基于創客教育的Arduino校本課程教學實踐

蔡國

【摘要】依據創客教育理念，Arduino校本課程教學圍繞項目式學習，通過真實的驅動性問題，引導學生將理論與實踐相結合，把創意變成現實，激發了學生的學習興趣，培養了學生的創新設計素養、計算思維以及物化能力。

【關鍵詞】創客教育? Arduino? 校本課程

【中圖分類號】G42 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）21-0009-01

近年來創客教育發展迅速，華東師范大學祝智庭教授認為創客教育融合了體驗教育、項目學習法、創新教育和DIY理念的思想，在教學中具有重要地位。

一、課程概述

建構主義理論強調學生對知識的主動探索、主動發現，強調對所學知識的主動建構。建構主義理論對基于創客教育理念的校本課程開發建設具有重要的指導作用。

以Arduino為載體的校本課程采用項目式教學，教師引導學生完成一些內容豐富且與生活相關的真實性問題，實現技術的創意應用。學生在實踐體驗、內化吸收、探索創新中獲得較為完整的知識和技能，其計算思維、創新設計和動手實踐能力也得到培養。

二、課程目標

以項目研究為載體，通過系列專題的探究學習，增強學生的求知欲望，激發學生創新想法的意識。引導學生通過觀察、實驗、設計制作，培養學生信息意識、分析問題和使用Arduino解決生活實際問題的能力。在合作學習過程中，培養學生的團隊協作精神。

三、課程實施

下面以《閃爍廣告燈》課為例，介紹Arduino校本課程實施流程，主要包括創設情境、設計創意、動手實踐、分享交流、拓展提升、總結評價等環節。

（一）創設情境

商業街新開了一家飯店，店家需要制作一個廣告牌，考慮到夜晚宣傳效果更好，希望廣告牌能含有LED燈，請大家思考如何制作一個更吸引人的廣告燈。

教師創設真實的生活場景，引發學生思考如何利用已學知識，實現實際需求。教師引導學生分析LED廣告燈的設計原理，思考需要用哪些器材？如何實現？

（二）設計創意

學生以小組為單位，討論怎樣通過Arduino主板、面包板、LED元器件搭建實現廣告燈的效果，畫出設計草圖，確定本小組的創意設計。

教師參與部分小組的討論，引導學生合理分工，鼓勵學生發散思維，思考新穎的設計，激發學生學習的興趣和學習動機，并且以此來培養學生的創新意識。

（三）動手實踐

學生根據之前的設計思路，完成流程圖、系統搭建、電路連接、編譯程序、程序下載、系統調試，將創意由思路變成現實。

教師巡視指導，對電路連接、程序編寫、系統調試進行適當的指導，培養學生的計算思維和動手實踐能力。

（四）分享交流

各小組派代表在班級展示、交流作品創作過程。教師組織、指導交流，包括創意思路、流程圖、系統搭建、元器件使用、程序編譯等。

（五）拓展提升

閃爍廣告燈在通電的情況下可以反復運行，而不是運行一次。教師展示程序，引導學生分析、改進，如增加延時功能、添加多組LED小燈、添加變量等方式。學生在原來基礎上繼續完善作品或者進行新的創意探究。

（六）總結評價

教師提煉、總結本節課的重難點，組織學生進行個體評價、組內評價、組間互評。

四、實踐反思

（一）注重課程內容的選擇

課程內容應取自與學生生活相關的真實性問題，易于激發學習興趣。綜合應用Arduino主控板、傳感器和LED、舵機、步進電機、顯示管等電子元器件，解決真實問題，從注重技術為主到以實際應用為主，更好的培養學生的創新思維和物化能力。

（二）探索項目式學習方法

采用項目式學習，可以讓學生以一個驅動性問題為切入點，通過項目一次次的失敗，能夠激發學生去主動探究多種可能的解決途徑。讓學生了解、體驗、領悟Arduino的運作機制，掌握PWM、Arduino電子元器件的針腳位置、面包板基本電路連接等知識，逐步熟悉變量、循環語句等編程語言的規律，并且進行反思和總結，培養學生問題解決能力和合作探究能力。

（三）圖形化編程便于學生理解、操作

通過教學實踐發現，目前絕大多數學生沒有編程基礎，所以圖形化編程比基于文本化的編程更容易被接受和使用。以Mixly和Ardublock為代表的圖形化編程工具讓程序編譯更加簡單、直觀，方便學生理解和操作，容易培養學生的計算思維。

（四）分層教學，注重學生創新能力的培養

由于個體差異，學生小組在完成任務上差距明細。在教學設計時應設置多個教學目標，實施分層教學，鼓勵學生發揮創意，激發學生內驅力，注重實踐創新能力的培養，不斷完善作品，促進學生個性化成長。

（五）教學評價

課程教學評價以表現性評價為主，主要包括創意設計、研究過程和成果交流等階段，融合了定性與定量評價、形成性與總結性評價、個人與小組評價等多種方式。評價內容可以包含學生學習的參與情況、學生知識與技能的構建情況、學生作品的完成情況、學生的能力提升情況及學生小組分工合作情況等方面。

五、總結展望

以項目式學習為主導，基于創客教育的Arduino校本課程在培養學生能力方面取得顯著成果，還需要進一步探索，促進學生對知識的建構，提升學生的核心素養。

參考文獻：

[1]祝智庭，孫妍妍.創客教育：信息技術使能的創新教育實踐場[J].中國電化教育.2015年01期

[2]傅騫.基于“中國創造”的創客教育支持生態研究[J].中國電化教育.2015年11期

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