一起完成整個流程圖。

（5）大展身手。在梳理完流程圖后，學生著手編寫程序。教師在小組間巡回指導，能力較強的幾個小組完成比較快，可以讓他們分頭去指導其他小組。

（6）測試程序。學生完成程序的編寫之后，從桌子里拿出反應測試任務單，按要求進行填寫和記錄。一方面，試驗自己制作的反應測試器;另一方面，也測試自己的反應時間。

（7）課程小結。經(jīng)歷了編寫程序、測試使用，這節(jié)課也接近尾聲。師生一起交流這節(jié)課的收獲與感想。有較多的學生提到，個別同學的反應時間特別小，只有幾毫秒。分析其原因，有的同學不停地在按按鈕，即使燈沒有亮起來也在按，甚至是一直按著不放，這樣就會出現(xiàn)結果不準確的問題。并且有的同學在測試的過程中，只要盯住那個燈，等它亮起來就馬上按下按鈕，這和實際條件下的反應力情況是不同的。

教師最后總結：今天做的反應測試器是比較簡單的，還有很多可以完善的地方。你們覺得可以怎樣進行完善呢？

生3：可以把另外一個LED燈也用上，兩個燈隨機亮起來，讓測試者不知道哪個燈會亮起來，這樣就能解決問題了。

師：非常棒，這位同學的建議非常好。那請同學們課后思考一下，如何讓兩個燈隨機亮起，實現(xiàn)反應測試的功能。

總? 結

本課采用啟發(fā)式和任務驅(qū)動的教學法，在完成任務的過程中逐漸地培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)與能力。活動有制作、有分享，對學生的創(chuàng)新思維和分享精神是一個很好的培養(yǎng)。同時，學生能評價作品的優(yōu)缺點，并有意愿對缺點進行改進，培養(yǎng)了學生評判辨析的精神。創(chuàng)新教育的主要目標并不在于讓學生掌握什么知識，而在于學生為了解決一件事情而努力探索，這也正是我們要保護和培養(yǎng)的。

參考文獻

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