在創(chuàng)客教育中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力

楊震國(guó)

摘 要：在創(chuàng)客教育中培育學(xué)生的計(jì)算思維能力。不但可以提升學(xué)生創(chuàng)客項(xiàng)目制作能力，還能培養(yǎng)良好學(xué)習(xí)習(xí)慣。在實(shí)際問(wèn)題中，掌握正確的處理方法。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)客教育;計(jì)算思維;教育探索

近年我校利用信息技術(shù)積極嘗試創(chuàng)客教育，并創(chuàng)建了西林校園創(chuàng)客空間。創(chuàng)客教育在校內(nèi)正引導(dǎo)學(xué)生由單一的知識(shí)接受者向創(chuàng)造者逐步轉(zhuǎn)換。我校在日常推廣實(shí)施活動(dòng)中將信息技術(shù)核心素養(yǎng)的計(jì)算思維能力作為首要學(xué)生培育目標(biāo)。隨著“scratch傳感器”“3D繪圖筆”“三維建模”“電路工程師”“無(wú)人機(jī)”等先進(jìn)技術(shù)已快速邁入小學(xué)創(chuàng)客課堂。琳瑯滿目的創(chuàng)客活動(dòng)在小學(xué)逐步推進(jìn)，但學(xué)生計(jì)算思維的能力培育卻顯得尤其關(guān)鍵。因此，筆者在小學(xué)創(chuàng)客活動(dòng)中著重從培育學(xué)生計(jì)算思維能力方面做了如下教育探索。

一、巧設(shè)生活化場(chǎng)景，激發(fā)計(jì)算思維需求

在創(chuàng)客活動(dòng)學(xué)習(xí)中，一旦學(xué)生具有強(qiáng)烈的創(chuàng)造欲望，教師就能輕而易舉帶領(lǐng)學(xué)生探索創(chuàng)客活動(dòng)的設(shè)計(jì)。任何創(chuàng)客活動(dòng)作品都對(duì)計(jì)算思維存在內(nèi)需要求，每個(gè)細(xì)節(jié)都考驗(yàn)著學(xué)生的綜合素養(yǎng)。一般創(chuàng)客學(xué)生都只想獲得參照樣品仿制一個(gè)有趣的創(chuàng)客作品。如果每一個(gè)小創(chuàng)客都身處此般創(chuàng)作環(huán)境，將只會(huì)給創(chuàng)客教育留下無(wú)窮的隱患。所以首要任務(wù)是激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作熱情，基于小創(chuàng)客們熟悉喜歡的生活場(chǎng)景，引導(dǎo)他們用計(jì)算思維更好地解決問(wèn)題。

例如3D繪圖筆項(xiàng)目中教學(xué)“可愛(ài)眼鏡”時(shí)，傳統(tǒng)教學(xué)中為了學(xué)生都能快速掌握制作方法，總是會(huì)用講授法來(lái)指導(dǎo)。一般都由老師分析好普通眼鏡的大小尺寸，講解眼鏡的創(chuàng)作步驟。緊接著就讓學(xué)生按部就班地進(jìn)行制訂，最終學(xué)生完成的眼鏡和老師所示一模一樣。筆者避免以上情形作出略微的教學(xué)改進(jìn)，先展示了由3D打印筆設(shè)計(jì)的漂亮花式眼鏡。學(xué)生觀察了各異的眼鏡，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，都在商議哪個(gè)眼鏡更漂亮舒適。小創(chuàng)客們積極主動(dòng)地思考用哪種方法可以創(chuàng)作出眼鏡的外形、裝飾片等。還從生活中的個(gè)人眼鏡尺寸是多少，是否有快速計(jì)算的方法能得到所有的眼鏡框、鏡腿、眼鏡間距尺寸等方面的數(shù)據(jù)。所有的數(shù)據(jù)要求符合個(gè)人的實(shí)際需要，最終戴在臉上要較為貼合。最后讓學(xué)生把眼鏡上的裝飾插片也疊加在表面，就能得到一副精美實(shí)用的眼鏡。

二、面向?qū)嶋H項(xiàng)目，巧用計(jì)算思維策劃

創(chuàng)客作品設(shè)計(jì)中，往往實(shí)用性和創(chuàng)新性是密切關(guān)聯(lián)的，作品的創(chuàng)新也都是針對(duì)實(shí)用需求進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。在創(chuàng)客作品設(shè)計(jì)中傾注更接近生活實(shí)際的客觀數(shù)據(jù)，從而構(gòu)建出更具有實(shí)用性的新型美觀成品。創(chuàng)客作品設(shè)計(jì)過(guò)程中如果配合多維度計(jì)算思維能力，設(shè)定不同組的數(shù)值就能夠產(chǎn)生各式的成品。為了提升學(xué)生面對(duì)實(shí)際問(wèn)題找到不同方法的能力，特引入趣味益智類設(shè)計(jì)，如五巧板、套娃、魯班鎖、九連環(huán)等;實(shí)際問(wèn)題類設(shè)計(jì)如智能書桌、智能垃圾分類器、智能快遞小車、多功能廚房、智能校園報(bào)警、現(xiàn)代家園衛(wèi)士等。

例如scratch傳感器項(xiàng)目中教學(xué)“多功能廚房”模型創(chuàng)建時(shí)，有部分同學(xué)用樂(lè)高積木件很快制成了一個(gè)簡(jiǎn)單的廚房外型，略顯單一。老師適時(shí)帶領(lǐng)同學(xué)們一起分析智能廚房所需裝備的一些功能，如自動(dòng)傳菜、自動(dòng)切菜、播放配音、燃?xì)饩瘓?bào)、雙軸遙控升降等。每一項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)都要涉及傳感器數(shù)值的選取范圍，不同的數(shù)值段在程序中可以設(shè)定為不同的效果。當(dāng)燃?xì)鈧鞲衅鞯闹党^(guò)300時(shí)，發(fā)出警報(bào)聲，當(dāng)?shù)陀谶@個(gè)值時(shí)，播放悅耳的音樂(lè)。遙控升降采用馬達(dá)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)上升和下降，但上升的速度和時(shí)間以及下降的速度和時(shí)間也都需要在程序中不斷反復(fù)調(diào)試，才可以最終確定。在學(xué)生已掌握S4A編程技巧的前提下，再引導(dǎo)學(xué)生開展數(shù)據(jù)分析工作，從而讓學(xué)生逐步明白計(jì)算思維運(yùn)用規(guī)則，最后不斷調(diào)試完成作品。

三、引入多元評(píng)定，拓展計(jì)算思維外延

在創(chuàng)客項(xiàng)目的開發(fā)實(shí)施中，每個(gè)學(xué)生的思維角度不同，教師可根據(jù)每組情況給予恰當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。引導(dǎo)學(xué)生細(xì)心分析遇到的場(chǎng)景，測(cè)算每個(gè)項(xiàng)目零件如何成型、組裝、運(yùn)作。從實(shí)際例子著手，分析哪組數(shù)據(jù)可更接近項(xiàng)目。讓學(xué)生知道，項(xiàng)目設(shè)計(jì)最將都將運(yùn)用到實(shí)際中來(lái)。如果完成的零件模型在項(xiàng)目中不完全匹配，那就需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行再加工測(cè)算。老師接收到學(xué)生依據(jù)不同的計(jì)算思維制作的零件，不能完全否定，而應(yīng)對(duì)其中的進(jìn)步之處大加贊賞。讓學(xué)生可以從多個(gè)方位思考解決項(xiàng)目中的問(wèn)題。

再如三維建模項(xiàng)目中教學(xué)“我的漂亮文具盒”時(shí)，沒(méi)有先展示給學(xué)生制作好的漂亮文具盒。而是鼓勵(lì)相近的學(xué)生形成合作小組、分小項(xiàng)目合作，商議零件間的尺寸數(shù)值。同學(xué)們先把文具盒外形數(shù)據(jù)，表面裝飾圖尺寸，內(nèi)部的直尺、橡皮、鋼筆、鉛筆、修正帶的尺寸數(shù)值進(jìn)行羅列。然后組內(nèi)成員根據(jù)實(shí)際生活把比例值固定。在作品草圖編輯過(guò)程中就把組員的計(jì)算思維成果保留在作品中，如最后渲染三維作品時(shí)發(fā)現(xiàn)尺寸不合實(shí)際場(chǎng)景，就需要再優(yōu)化設(shè)定的尺寸。當(dāng)發(fā)現(xiàn)恰當(dāng)?shù)挠?jì)算數(shù)值組時(shí)，師生可給予其充分的贊許。

在創(chuàng)客教育中充分培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力，能提高設(shè)計(jì)創(chuàng)客作品的良品率，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工程問(wèn)題解決能力。在信息時(shí)代不但要求學(xué)生在創(chuàng)客項(xiàng)目設(shè)計(jì)中不斷錘煉思維能力，而且要加強(qiáng)各學(xué)科教師之間的合作溝通。通過(guò)廣泛的創(chuàng)客活動(dòng)歷練，必將促進(jìn)學(xué)生心智積極健康地發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[2]金元君.創(chuàng)客背景下的校本教材開發(fā)研究與實(shí)踐[D].上海：上海師范大學(xué)，2015.

編輯 杜元元