S4A在教育中的應(yīng)用價(jià)值

梁森山（教育部教育裝備研究與發(fā)展中心）

S4A[1]原意是Scratch For Arduino[2]，是Scratch為支持Arduino硬件簡(jiǎn)易圖形編程而做的修改版本，也可以理解為是Scratch傳感器版（Scratch sensor board）的一個(gè)擴(kuò)展和提升版本。MIT提供的官方Scratch傳感器板是基于RS232串口的版本[3]，后經(jīng)Lifelong Kindergarten團(tuán)隊(duì)[4]改造成USB接口，并命名為PicoBoard。PicoBoard內(nèi)置一個(gè)按鍵輸入，一個(gè)聲音傳感器，一個(gè)光傳感器，一個(gè)滑動(dòng)變阻器和四個(gè)可擴(kuò)展的電阻型傳感器接口。

Arduino誕生于意大利的一家設(shè)計(jì)學(xué)校，基于一塊CC協(xié)議開(kāi)源[5]的USB接口Simple I/O接口板（包括12通道數(shù)字GPIO，4通道PWM輸出，6～8通道10bit ADC輸入通道），作為“科技藝術(shù)”的載體，使用類C語(yǔ)言的IDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。Arduino團(tuán)隊(duì)核心成員Massimo Banzi[6]是意大利米蘭互動(dòng)設(shè)計(jì)學(xué)院的教師，他的學(xué)生常常抱怨不能找到一塊價(jià)格便宜且功能強(qiáng)大的控制主板來(lái)設(shè)計(jì)他們的機(jī)器人。2005年的冬天，Arduino團(tuán)隊(duì)的Banzi、David Cuartielles和David Mellis[7]在Wiring開(kāi)源系統(tǒng)[8]的基礎(chǔ)上完成了Arduino的開(kāi)發(fā)，這塊板子很快受到了廣大學(xué)生的歡迎，吸引了更多各個(gè)領(lǐng)域的人們加入到Arduino的神奇世界里，并風(fēng)靡全球。

PicoBoard為用戶帶來(lái)便利的同時(shí)，也為某些交互應(yīng)用帶來(lái)限制，如傳感器數(shù)量有限、不支持輸出、不支持電機(jī)、擴(kuò)展接口只支持電阻型傳感器、擴(kuò)展接口有限（4個(gè)）和傳感器接口不支持量綱等問(wèn)題。

S4A針對(duì)上述問(wèn)題，在Arduino硬件的基礎(chǔ)上，對(duì)Scatch數(shù)字輸入模塊（2個(gè)通道）、數(shù)字輸出模塊（4個(gè)通道）、模擬輸入模塊（6通道10bit ADC）、模擬輸出模塊（3通道PWM）、直流電機(jī)模塊（2個(gè)直流電機(jī)）和伺服舵機(jī)（1個(gè)伺服舵機(jī)）都做了擴(kuò)展，特別是2類3種電機(jī)的引入，使得S4A具有了天然的機(jī)器人基因。S4A還提供了遠(yuǎn)程傳感器的協(xié)議和安卓智能手機(jī)的配套APP程序HiS4A[9]，使其更具時(shí)代性。

S4A團(tuán)隊(duì)在MIT開(kāi)源協(xié)議[10]的基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)Scatch的改造，希望能夠促成Scatch圖形編程和Arduino開(kāi)源硬件有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目的：一是把對(duì)編程有興趣的人引入編程的世界；二是為Arduino的編程和開(kāi)發(fā)人員提供一個(gè)高級(jí)圖形化編程方式，快速通過(guò)Arduino硬件和S4A軟件實(shí)現(xiàn)互動(dòng)作品設(shè)計(jì)。

這和我們目前進(jìn)行的STEAM教育[11]理念與實(shí)踐，在方式和途徑等方面不謀而合?？蒲行偷木⒔處焾F(tuán)隊(duì)已經(jīng)將S4A應(yīng)用于STEAM教育理念的平臺(tái)建設(shè)，并做了不同途徑的嘗試，配套的學(xué)科和課程建設(shè)也如火如荼地進(jìn)行，S4A在新一輪的課程改革中必將有一個(gè)大發(fā)展。

[1]S4A：http：//s4a.cat

[2]Arduino：http：//www.arduino.cc

[3]Scratch sensor board：http：//www.picocricket.com/picoboard.html

[4]Lifelong Kindergarten：http：//llk.media.mit.edu

[5]CC開(kāi)源協(xié)議：http：//zh.wikipedia.org/zh-cn/Arduino

[6]Massimo Banzi：https：//twitter.com/mbanzi

[7]David Mellis：http：//zh.wikipedia.org/zh-cn/Arduino

[8]Wiring：http：//wiring.org.co

[9]HiS4A：http：//s4a.cat/android/index.html

[10]MIT開(kāi)源協(xié)議：http：//opensource.org/licenses/MIT

[11]STEAM教育：http：//www.being.org.cn，

http：//blog.sina.com.cn/xiezuoru，

http：//www.imtcn.com

武?。ū本┦袞|四九條小學(xué)）

信息技術(shù)課程是正在發(fā)展的課程。

發(fā)展中的課程一般都會(huì)有不少爭(zhēng)論。像到底是“信息”課還是“技術(shù)”課？到底是信息技術(shù)還是計(jì)算機(jī)技術(shù)？到底是計(jì)算機(jī)軟件操作還是要包括硬件技術(shù)？……不同層次、級(jí)別的爭(zhēng)論非常多。對(duì)于爭(zhēng)論最好的回應(yīng)是實(shí)踐，是課程的開(kāi)發(fā)與建設(shè)。先將符合校情、地區(qū)特點(diǎn)的課程拿出來(lái)，然后再進(jìn)一步提出如何改進(jìn)。

Scratch For Arduino（S4A）并不復(fù)雜，甚至可以說(shuō)很簡(jiǎn)單。但對(duì)于學(xué)習(xí)者理解現(xiàn)代與未來(lái)的技術(shù)社會(huì)有著重要的意義與作用。

從計(jì)算機(jī)技術(shù)的角度為看，一塊小小的Arduino板子能夠連接到計(jì)算機(jī)上，同時(shí)有著豐富的、不同種類的電子模塊?？梢宰寣W(xué)習(xí)者在連接與制作過(guò)程中體會(huì)元件、傳感器等級(jí)別的技術(shù)。只有這樣才能使課程更接近“真正”的計(jì)算機(jī)技術(shù)。

從計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，使用Scratch語(yǔ)言編程，連小學(xué)生都能夠操作。這對(duì)于編程教學(xué)的系列性來(lái)說(shuō)非常重要，從易到難的課程內(nèi)容序列、從單一方向向綜合發(fā)展的學(xué)習(xí)序列、從技術(shù)工具到生活應(yīng)用的實(shí)踐序列，對(duì)于學(xué)習(xí)者來(lái)說(shuō)非常重要。

從信息科技的角度來(lái)看，Arduino主板配上一塊手機(jī)電池供電，就能夠獨(dú)立于計(jì)算機(jī)工作。而這個(gè)技術(shù)系統(tǒng)中既有獲取信息、數(shù)據(jù)的單元，也有信息處理的單元。是一種典型的信息系統(tǒng)模型，也是未來(lái)發(fā)展的智能技術(shù)的現(xiàn)實(shí)模型。當(dāng)主板連上計(jì)算機(jī)時(shí)，又成為兩種不同系統(tǒng)交換信息的典型模型。這對(duì)于學(xué)習(xí)者加深信息系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)有很大幫助。endprint

從學(xué)生的發(fā)展來(lái)看。Arduino豐富的電子模塊配上操作簡(jiǎn)單的Scratch語(yǔ)言。既能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)來(lái)完成“制作中學(xué)”的任務(wù)，也能夠?qū)⒏嗟膽?yīng)用與生活中的實(shí)際問(wèn)題結(jié)合起來(lái)。有了S4A這個(gè)平臺(tái)，在生活情境中強(qiáng)調(diào)應(yīng)用，在應(yīng)用中強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新成為自然而然的事情了。

……

不同的視角能有不同方向、不同的發(fā)展。信息科技課程就需要這樣的百花齊放。

如果我們有十種、百種、千種不同的實(shí)踐，匯總起來(lái)將會(huì)對(duì)課程整體有著重要作用。S4A的系列教材就有這樣的意義。

這樣的教材還不夠，還需要更多！

管雪沨（江蘇省常州市天寧區(qū)教師發(fā)展中心）

信息技術(shù)課程的意義在于它不僅僅是傳授知識(shí)和技能，還是方法。信息技術(shù)從本質(zhì)上講是一種思想，一種創(chuàng)新的思想。十八大報(bào)告中明確指出：“全面實(shí)施素質(zhì)教育，深化教育領(lǐng)域綜合改革，著力提高教育質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神?！比绻畔⒓夹g(shù)課程還是信息采集、信息處理、信息應(yīng)用等相對(duì)形式化的諸如文字輸入、搜索與編輯、發(fā)布、分享交流等，那么信息技術(shù)課程如何實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)？開(kāi)發(fā)結(jié)構(gòu)低、定位高、技術(shù)先進(jìn)的課程成了教育的必然選擇之一。因此，溫州中學(xué)謝作如老師等開(kāi)發(fā)的S4A系列課程受到了廣大師生的歡迎。S4A的出現(xiàn)，正好讓教育在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面多了一條思路，多了一種手段。它在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面起到以下積極作用。

從社會(huì)發(fā)展過(guò)程來(lái)看，當(dāng)前，種種社會(huì)現(xiàn)象和經(jīng)濟(jì)形態(tài)表明，科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)升級(jí)已逐漸成為當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然選擇和構(gòu)建新經(jīng)濟(jì)模式的核心。隨著創(chuàng)新性、服務(wù)型經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的推進(jìn)，社會(huì)對(duì)人才的創(chuàng)新能力要求將會(huì)進(jìn)一步提升，從已有教育經(jīng)驗(yàn)看，S4A必然會(huì)為培養(yǎng)創(chuàng)新人才打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

從學(xué)生信息素養(yǎng)來(lái)看，信息技術(shù)應(yīng)用能力的提升僅僅是讓人能適應(yīng)社會(huì)，作為信息社會(huì)的原住民，信息素養(yǎng)的核心能力是信息創(chuàng)新能力。學(xué)生學(xué)習(xí)S4A不再是學(xué)習(xí)一種應(yīng)用軟件，而是一種創(chuàng)造，《互動(dòng)媒體技術(shù)》中的一個(gè)個(gè)案例，都是一個(gè)小創(chuàng)造。而這背后就是信息素養(yǎng)的升級(jí)版——信息創(chuàng)新能力。

從學(xué)生素質(zhì)發(fā)展來(lái)看，人的全面發(fā)展是我們教育的追求，但實(shí)踐中全面是相對(duì)的，就像學(xué)習(xí)S4A一樣。它已經(jīng)不僅僅是某個(gè)學(xué)科的課程，而是一個(gè)關(guān)聯(lián)課程，在學(xué)習(xí)S4A的同時(shí)，相關(guān)學(xué)科如物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、工程、藝術(shù)等都有可能融通于一個(gè)創(chuàng)新項(xiàng)目。S4A是課程的統(tǒng)整和學(xué)科的融合，是促進(jìn)人的全面發(fā)展。

從面向全體學(xué)生來(lái)看，S4A是一門適合中小學(xué)學(xué)習(xí)的課程，就如同當(dāng)時(shí)MIT Media Studio推出Scratch一樣，讓全世界的每個(gè)孩子都在“想象、創(chuàng)編、分享”中享受學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。S4A進(jìn)入學(xué)校課程，能讓每個(gè)孩子在學(xué)習(xí)中感受成功和樂(lè)趣。

隨著時(shí)代的發(fā)展，我們的教育理念和教育追求將更加明晰，教育課程和形式也將更加多元，今天的學(xué)生將是中華民族明天的支柱，我們?nèi)沃氐肋h(yuǎn)！endprint