信息科技典型實驗：數字輸出

范利瑪

每間信息技術教室都應該成為信息科技和創新實踐的創客空間，每一位信息技術教師都應該成為一名教育創客，每個孩子都可以成為創客社會中的消費者和創新者。這需要創客技能的全民普及，其中很重要的基本技能包括：如何設計一個外形——建模，這里面的控制邏輯和自動控制的順序是怎樣的——編程，哪些輸入和輸出裝置可以完成這些互動效果——電子。當然，最重要的是要有一顆童心、一顆愛心、一顆分享之心，才能成為一名綜合全面的快樂創客。在信息科技的教學中，實驗是個典型的過程，使用掌控板可以很容易點亮一盞LED燈，但是如何通過這樣一個過程建立一個明確的數字輸入的科學概念，則是信息技術實驗建設的一個難點。本實驗通過“吉祥孔雀”的例子向學生呈現數字輸出的各種玩法，并且通過綜合作品的制作，將這一過程展現為一個綜合的項目，是很好的信息科技入門課程。

項目準備

掌控板是一款優秀的開源硬件，上面有很多常用的輸入和輸出裝置，它的編程仿真軟件mpython可以很容易完成對各種輸入和輸出的控制效果。圖1是使用掌控板的仿真軟件完成，上方的三盞LED燈依次打開的效果。數字輸出理解起來很簡單，無非就是燈的亮滅，但是要做得有趣則不太容易，這就需要綜合項目來實現。

用掌控板的仿真軟件可以比較好地在大班教學中完成該過程。在大班教學中，常常在完成仿真教學后，再給學生發放真實的板子，這樣可以做到分散難點，讓學生在完成程序設計的基礎上連接硬件（如下頁圖2）。

外觀設計

作為一個綜合項目，需要設計作品的外觀，這里使用makerbursh平臺來完成（https：//web.datui.tv/#/download），它是一個基于瀏覽器的三維設計平臺，可以幫助我們設計3mm的瓦楞紙和木板的立體造型。木板比較硬作為支撐，瓦楞紙比較軟便于加工，還可以完成LaserBlock積木的虛擬搭建，虛擬安裝各種傳感器，因此可以很好地完成創客作品造型的設計（如圖3）。立體圖紙可以展開成打印機或激光切割機加工的電子版圖紙。

一個創客作品的外觀很大程度上影響了對這個作品的第一感覺。在創客作品制作的過程當中，很多學生可能并不是很擅長編程，也對電子并不是特別感興趣，但是他可能會因為喜歡一個作品的外觀，而喜歡上制作東西的過程。所以，我們創作作品要先有一個外觀，并且把相應的電子元器件擺在上面，這對把頭腦中抽象的想法具象化，有著特別重要的作用。makerbursh可以將數字圖紙展開成圖片和Word文檔（如圖4）。這樣用剪刀就可以加工作品。

接下來需要對項目作品進行裝配，具體來說就是根據圖紙安裝拓展板和周圍代表孔雀羽毛的LED模塊（如上頁圖5）。在裝配的過程中，內部的扎孔可以使用在邊緣用安全圖釘扎出輪廓再整體加工的技巧，也特別鼓勵學生之間進行團隊協作。

程序改進

在項目實施的早期，學生通過掌控板的仿真實驗和真實體驗已經初步了解數字量的控制，接下來需要控制連接在拓展板上的七盞燈，讓七盞燈從中間到邊緣，像孔雀開屏一樣依次展開，程序如圖6所示。

這種完整的作品還可以作為信息技術實驗室里的“自制教具”長期展示出來。就像導演去看別人的電影作品的時候會忍不住思考鏡頭的剪輯一樣，之后學生看到一些“漸次亮起”“分時啟動”的現象的時候，也會思考其中數字輸出的控制流程。

教與學的建議

這個項目是一個建模、編程和電子結合的過程，預計需要三課時來完成。但實際上，如果是動手制作，再加上用彩色畫筆繪制孔雀或者重新修改孔雀進行二次設計，需要的時間可能更長。制作的過程涉及剪刀、安全圖釘（用于扎孔）、膠棒（用于粘紙）、塑料樂高膠（用于粘接木板和瓦楞紙），這些工具都很安全、環保，沒有任何異味，適合集體使用。通過數字加工和手工制作的結合，形成一個綜合的作品，也與勞動教育和綜合實踐課程進行了整合。此外，跟孔雀開屏類似的效果還有“禮花綻放”“小河流淌”這樣的案例，制作作品的外觀，符合小學生的心理特點，也比較直觀。信息科技實驗是信息技術實驗室發展的一個重要的方向，在實踐的過程中，既要有科學的嚴謹態度，又要有技術的綜合運用，還要有項目的多元和師生情感的注入，作為一個很“美”的信息科技實驗，有必要讓更多的“吉祥孔雀”綻放在信息技術的課堂中。