基于Micro:bit互動技術的創客教育課堂教學模式

劉海武

[摘? ?要]在小學階段開展惠及全體學生普通課堂的創客教育，可通過信息技術學科教學，以Micro：bit創客課程為依托，借助互動技術，以范例為學習支架，通過范例展示分析、模仿制作，進行作品功能的多維創新擴展、分享與交流，培養小學生的創新能力。

[關鍵詞]物聯網;Micro：bit;創客教育;小學生;創新能力

教育部發布的《教育信息化“十三五”規劃》中提出：“積極探索創客教育模式，著力提升學生的信息素養、創新意識和創新能力。[1]”目前，我國開展創客教育的中小學，大多是通過創建創客空間實施，面向有興趣的少數學生。為了使創客教育惠及更多學生，筆者嘗試了在小學信息技術課堂上開展基于Micro：bit互動技術的創客教育模式。

一、基于Micro：bit的互動技術

Micro：bit是一款面向青少年編程教育，由英國廣播電視公司（BBC）開發設計的微型電腦開發板，是目前世界上最小巧的一款開發板。“麻雀雖小，五臟俱全”，在Micro：bit板上，加速度計、電子羅盤、藍牙、按鈕、LED點陣等一應俱全。該板采用Micro USB口供電，底部還有多個環孔連接器，可用于控制外接設備。此外，BBC還提供了在線圖形化編程網站（https：//makecode.microbit.org/），下載由編程愛好者用Python或Javascript等語言編寫的程序到Micro：bit板上，就能立即觀看效果。

物聯網技術是指通過物與物或人的泛在連接而實現的信息交互技術。本文所指的互動技術是基于Micro：bit板與計算機，通過建立在物聯網技術之上的物物相連而達到的人機信息交互、機機信息傳遞等技術。在小學階段，通過Micro：bit校本創客課程的實施，開展基于互動技術的學生創新能力培養，可以激發學生的探究興趣，培養學生的創新意識和創新能力。

二、基于Micro：bit互動技術的

創客教育課堂教學設計模型

創客教育是指向學生創造力培養的教育?；贛icro：bit互動技術的創客教育課堂教學設計，需要處理好創造力培養與基礎知識和技能、開放性作品生成與課堂設計之間的關系。

1.創造力培養與基礎知識和技能的關系

有觀點認為，隨著所學知識和技能的增多，人的創造力呈現遞減趨勢。如在傳統教育背景下，傳授知識多、教學進度快、作業練習多，久而久之，學生的學習興趣、好奇心和自信心會被消磨殆盡，創造力也無從談起。但是，如果使知識與技能的學習建立在認知理解的基礎上，就能促進學生“主動思考、探索、解惑的過程，而不是被動吸納的過程[2]”，學生個體對所學知識與技能產生“知識建構”，學生群體則形成知識與技能的學習共同體，在課堂教學中，通過教師與個體、個體與個體之間的思維互動，為創造力的培養奠定基礎。

2.課堂的開放性生成與結構化設計的關系

創新能力的培養需要開放性環境的支持?；谥Ъ艿恼n堂學習需要更多開放性環境的設計。一方面，可通過教師對問題空間的開放性引導，在交流與思維碰撞中促進學習共同體的建立;另一方面，可通過教師對問題的開放性設計，引發基于范例的多維度開放性生成的思考與實踐。由此，筆者總結了基于范例支架的面向Micro：bit的創客教育課堂教學新模式（見圖1）。

Micro：bit是一種編程語言，適合采取基于范例的支架教學方式。在課堂上，可以從范例展示和功能分析開始，幫助學生在理解程序功能的基礎上形成程序搭建的思路，并通過模仿制作進行應用層面的實踐。多維擴展則是深入運用，教師通過問題引發學生開放性的思考，師生可共同即興應對，從而激發學生的創新思維。

三、基于Micro：bit互動技術的

創客教育課堂教學分析

1.基于范例的展示分析

范例的展示與功能分析是學生模仿制作的前提。教師先向學生展示范例，學生通過觀看、體驗、交流、分享等了解其功能、規律和設計方法，全面了解需要掌握的知識和技能。

（1）通過范例提問提高學生的探究興趣。現實與虛擬都可依靠互動技術在Micro：bit編程環境下得以實現，使課堂教學探究更具吸引力和趣味性。以“LED燈光秀”一課為例（見圖2），教師先讓學生說說生活中看到的燈光秀，接著展示自己用Micro：bit板制作的燈光秀程序，并讓學生描述LED燈的顯示規律。這一導入過程既讓學生明確了本節課的設計任務，也使生活中的真實現象在課堂上得以實現，激發了學生探究的興趣和欲望。

（2）通過范例觀察與討論促進學生分析能力提升。在范例教學中，師生都可能陷入模仿的誤區：教師可能忽略幫助學生分析的過程，學生可能只是簡單拖動模塊而忽略思考的過程。學生如果缺乏對范例功能的深入分析與理解，即使很好地完成了范例作品，也不知其所以然。為此，教師要把重點放在對范例的“研”上。如“LED燈光秀”一課，完成范例展示后，教師立即提問：“LED燈顯示的規律是什么？”學生就會對觀察到的現象進行思考并總結規律：第一行LED燈從左邊第一個開始亮，然后依次第二個、第三個……第二行依此類推。教師又問：“第一行依次點亮LED燈是如何實現的？”學生回憶學過的知識后回答：以橫縱坐標定位置，依次點亮坐標對應的LED燈。教師追問：“要實現每行依次點亮應該如何設計？”學生小組討論，小組代表回答。有的說可以依次點亮每一個LED燈，但程序模塊太長;有的說可以引進循環，但要考慮依次取位和跳行……學生在由淺入深的問題引導下，通過觀察、討論、交流、師生互動等對設計程序進行了全面深入的思考，提升了分析能力。

2.模仿制作

模仿制作應建立在范例功能分析的基礎上，是學生獲取知識與技能的重要手段，也會激發學生一些創作靈感。為此，教師不僅要觀察學生實踐中的技術問題，更要發現學生對程序理解層面的問題，通過問題反饋、小組合作、教師引導等方法予以解決。此外，教師還需關注學生作品中的生成，并把這些作為引發課堂更多可能性的開放性生成資源，幫助學生打開創作思維的空間。例如，為解決LED燈的定位，學生創建了行變量“X”和列變量“Y”，使“X”“Y”的值從0～4逐一變化，并在內循環中搭建（X，Y）二維坐標來控制LED燈的點亮與熄滅，但也有學生設置的內循環體坐標為（Y，X）。兩種燈光變化，一種從行開始，一種從列開始，所產生的效果截然不同。學生通過反復實踐觀察，基本都能找出問題所在。

3.多維拓展

創造力研究專家基思·索耶提出，創造性學習需要某種程度上的開放、彈性與即興[3]，多維拓展正是體現這種開放、彈性和即興的重要環節。

多維拓展的核心任務是在學生完成范例的基礎上，通過教師設計的基于范例的開放性問題或教師在學生完成范例過程中所捕捉到的個性化思維的火花，為學生提供充分的作品創新空間，通常表現為教學中的“即興應答”。如“游戲制作——太空大戰”一課，范例功能是：按下A鍵控制子彈左移，按下B鍵控制子彈右移，同時按下A+B鍵則發射子彈，“外星人”則在最上方左右來回移動。學生完成范例后進行作品展示。教師提問：“你還能為太空大戰增加更多的其他功能，使游戲更加刺激嗎？”學生在小組內熱烈討論后提出了很多設想，如給程序添加背景音樂，給子彈設置更快速度，添加變量統計摧毀外星人的數量，設定比賽時間看看誰打敗的外星人數量多等。

這一環節的教學還可以“基于設計的學習”為設計范式，即讓學生利用所學知識與技能的迭代組合重新設計，從而生成新的創意作品。例如，在講解了“光控燈——光線傳感器”和“聲控燈——聲音傳感器”之后，在不提供任何范例的情況下，教師提出了“智能聲、光控燈”的設計任務。學生回顧已學過的聲控即響度控制和光控即能見度控制的相關知識，并推斷出這是一個“同時滿足兩個條件實現LED燈亮和滅”的設計任務。學生對所學知識進行迭代重組，提出了新的設計方案及完成方案所需要的條件，經歷了個體和群體之間的“實踐展示—反思質疑—再實踐展示—再反思質疑”的反復試驗過程，始終都在發現問題、分析問題并解決問題的動態探究之中。他們在取舍和優化及創新中尋找平衡與挑戰，逐步完成向抽象邏輯思維的過渡。

4.交流分享

交流分享是重要的學習活動，它不限于課堂，可衍生到課外、網絡等，可促進學生對所學知識與技能的深刻理解并激發創意靈感。

交流分享的方式可分為三種。一是小組作品交流和改進。這種方式直觀明顯、效果顯著，學生在組內通過作品展示、交流獲得靈感，從而不斷優化作品。二是班級內交流分享。由小組推薦或教師指定的方式參與作品分享與交流，主要闡述作品的功能實現、創意、問題解決的方法和途徑等，這種方式能促進學生客觀評價作品的能力并激發學生的創意。三是基于網絡交流分享。學生可以上傳自己的程序供全世界的愛好者欣賞交流，也能從網上學習他人的優秀作品并產生創意靈感，促進新作品的生成。交流分享就是智慧的碰撞，能幫助學生開闊眼界，提高創造力。

以上基于Micro：bit的創客教學只是一個例子，教師還要在實踐中不斷探索適當的環境和方式方法，開發更多惠及全體學生的創客教育模式。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.教育信息化“十三五”規劃[EB/OL].http：//www.ict.edu.cn/laws/new/n20160617_34574.shtml.

[2]Anna Craft.創造力和教育的未來：數字時代的學習[M].張恒升，譯.上海：華東師范大學出版社，2013：11.

[3]程佳銘，任友群，李馨.創造力教育：從授受主義到有結構的即興教學——訪談知名創造力研究專家基思·索耶博士[J].中國電化教育，2012（1）：1.

（責任編輯? ?郭向和）