小學Scratch編程與硬件相結合的實踐與探索

摘 要：如今，創客和創客教育已經成為我國教育領域的一個熱點話題。創客教育是一種融合信息技術，秉承“開放創新、探究體驗”教育理念，以“創造中學”為主要學習方式和以培養各類創新型人才為目的的新型教育模式。在小學創客教育中，很多創客空間都會從Scratch編程著手開展活動。將Scratch與硬件相結合，逐步提高學生創新和實踐能力。

關鍵詞：小學；創客教育；Scratch編程

“創客”一詞來源于英文單詞“Maker”，是指不以盈利為目標，努力把各種創意轉變為現實的人。學生將以“創客”方式在學習過程中實現跨領域的融合，并不斷地在設計中創造。在“做”中學習的過程，學生還可以進行具體的設計，綜合運用不同學科的理論，然后得出新的結論，再應用于探索創造中?！皠摽汀睍O大地改變孩子的學習方式和思維，進入“創客”式學習的新時代已經是可以被預見的總體趨勢。在小學階段開展創客活動的意義就在于促進學生個體全面發展，讓勇于創新、樂于實踐的精神成為本能，從而不斷創造出新的需求。在此過程中，學生會體驗到社會交際、共同合作、組織協調、成功與失敗等各種行為，最終體驗到自己改變生活的喜悅，更好地挖掘學生的創造潛力。

一、小學Scratch編程與硬件相結合的意義

“創客”一詞的核心就是創造，學生提出問題，教師輔助學生去解決問題。最初小孩子面對一些機器零件，根本不知道要如何搭建，低年級也不會學習搭建圖，為了讓學生對于創造有一個初步的認識，可以開展“畫出我心目中的機器人”和“為學校社團設計LOGO”活動。這種活動非常適合小學生初步體驗創造的意義。學生的想象力是非常豐富的，尤其是小學階段，他們現在的想象力，就是未來的創造力。其次在教學過程中，經常會將Scratch的編程背景與實際生活相結合，讓他們可以大膽想象，利用Scratch去解決各種實際問題。在學生用Scratch進行創作的時候，需要有創意，進而設計原型系統，然后進行試驗看看是否可行，發現錯誤及時修正；聽取別人的評價和意見，修改自己的設計使其更完美，整個制作過程他們將會創造性地解決不斷產生的問題，學生的創造力得到了充分的展現。

二、小學Scratch編程與硬件相結合的實踐與探索

1.利用Scratch解決實際問題

現在的小學生，很多同學都愿意利用電腦玩玩游戲，鼠標運用得非常好，但是，鍵盤打字這一項技能卻并不是非常熟練。為了讓學生更多地使用鍵盤，就嘗試開發一款益智游戲——字母消消樂，讓學生可以在游戲中熟悉鍵盤的字母鍵。在開發游戲之初，引導學生學會規劃整體框架和思路，對學生提出的想法進行提取修改，學生自主去實現游戲的主要功能。在開發游戲時，出現了很多問題：屏幕中的氣球如何移動、命中氣球如何計數、如何增加游戲的趣味性等，這些都是要一步步引導學生去思考。因此在整個開發游戲的過程中，學生會不斷發現問題并去積極交流，想辦法共同解決問題，不僅僅完成游戲的開發，還會體會到合作交流的樂趣，提高思維的活躍度和發散性。

2.將Scratch與硬件相結合，組裝功能性機器。

創客空間引入一款可以將Scratch與硬件相結合的編程軟件——Kittenblock，它是基于Scratch3.0開發的，內置了Arduino 1.68和機器人相關的大多數據庫。軟件可以拖拽模擬的電子模塊與主板進行連線，學生對于硬件連線圖看得更加清楚。我們最初用最簡單的一個電子模塊——按鈕，用這個按鈕與Scratch中的小貓做一個簡單的交互。設置與按鈕相連接的針腳為輸入，以數字針腳的電平為條件判斷，如果按下按鈕，小貓的顏色會發生變化，并播放聲音。這個交互體驗非常簡單，但是會讓學生對于Scratch有一個新的認知，對一些簡單的電子模塊有了初步的認識，更可以讓硬件與Scratch相關聯。有了將Scratch與硬件相結合的思路之后，學生搭建出很多的作品，例如：避障小車、變速風扇、感應門閘等，會使他們的能力有所提升。

3.拓展硬件知識，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器人，學生必然需要接觸到各種電子元件，但是小學生缺乏基本的物理知識，沒有辦法理解電路的原理，可是簡單的編程邏輯并沒有這一限制，初步探索Arduino也是為了鍛煉學生的動手實踐能力，加強學生對于硬件的認識，不會對硬件產生膽怯心理，認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，讓學生初步了解Arduino主板的作用，能夠學會搭載不同的電子元件來完成各種任務。為了讓學生更加細致地看到硬件搭建過程，可以制作成微課程，學生通過觀看微課，自主動手搭建連線，會簡單連線，并熟悉各個電子元件，有助于學生高效率學習Arduino。

4.將硬件與網絡相結合，滲透物聯網的概念

在現代信息社會，培養學生的信息素養和技術素養已經成為國家教育改革的主流取向，而中小學的物聯網教育綜合了計算機、機械、電子、通訊、控制等多個學科領域的知識和技能，學生通過查閱并學習物聯網知識、親手組裝機器人、調試傳感器、設計并編寫程序、完成任務等活動，可以進行大量的信息活動和技術鍛煉，從而有效地提高了信息素養和技術素養。中小學物聯網教育強化學生的手腦并用，發展學生的實踐能力，改善學生的學習方式，促進學生的終身學習有著重要意義。將Ardunio電路板開發為微型服務器，利用電腦的瀏覽器，就可以遠程監控查看環境檢測的數據，并可以對其進行交互操作。這個案例是為了向孩子們滲透物聯網的概念，開闊學生視野，看到硬件與網絡相結合的神奇之處，激發學生的創造欲望，培養學生的創新精神。

總之，在小學階段，將Scratch與硬件相結合，學生對Scratch的認識會更加深刻系統，會更好地讓學生去接受硬件學習，編程的技巧也會得到提升，學習的創客知識也會更加系統。

參考文獻：

[1]凌秋虹.Scratch在小學信息技術課堂中的應用與實踐[J].中國電化教育，2012（11）.

[2]孫慶科.Scratch在小學信息技術課堂中的運用探討[J].中國信息技術教育，2014（24）.

作者簡介：邵帥（1989—），女，漢，山東省威海市文登區人，大學本科，二級教師。

編輯 魯翠紅