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引進課堂，讓“開放、創(chuàng)新、體驗、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。筆者進行了積極的探索。

將Arduino引進課堂，讓學(xué)生在感受體驗、動手實踐、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)計思路

《Mixly 創(chuàng)意電子》教學(xué)以感受體驗、動手實踐、圖形編程，再創(chuàng)新為主線，開展“一起造物”學(xué)習(xí)活動。通過讓學(xué)生運用Mixly圖形化編程軟件、Arduino開源硬件，設(shè)計制作智能音樂盒、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、傳感器使用方法、機械傳動知識等融合到設(shè)計制作活動中，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)生從真實問題出發(fā)，在有計劃、有步驟“一起造物”中掌握知識和技能，運用知識和技能，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、團隊合作能力以及解決問題能力。

課程以情境引入、簡單任務(wù)、知識點梳理、進階任務(wù)、自主擴展任務(wù)、團隊綜合任務(wù)、自由分享評價等方式來展開整個學(xué)習(xí)活動。豐富的情境、快樂有趣的互動體驗，成就感滿滿的自主創(chuàng)造，使學(xué)生的學(xué)習(xí)就如進入神奇的世界。學(xué)生在完成老師預(yù)先設(shè)定的簡單任務(wù)后，挑戰(zhàn)進階任務(wù)，深入探究自主擴展任務(wù)，進而完成團隊綜合任務(wù)，將自己的學(xué)習(xí)成果進行交流分享。階梯層級式任務(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;展示評價提升成就感、自豪感。

二、《Mixly 創(chuàng)意電子》教學(xué)策略實施

1.情境引入，互動體驗

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，同學(xué)們躍躍欲試。然后順勢拋出簡單任務(wù)：使用紅色、綠色LED燈，編寫程序，實現(xiàn)如下實驗效果：紅色、綠色LED燈點亮熄滅交替閃爍，以2秒為循環(huán)周期。為了完成這個任務(wù)，我們來觀察、分析，發(fā)現(xiàn)需要以下硬件：Arduino擴展板、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。對所需的知識點進行講解，接著指導(dǎo)學(xué)生進行硬件的連接、編程思路的分析、繪制流程圖，最后進行程序編寫并測試。同學(xué)們先模仿這個簡單任務(wù)進行自由設(shè)計制作，完全掌握簡單任務(wù)的同學(xué)還可挑戰(zhàn)進階任務(wù)：模擬一組交通燈，分別控制紅色、黃色、綠色3個LED燈，按照紅燈亮5秒→黃燈亮2秒→綠燈亮5秒的順序，以12秒為周期進行循環(huán)控制。

同學(xué)們自由自在進行操作實踐，在成果展示評價中，大家交流得異常熱烈。同學(xué)們不僅能完成簡單任務(wù)點亮了各自的小星星“交替閃爍的LED燈”，還能有獨到的創(chuàng)新之處。一些同學(xué)在模仿2盞燈的基礎(chǔ)上設(shè)計了4盞、5盞燈，一些同學(xué)把閃爍的時間間隔進行了縮短和拉長實驗。有趣的感受，成功的體驗，讓學(xué)生體會到學(xué)習(xí)的樂趣，創(chuàng)新思維也得到進一步的發(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”，它以培養(yǎng)學(xué)生自主探究能力、創(chuàng)新思維、設(shè)計思維、自由表達(dá)、審美意識和問題解決能力為目標(biāo)。因此，學(xué)習(xí)活動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。《Mixly 創(chuàng)意電子》的知識要點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。這些知識要點相對難度較大，把這些知識點的學(xué)習(xí)細(xì)化為一個個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用中對于電路搭建步驟的教學(xué)，效果很好。對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)

對知識的熟練掌握和應(yīng)用是進行創(chuàng)新設(shè)計的前提。在課程的設(shè)計中，通過簡單任務(wù)、進階任務(wù)，自主擴展任務(wù)的完成來展開。簡單任務(wù)使人人能模仿完成，達(dá)到新知理解，進階任務(wù)使知識能熟練掌握，自主擴展任務(wù)使學(xué)生能進行深度探究。不同任務(wù)的完成，使學(xué)生的新知學(xué)習(xí)得到進一步鞏固，為后續(xù)學(xué)習(xí)及綜合運用打下堅實基礎(chǔ)。

（3）團隊合作，綜合運用

學(xué)生在自由創(chuàng)想、親身體驗、動手實踐中學(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，展開頭腦風(fēng)暴，小組選定一個項目進行探究學(xué)習(xí)。讓小組同學(xué)通過討論確定項目規(guī)劃，然后設(shè)計、展示交流項目方案，接著硬件搭建、編程測試、設(shè)計制作外包裝，共同完成項目作品的制作，最后進行成果分享評價。學(xué)生在充滿趣味性、挑戰(zhàn)性、協(xié)作性、體驗感強的項目學(xué)習(xí)中，關(guān)注和解決身邊問題。學(xué)會了運用觀察、比較、分析、綜合、概括、推理等思維方法去討論交流、設(shè)計方案、探究學(xué)習(xí)。其創(chuàng)新思維能力、問題解決能力、團隊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，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】