面向高中課堂的Arduino創(chuàng)客教育實踐研究

摘 要：2015年李克強(qiáng)總理在《政府工作報告》中指出，把“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”打造成推動中國經(jīng)濟(jì)前行的“雙引擎”之一。文章主要研究利用Arduino平臺，以項目——打地鼠游戲盒的創(chuàng)客教育，從玩游戲轉(zhuǎn)換為開發(fā)游戲，重在培養(yǎng)高中學(xué)生的信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新等。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)客教育;Arduino;教學(xué)實踐;打地鼠游戲盒

一、 引言

黨的十九大報告指出：“創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力，是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系的戰(zhàn)略支撐。”

在2017新課程標(biāo)準(zhǔn)及創(chuàng)客教育的指導(dǎo)下，學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)尤為重要。開創(chuàng)基于創(chuàng)客探索和實踐的創(chuàng)新教學(xué)，落實國家的方針政策，順應(yīng)新時期教育改革的需求。

二、 面向高中學(xué)生創(chuàng)客教育的打地鼠教學(xué)實踐

Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺，適合高中創(chuàng)客教育課堂當(dāng)中使用。

打地鼠是一款經(jīng)典的游戲。筆者利用Arduino制作打地鼠游戲盒，可以自由攜帶，玩起來體驗效果又非常好。打地鼠游戲盒項目開發(fā)的課堂教學(xué)中，以開發(fā)“打地鼠”游戲盒為情境，引導(dǎo)學(xué)生開展項目學(xué)習(xí)，體驗項目開發(fā)的全過程，提高了學(xué)生的計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新等能力，有效提升學(xué)生的信息素養(yǎng)。

（一）情境引入

課堂開始時，讓學(xué)生體驗電腦的打地鼠游戲，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍課堂氣氛。師生一起探討，能不能利用Arduino制作一個打地鼠游戲盒？這樣的游戲盒可以方便攜帶，又有很好的體驗效果。

（二）主題項目論證與確定

課堂上，3個學(xué)生組成一個小組協(xié)作學(xué)習(xí)，進(jìn)行Arduino制作打地鼠游戲盒的可行性分析。結(jié)合已學(xué)的知識和手頭上的硬件，通過表1從硬件方面分析項目的可行性。

教師隨堂指導(dǎo)，各小組討論完成后，分享論證結(jié)果。

（三）查找資料，制訂方案

學(xué)生通過Moodle教學(xué)網(wǎng)上提供的學(xué)習(xí)資源或者到互聯(lián)網(wǎng)查找相關(guān)內(nèi)容來了解Arduino硬件的功能及使用方法，制訂打地鼠游戲盒的制作方案。

學(xué)生選擇的Arduino硬件主要有：nano3.0芯片、擴(kuò)展板、LED燈、按鈕開關(guān)、人體觸摸感應(yīng)器、光敏電阻、LCD液晶顯示器、數(shù)碼管等。

學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)后，根據(jù)選定的Arduino硬件，畫出打地鼠游戲盒項目的硬件連接圖。

學(xué)生畫出的硬件連接圖大體如下：

學(xué)生通過表2來明確程序要有的功能及如何實現(xiàn)打地鼠游戲。

學(xué)生制訂的方案歸納如下：

通電后，游戲盒運(yùn)行。按一下開關(guān)，游戲開始，數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化。用LED燈模擬地鼠，LED燈亮表示地鼠出現(xiàn)，按下對應(yīng)的感應(yīng)模塊表示打地鼠成功，成功數(shù)加1;錯按感應(yīng)模塊表示打地鼠失敗，失敗數(shù)加1。使用隨機(jī)數(shù)讓LED燈隨機(jī)亮起來。通過設(shè)置時間間隔來調(diào)整游戲的難度。使用1602型LCD液晶顯示屏或者數(shù)碼管顯示成功數(shù)與失敗數(shù)。設(shè)置時間（如：30秒或1分鐘），到了時間后，游戲結(jié)束。

（四）系統(tǒng)集成，功能調(diào)試

1. 小組合作，根據(jù)已經(jīng)制訂的方案，進(jìn)行打地鼠游戲盒的電路硬件的連接。通過已學(xué)的知識以及Moodle教學(xué)網(wǎng)上提供的學(xué)習(xí)資源或者到互聯(lián)網(wǎng)查找相關(guān)內(nèi)容來實現(xiàn)電路硬件的連接。

小組合作進(jìn)行電路硬件的連接后，認(rèn)真檢查確認(rèn)連接是否正確。

2. 利用Mixly編寫程序，Mixly編寫程序是采用積木式拼接法來完成編程。

小組成員根據(jù)小組制訂方案中的流程圖，編寫程序，調(diào)試運(yùn)行，實現(xiàn)功能。

（五）結(jié)構(gòu)搭建，完成作品

1. 簡單設(shè)計外部結(jié)構(gòu)，選擇合適的材料，實現(xiàn)打地鼠游戲外部盒子的制作。

2. 把Arduino硬件安裝到盒子內(nèi)，實現(xiàn)打地鼠游戲Arduino硬件的固定封裝。

把外置電源接上調(diào)試，測試游戲盒子是否正常使用。游戲盒子調(diào)試成功，作品完成。

（六）課堂引導(dǎo)

學(xué)生對打地鼠游戲盒制作這一項目興趣濃厚。項目操作性強(qiáng)，學(xué)生有很好的發(fā)揮余地。

（七）展示分享，學(xué)生互評反思

1. 在項目開展過程中，學(xué)生的每一個階段都要分享展示。通過學(xué)生作品展示介紹、自評、互評，增強(qiáng)學(xué)生的自信。

2. 最終作品學(xué)生互評，根據(jù)表3的評分標(biāo)準(zhǔn)給作品打分。

學(xué)生給自己的作品打分，也給其他小組的作品打分，能夠互相學(xué)習(xí)，共同提高。

（八）教師點(diǎn)評與拓展

1. 每一個環(huán)節(jié)的學(xué)生分享展示，教師都進(jìn)行適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)評分析，鼓勵大家學(xué)習(xí)各組作品的優(yōu)點(diǎn)與長處。

2. 教師提出問題讓學(xué)生思考，如何使用我們小組制作的打地鼠游戲盒更完美？可以有效地激發(fā)學(xué)生繼續(xù)探究的熱情和對完美的追求。

（九）項目總結(jié)

此次打地鼠游戲盒項目開發(fā)，是學(xué)生喜歡的課堂學(xué)習(xí)活動，學(xué)生的參與度和積極性空前高漲。通過小組協(xié)作對打地鼠游戲盒項目的設(shè)計和開發(fā)，學(xué)生對整個Arduino的開發(fā)過程有了系統(tǒng)性的認(rèn)識。在小組協(xié)作完成作品的過程中，團(tuán)隊成員及各組分享信息，實現(xiàn)信息更大的價值。每個人都為項目出謀劃策，提升了學(xué)生的信息意識，加強(qiáng)了他們的信息社會責(zé)任。學(xué)生使用數(shù)字化資源與工具有效地學(xué)習(xí)，創(chuàng)造性地解決問題，完成任務(wù)的同時形成創(chuàng)新作品的能力，助力終身學(xué)習(xí)能力的提高。

三、 結(jié)語

開發(fā)項目——打地鼠游戲盒的創(chuàng)客教育，學(xué)生小組合作學(xué)習(xí)，在真實的項目之中進(jìn)行思考、嘗試與探索，親自動手實踐，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和團(tuán)隊合作能力，為創(chuàng)客教育的高中教學(xué)實踐提供一種可行的教學(xué)模式。

面向高中課堂的Arduino創(chuàng)客教育實踐，以項目式學(xué)習(xí)為依托，通過“提出問題”等教學(xué)流程，使學(xué)生體會到做一個小創(chuàng)客的樂趣。

促進(jìn)學(xué)生的綜合素質(zhì)提高，使學(xué)生成為全面發(fā)展型人才新課程改革已經(jīng)開始，信息技術(shù)教師要學(xué)習(xí)新的教育理念，為課程改革貢獻(xiàn)一份力量。

參考文獻(xiàn)：

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[2]戴琴.基于App Inventor的“打地鼠”游戲的開發(fā)與實踐[J].中小學(xué)電教，2018（11）：77-80.

作者簡介：歐境成，廣東省中山市，中山市實驗中學(xué)。