micro：bit在Python網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐

羅晶

隨著國(guó)家對(duì)人工智能、編程的大力推廣，越來(lái)越多的學(xué)校將micro：bit引入信息技術(shù)課堂。畢竟對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，單純的編程語(yǔ)法學(xué)習(xí)枯燥并且抽象，選擇一款具有創(chuàng)造性和趣味性的開(kāi)源硬件輔助開(kāi)展編程教學(xué)，能夠幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)編程這條路上走得更遠(yuǎn)。

然而受新冠疫情影響，傳統(tǒng)課堂不得不轉(zhuǎn)入在線學(xué)習(xí)模式，知識(shí)獲取方式和傳授方式，以及教和學(xué)的關(guān)系發(fā)生了明顯變化。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)例，分享micro：bit在Python網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐和教學(xué)注意事項(xiàng)。

教學(xué)主題

Python硬件實(shí)踐

教學(xué)對(duì)象

有一定Python基礎(chǔ)的學(xué)生

教學(xué)目標(biāo)

學(xué)習(xí)并掌握micro：bit硬件的基本知識(shí)，通過(guò)Python控制硬件，讓學(xué)生將計(jì)算機(jī)與生活緊密聯(lián)系起來(lái)。

教學(xué)內(nèi)容

課前準(zhǔn)備——軟件和編輯器

方法l，通過(guò)下載安裝MU軟件，可直接將代碼刷入到micro：bit板子上（見(jiàn)圖1）。

方法2，如果網(wǎng)絡(luò)環(huán)境較好，可直接使用在線編輯器，隨時(shí)隨地進(jìn)行編程（見(jiàn)圖2）。

教學(xué)說(shuō)明

◇認(rèn)識(shí)micro：bit（見(jiàn)圖3）

nRF51應(yīng)用處理器IC：nRFi1應(yīng)用處理器IC是讓使用者作主要程控的處理器，完整的程序包含了用戶客制與中介層（ runtime），以及藍(lán)牙協(xié)議層（stack） （注：瀏覽器編譯環(huán)境會(huì)在用戶程序?qū)懲晖瑫r(shí)將這3部分整合完成），一旦用戶將完整程序（HEX文件）放在USB閃存根目錄上，處理器便會(huì)直接執(zhí)行程序代碼。使用者也可對(duì)連接在處理器上的GPIO進(jìn)行控制，也可通過(guò)2.4 GHz無(wú)線進(jìn)行相關(guān)周邊控制。

·藍(lán)牙通訊：micro：bit板子上2.4G無(wú)線相關(guān)設(shè)計(jì)提供了對(duì)手機(jī)、平板的藍(lán)牙通訊功能，可以通過(guò)藍(lán)牙控制micro：bit，或者通過(guò)藍(lán)牙把信號(hào)傳人手機(jī)或者電腦。

·無(wú)線通信：micro：bit板子上2.4G無(wú)線相關(guān)設(shè)計(jì)提供另外的無(wú)線通信協(xié)議，此通訊協(xié)議在不同的程序語(yǔ)言環(huán)境可以直接使用，并且可以在多個(gè)micro：bit裝置中互相傳遞并且群組化，進(jìn)行無(wú)線通訊。

·金手指觸片引腳：25個(gè)引腳，一般可以配合鱷魚(yú)夾使用，或者插接到擴(kuò)展板上進(jìn)行轉(zhuǎn)接使用。這些引腳使micro：bit的功能更加強(qiáng)大，可控制電機(jī)、舵機(jī)或其他電子模塊。

·電力供應(yīng)：給micro：bit的電力主要是由接口IC通過(guò)USB提供，亦可由電池盒連接器提供，在金手指上有電力供應(yīng)的功能，需要熟悉電路設(shè)計(jì)的人操作。

·按鍵：micro：bit板子正面有2個(gè)按鍵，背面有1個(gè)。背面的按鍵連接nRF51處理器作系統(tǒng)重置用（reset）。正面的按鍵A、B可以由使用者程控，包括了短壓、長(zhǎng)壓，或是A、B同時(shí)按，按鍵A、B均連接至金手指上的GPIO，加上電路設(shè)計(jì)可以做logic0或1值的操作。

·顯示：在板子上有5×5組LEDs作為顯示屏，光線傳感器通過(guò)反向二極管電流的作用，把點(diǎn)陣屏轉(zhuǎn)換成光敏傳感器使用，用來(lái)檢測(cè)周圍的光線。

·重力傳感器（加速度傳感器）：重力傳感器是經(jīng)由12C與處理器連接，提供了三軸感應(yīng)數(shù)據(jù)，并包含手勢(shì)感測(cè)算法。

·磁力傳感器：磁力傳感器也是通過(guò)I2C與處理器連接，提供磁力感測(cè)數(shù)值。

·溫度感測(cè)：提供了板子上的實(shí)時(shí)溫度感測(cè)。

·陀螺儀傳感器：可以測(cè)量micro：bit的三軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度，可以檢測(cè)加速度大小，也可以檢測(cè)micro：bit常見(jiàn)的狀態(tài)（搖晃、傾斜、自由落體等）。

·指南針：可以用來(lái)指示方位，并且可以檢測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度。

◇介紹應(yīng)用軟件

MU是第三方編輯器，在工作時(shí)，需要把micro：bit與電腦USB進(jìn)行連接，通過(guò)Python編輯器將代碼寫(xiě)入。當(dāng)看到背后reset按鍵邊上的LED開(kāi)始閃爍時(shí)，說(shuō)明可以進(jìn)行代碼寫(xiě)入。

我們可以在MU主要區(qū)域開(kāi)始寫(xiě)第1段代碼。默認(rèn)情況下，MU給我們寫(xiě)了1段代碼，但是代碼前面有#號(hào)，表示代碼內(nèi)容注銷不運(yùn)行。

寫(xiě)完代碼之后，就可以刷入代碼了。在進(jìn)行這一步之前，我們需要再次確認(rèn)micro：bit已經(jīng)與電腦相連接（在“我的電腦”里可以看到micro：bit已經(jīng)讀入），然后點(diǎn)擊刷入，將代碼刷入到micro：bit板子上。

當(dāng)后燈開(kāi)始閃爍，閃爍過(guò)程大約10秒左右，表示代碼已經(jīng)在刷入。

當(dāng)然，也有很多種其他方式進(jìn)行刷入Pvthon腳本。通過(guò)對(duì)代碼保存再拖拽，找到micro：bit文件進(jìn)行刷入。打開(kāi)MU，點(diǎn)擊REPL，可以看到代碼下面的2個(gè)對(duì)話框（見(jiàn)圖4）。

另一種方法，通過(guò)在線編輯器進(jìn)行代碼編輯和micro：bit刷入。首先，在編輯器的指定區(qū)域進(jìn)行代碼編寫(xiě)。然后，確認(rèn)電腦與micro：bit已連接（可以看到提示）。選擇micro：bit開(kāi)發(fā)板。點(diǎn)擊刷入，刷入后可以看到micro：bit板子刷入燈閃爍。

在本節(jié)課的最后，學(xué)生成功完成了教師分配的指定任務(wù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了硬件學(xué)習(xí)，感受到了創(chuàng)作的快樂(lè)。

教學(xué)注意事項(xiàng)

◇要能看到學(xué)生電腦屏幕。學(xué)生在實(shí)際操作中會(huì)遇到很多問(wèn)題，比如代碼書(shū)寫(xiě)過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤、電腦日常小問(wèn)題、USB與micro：bit板子連接問(wèn)題、軟件應(yīng)用錯(cuò)誤等。教師在教學(xué)過(guò)程中需要通過(guò)屏幕隨時(shí)遠(yuǎn)程指導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題。

◇要通過(guò)學(xué)生端的攝像頭隨時(shí)注意學(xué)生表情。學(xué)生在硬件操作中，可能會(huì)遇到接線問(wèn)題、電源正負(fù)連接問(wèn)題、元件選擇出錯(cuò)等。此時(shí)，有的學(xué)生會(huì)通過(guò)攝像頭向教師說(shuō)明，而有的學(xué)生則“埋頭不語(yǔ)”。此外，有的學(xué)生可能在做學(xué)習(xí)之外的事情。因此，教師需要通過(guò)攝像頭隨時(shí)觀察和注意學(xué)生的表情.及時(shí)幫助學(xué)生解決問(wèn)題或糾正其行為。

◇注意分享教師端的屏幕。教師不僅要講解課件，還要編寫(xiě)代碼并講解，部分代碼還需要標(biāo)注，這些都需要通過(guò)分享教師端的屏幕展示給學(xué)生。

◇注意分享教師端的攝像頭。在講解micro：bit硬件時(shí)，教師需要對(duì)選擇元件、插線等進(jìn)行展示。因此，攝像頭需要能夠照到所需展示分享的元件和硬件上來(lái)。

◇注意教學(xué)內(nèi)容和節(jié)奏的把控。在線教學(xué)的內(nèi)容應(yīng)難度適中、循序漸進(jìn)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)幾個(gè)學(xué)生都困于同一個(gè)問(wèn)題時(shí)，就需要放慢教學(xué)進(jìn)度，給學(xué)生充足的時(shí)間思考，或是給出一些提示，引領(lǐng)學(xué)生完成“摘桃子”的過(guò)程。學(xué)生多一分成功的喜悅，對(duì)學(xué)習(xí)也能多一分熱情和主動(dòng)性。

相比傳統(tǒng)教學(xué)模式，在線教學(xué)較難把握學(xué)生的真實(shí)學(xué)情。因此，在線教學(xué)時(shí)，教師需注意和學(xué)生之間的互動(dòng)，并形成一定的監(jiān)督機(jī)制，同時(shí)還需要準(zhǔn)備充分的教學(xué)內(nèi)容，從而保證教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。