面向高中課堂的Arduino創(chuàng)客教育實踐研究

摘 要：2015年李克強總理在《政府工作報告》中指出，把“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”打造成推動中國經(jīng)濟前行的“雙引擎”之一。文章主要研究利用Arduino平臺，以項目——打地鼠游戲盒的創(chuàng)客教育，從玩游戲轉(zhuǎn)換為開發(fā)游戲，重在培養(yǎng)高中學生的信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新等。

關鍵詞：創(chuàng)客教育;Arduino;教學實踐;打地鼠游戲盒

一、 引言

黨的十九大報告指出：“創(chuàng)新是引領發(fā)展的第一動力，是建設現(xiàn)代化經(jīng)濟體系的戰(zhàn)略支撐?！?/p>

在2017新課程標準及創(chuàng)客教育的指導下，學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)尤為重要。開創(chuàng)基于創(chuàng)客探索和實踐的創(chuàng)新教學，落實國家的方針政策，順應新時期教育改革的需求。

二、 面向高中學生創(chuàng)客教育的打地鼠教學實踐

Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺，適合高中創(chuàng)客教育課堂當中使用。

打地鼠是一款經(jīng)典的游戲。筆者利用Arduino制作打地鼠游戲盒，可以自由攜帶，玩起來體驗效果又非常好。打地鼠游戲盒項目開發(fā)的課堂教學中，以開發(fā)“打地鼠”游戲盒為情境，引導學生開展項目學習，體驗項目開發(fā)的全過程，提高了學生的計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新等能力，有效提升學生的信息素養(yǎng)。

（一）情境引入

課堂開始時，讓學生體驗電腦的打地鼠游戲，激發(fā)學生的學習興趣，活躍課堂氣氛。師生一起探討，能不能利用Arduino制作一個打地鼠游戲盒？這樣的游戲盒可以方便攜帶，又有很好的體驗效果。

（二）主題項目論證與確定

課堂上，3個學生組成一個小組協(xié)作學習，進行Arduino制作打地鼠游戲盒的可行性分析。結(jié)合已學的知識和手頭上的硬件，通過表1從硬件方面分析項目的可行性。

教師隨堂指導，各小組討論完成后，分享論證結(jié)果。

（三）查找資料，制訂方案

學生通過Moodle教學網(wǎng)上提供的學習資源或者到互聯(lián)網(wǎng)查找相關內(nèi)容來了解Arduino硬件的功能及使用方法，制訂打地鼠游戲盒的制作方案。

學生選擇的Arduino硬件主要有：nano3.0芯片、擴展板、LED燈、按鈕開關、人體觸摸感應器、光敏電阻、LCD液晶顯示器、數(shù)碼管等。

學生通過自主學習后，根據(jù)選定的Arduino硬件，畫出打地鼠游戲盒項目的硬件連接圖。

學生畫出的硬件連接圖大體如下：

學生通過表2來明確程序要有的功能及如何實現(xiàn)打地鼠游戲。

學生制訂的方案歸納如下：

通電后，游戲盒運行。按一下開關，游戲開始，數(shù)據(jù)進行初始化。用LED燈模擬地鼠，LED燈亮表示地鼠出現(xiàn)，按下對應的感應模塊表示打地鼠成功，成功數(shù)加1;錯按感應模塊表示打地鼠失敗，失敗數(shù)加1。使用隨機數(shù)讓LED燈隨機亮起來。通過設置時間間隔來調(diào)整游戲的難度。使用1602型LCD液晶顯示屏或者數(shù)碼管顯示成功數(shù)與失敗數(shù)。設置時間（如：30秒或1分鐘），到了時間后，游戲結(jié)束。

（四）系統(tǒng)集成，功能調(diào)試

1. 小組合作，根據(jù)已經(jīng)制訂的方案，進行打地鼠游戲盒的電路硬件的連接。通過已學的知識以及Moodle教學網(wǎng)上提供的學習資源或者到互聯(lián)網(wǎng)查找相關內(nèi)容來實現(xiàn)電路硬件的連接。

小組合作進行電路硬件的連接后，認真檢查確認連接是否正確。

2. 利用Mixly編寫程序，Mixly編寫程序是采用積木式拼接法來完成編程。

小組成員根據(jù)小組制訂方案中的流程圖，編寫程序，調(diào)試運行，實現(xiàn)功能。

（五）結(jié)構(gòu)搭建，完成作品

1. 簡單設計外部結(jié)構(gòu)，選擇合適的材料，實現(xiàn)打地鼠游戲外部盒子的制作。

2. 把Arduino硬件安裝到盒子內(nèi)，實現(xiàn)打地鼠游戲Arduino硬件的固定封裝。

把外置電源接上調(diào)試，測試游戲盒子是否正常使用。游戲盒子調(diào)試成功，作品完成。

（六）課堂引導

學生對打地鼠游戲盒制作這一項目興趣濃厚。項目操作性強，學生有很好的發(fā)揮余地。

（七）展示分享，學生互評反思

1. 在項目開展過程中，學生的每一個階段都要分享展示。通過學生作品展示介紹、自評、互評，增強學生的自信。

2. 最終作品學生互評，根據(jù)表3的評分標準給作品打分。

學生給自己的作品打分，也給其他小組的作品打分，能夠互相學習，共同提高。

（八）教師點評與拓展

1. 每一個環(huán)節(jié)的學生分享展示，教師都進行適當?shù)狞c評分析，鼓勵大家學習各組作品的優(yōu)點與長處。

2. 教師提出問題讓學生思考，如何使用我們小組制作的打地鼠游戲盒更完美？可以有效地激發(fā)學生繼續(xù)探究的熱情和對完美的追求。

（九）項目總結(jié)

此次打地鼠游戲盒項目開發(fā)，是學生喜歡的課堂學習活動，學生的參與度和積極性空前高漲。通過小組協(xié)作對打地鼠游戲盒項目的設計和開發(fā)，學生對整個Arduino的開發(fā)過程有了系統(tǒng)性的認識。在小組協(xié)作完成作品的過程中，團隊成員及各組分享信息，實現(xiàn)信息更大的價值。每個人都為項目出謀劃策，提升了學生的信息意識，加強了他們的信息社會責任。學生使用數(shù)字化資源與工具有效地學習，創(chuàng)造性地解決問題，完成任務的同時形成創(chuàng)新作品的能力，助力終身學習能力的提高。

三、 結(jié)語

開發(fā)項目——打地鼠游戲盒的創(chuàng)客教育，學生小組合作學習，在真實的項目之中進行思考、嘗試與探索，親自動手實踐，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和團隊合作能力，為創(chuàng)客教育的高中教學實踐提供一種可行的教學模式。

面向高中課堂的Arduino創(chuàng)客教育實踐，以項目式學習為依托，通過“提出問題”等教學流程，使學生體會到做一個小創(chuàng)客的樂趣。

促進學生的綜合素質(zhì)提高，使學生成為全面發(fā)展型人才新課程改革已經(jīng)開始，信息技術教師要學習新的教育理念，為課程改革貢獻一份力量。

參考文獻：

[1]朱立偉.基于“5C”模式的STEM教學活動設計[J].教育信息技術，2018（9）：19-21.

[2]戴琴.基于App Inventor的“打地鼠”游戲的開發(fā)與實踐[J].中小學電教，2018（11）：77-80.

作者簡介：歐境成，廣東省中山市，中山市實驗中學。