基于micro：bit的Python編程教學策略的實踐研究

王玲

基于micro：bit的Pvthon編程學習基于教學硬件，鼓勵學生立足真實世界問題解決，借助micro：bit開發板及多種傳感器、擴展接口、連接線等硬件設計制作產品，并通過Python編程實現產品應用，旨在激發學生的創意想法，培養學生的創新思維、信息素養及合作交流能力等，引導學生逐漸學會應用科技讓生活更美好。

本文結合初中教學實踐和項目學習等理論，提出了基于micro：bit的Python編程教學策略，并以“創意燈光秀”主題教學為例進行了詳細介紹，以期為廣大同仁提供一些參考借鑒。

項目背景

夜幕降臨，華燈初上，滿街霓虹。各式各樣的燈，已經成為人類生活不可或缺的一部分。路口的紅綠燈、出警車上的紅燈、演唱會上的燈牌、舞臺上的唯美燈光、標志性地標建筑上的燈光秀……這一切無不昭示出現代燈光的功能拓展與變化。隨著科技的發展，燈光不再僅有照明功能，還有指揮、預警、提示、表達、裝飾、宣傳等功能，燈光在學生的生活中稀松平常、隨處可見，但卻鮮少有學生探究其背后的原理或親手設計制作。由此，根據對學生學情和學習內容的雙重分析，我們選擇燈光為探究對象，將學習內容與學生實際生活建立聯系，確定以“創意燈光秀”為基于micro：bit學習Python編程的項目學習主題。

項目目標

本項目是一個起始項目，將引導學生體驗分析問題、設計算法、準備材料、搭建安裝、編寫程序、調試完善、交流分享這一系列結合硬件運用計算機編程解決問題的過程，具體學習目標如下。

◇通過觀察示范和自主實踐等方式，了解ThonnV編程環境，對micro：bit及其擴展模塊形成初步認識。

◇通過小組合作實踐探究，掌握用Python程序使用micro：bit顯示模塊的方法。

◇結合程序編寫、分析、對比，理解Python無限循環的作用與編寫規范。

◇通過體驗結合開源硬件用Python編程解決問題的基本過程，感受用開源硬件學習編程的樂趣。

策略實施

創設問題情境，引出項目主題

教師可以從時事新聞、熱門事件或學生生活中的普遍現象人手，以視頻、圖片、文本等形式清晰地呈現給學生，激發學生的學習興趣，再使用恰當的支架問題，從而成功地為學生創設出真實的問題情境，讓項目主題在課堂上自然生成。例如： “為喜迎新中國成立70周年，人民網精心組織策劃了以‘向祖國表白為主題的一系列城市燈光秀聯名活動，并在全國多地同時投放。2019年9月20日晚，城市聯合燈光秀迎來巔峰，全國25個省46個城市76個地標建筑集體點亮對祖國的愛。這么多地標建筑的燈光秀是如何保證同時點亮的？又是怎么實現呈現的燈光圖案各不相同？”教師可以直接用這些問題引出“創意燈光秀”項目主題。然后，教師可以展示更多燈光秀的應用場景，拓寬學生的思路，讓學生經歷思維發散和聚焦的過程，明確本組具體想表現的創意燈光秀主題。例如，疾馳的警車、路口的紅綠燈、演唱會上的應援牌、舞臺上的燈光、不同節日主題的燈光秀等，盡可能為學生提供更多應用情境，為他們的思維發散提供支架。

小組頭腦風暴，擬定初步方案

學生以小組為單位，圍繞本組制訂的創意燈光秀主題，思考本組想要顯示的具體圖案類別，以及圖案的持續時間、呈現方式和出現順序等（可提供思維導圖范例供學生參考，如圖1）。學生需要借助思維導圖體現本組的討論結果，并進一步確定任務內容及分工，完成最終的項目規劃書。在這個過程中，教師要充分發揮同伴的力量，給予學生充分的時間，讓學生在討論中思考、拓展、提升，形成初步方案。同時，教師要充當指導者的身份，給予學生適當的問題提示，鼓勵學生獨立思考、激發創意。

有指導的學習，論證細化方案

有指導的學習以學生為主體，教師可以為學生提供教材、自主學習單、視頻教程等讓學生在項目學習過程中合作探究。當然，如果學生通過合作學習仍無法解決，則需由教師演示或示范。在“創意燈光秀”主題項目實施過程中，教師在本環節需要指導學生掌握三部分內容：一是micro：bit上5×5的LED點陣屏可以顯示的圖像范圍;二是程序錄入并寫入到micro：bit上運行的具體步驟;三是總結強調本項目過程中重點需要掌握的語句。在此環節之前，由于學生并未掌握完成項目產品的所有知識技能或者可能存在思慮不周的情況，初次制訂的方案存在超出micro：bit顯示屏所能顯示圖像的范圍的問題。因此，學生在掌握了用Pvthon使用顯示模塊的方法后，需要再次論證優化方案，以提升方案可行性和操作性。

實施項目方案，形成項目作品

一旦方案確定，學生就可以根據分工合作實施項目方案，形成項目作品。但是，在這個過程中，學生主要面臨的問題不在于語句的理解與書寫，或者程序的上傳與硬件的使用，而是容易面臨思維上的阻礙，即面對一個問題不知該從何下手。因此，教師需要為學生引導分析出需要解決的主要問題。例如，“創意燈光秀”需要解決的問題如下。

·如何顯示出自主設計的圖像7

·如何讓自主設計的圖像動起來7

·如何讓圖像一直動呢？

另外，在教學過程中，教師可以結合范例，給予學生自主分析問題、解決問題的機會與時間，并給學生提供適當的提示、引導與幫助，為學生搭建思維階梯。

組織交流分享，進行項目評價

在“創意燈光秀”案例中，每組有5-8分鐘介紹本組作品。由于是起始項目，教師事先為學生提供了分享PPT范例，以減輕學生負擔。在一個組分享時，教師和其他同學進行評分，每個學生也需自評。評價主體分別為教師、個人、他人，評價維度分別是學習態度、小組合作、個人貢獻、課堂表現、作品效果。這樣做的意圖是為了讓學生之間能夠相互借鑒、互相啟發，并逐步了解到在團隊協作中每個人都需付諸努力、作出貢獻。

總結與反思

Python語言是一種純文本語言，是簡單易學、功能強大的編程語言。結合硬件能夠讓這種純文本類的語言學習更加生動具象，讓學生在計算思維發展的過程中，在組裝、搭建的過程中鍛煉動手實踐能力。在項目實施之前，教師還需對學習內容、學生學情等進行深入分析。根據內容和學情分析結果，教師方能確定項目主題，而非隨意為之。項目主題至少需要滿足兩方面要求：一是對學生的實際生活有現實意義;二是能夠指向課堂學習的關鍵概念、技能或方法等;三是給予學生一定的自由度，能夠讓學生發揮想象力。例如“創意燈光秀”這一主題能夠直接指向“用Python編程使用micro：bit顯示模塊的方法”的教學重點，但卻并未限制學生的思維廣度，可以讓每組學生都能設計制作出屬于他們的獨一無二的燈光秀。

“創意燈光秀”是一個起始項目，內容非常簡單，只花費了2課時的時間，每課時為1小時，間隔1周，旨在從學生的實際生活情境人手，激發學生的學習興趣。因此，項目任務難度設計不高、耗時不長，僅循環1次，重在讓學生建立整體認識、激發學習興趣、初步體驗項目學習過程，意識到科技與我們的生活息息相關。