面向PicoBoard的小學(xué)Scratch創(chuàng)客教學(xué)

劉海武

一、面向PicoBoard的小學(xué)Scratch創(chuàng)客教育

Scratch作為創(chuàng)客教育的一種綜合實(shí)踐載體，已逐步獲得學(xué)校的認(rèn)可。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷完善，出現(xiàn)了與之相配合的PicoBoard（創(chuàng)客板）。這是一種傳感器板，集成了按鈕、滑桿，光、聲傳感器等，同時(shí)帶有兩個(gè)馬達(dá)輸出口和4個(gè)額外的模擬輸入端口，是專門為Scratch初學(xué)者實(shí)現(xiàn)傳感交互而開(kāi)發(fā)的硬件設(shè)備，可滿足學(xué)生基本的創(chuàng)意需求。從普惠性出發(fā)，筆者將Scratch與PicoBoard相結(jié)合開(kāi)展了創(chuàng)客教育實(shí)踐。

二、面向PicoBoard的小學(xué)Scratch創(chuàng)客教學(xué)模型

為了使學(xué)生積極參與創(chuàng)客活動(dòng)，在觀察與體驗(yàn)中領(lǐng)悟制作原理與步驟，在模仿實(shí)踐中掌握基本知識(shí)與技能，在功能擴(kuò)展中制作個(gè)性化作品，并將理論應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題，筆者在建構(gòu)主義理論與創(chuàng)客教育理念指導(dǎo)下，結(jié)合小學(xué)六年級(jí)學(xué)生的認(rèn)知水平和Scratch程序的特點(diǎn)，構(gòu)建了面向PicoBoard的小學(xué)Scratch創(chuàng)客教學(xué)模型（見(jiàn)圖1）。

在目標(biāo)設(shè)計(jì)階段，教師先介紹成果案例，學(xué)生試玩，借此了解任務(wù)、明確問(wèn)題。在活動(dòng)實(shí)施階段，學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)，為解決問(wèn)題而尋求素材或嘗試各種方法，思考與討論；教師提供的支持包括親自示范、組織學(xué)生展示與互助等，引導(dǎo)學(xué)生從創(chuàng)客角度審視問(wèn)題與素材，并發(fā)現(xiàn)其中的聯(lián)系。在探索創(chuàng)新階段，要先進(jìn)行成果展示，再尋求擴(kuò)展；要將活動(dòng)的設(shè)計(jì)權(quán)和選擇權(quán)交給學(xué)生，讓學(xué)生通過(guò)構(gòu)思作品、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題等建構(gòu)認(rèn)識(shí)；要及時(shí)記錄學(xué)生表現(xiàn)，完成形成性評(píng)價(jià)。在交流分享階段，要組織學(xué)生對(duì)作品互評(píng)，促進(jìn)學(xué)生思維碰撞，激發(fā)其創(chuàng)造熱情。點(diǎn)評(píng)時(shí)應(yīng)依據(jù)預(yù)設(shè)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并可提出優(yōu)化建議；展示時(shí)應(yīng)突出作品優(yōu)點(diǎn)，增強(qiáng)學(xué)生信心，使學(xué)生體會(huì)到交流與分享的快樂(lè)。

三、面向PicoBoard的小學(xué)Scratch創(chuàng)客教學(xué)設(shè)計(jì)案例

以“切西瓜”一課為例（見(jiàn)圖2）。教學(xué)目標(biāo)是了解Picoboard的連接原理和方法，了解“切西瓜”的制作原理，在Scratch程序中開(kāi)啟攝像頭，理解視頻偵測(cè)模塊的作用和意義，能通過(guò)程序分析出解決問(wèn)題的方法和步驟。以下是教學(xué)步驟。

1.案例體驗(yàn)，提出問(wèn)題，引發(fā)探究

教師引用“切西瓜”游戲，結(jié)合語(yǔ)言導(dǎo)入：“老師用Scratch制作了一個(gè)切西瓜游戲。你只需要打開(kāi)游戲，開(kāi)啟攝像頭并單擊綠旗，當(dāng)出現(xiàn)在視頻中的人手碰到下滑的西瓜時(shí)，西瓜會(huì)被自動(dòng)切開(kāi)。誰(shuí)想上來(lái)玩一玩？”一名學(xué)生上來(lái)玩游戲，揮動(dòng)雙手，屏幕里的西瓜一個(gè)個(gè)地被切開(kāi)了，其他學(xué)生也躍躍欲試。這時(shí)教師提議學(xué)生親自制作一個(gè)“切西瓜”游戲，引發(fā)學(xué)生思考：舞臺(tái)中有哪些角色？每個(gè)角色實(shí)現(xiàn)了哪些功能？接著師生一起探究并梳理任務(wù)和步驟：舞臺(tái)上有一個(gè)西瓜角色，并且有“完整”和“切開(kāi)”兩個(gè)造型；西瓜從舞臺(tái)頂部向下移動(dòng)，當(dāng)被手碰到后，要換成“切開(kāi)”造型然后消失，之后西瓜又從頂部任意位置出現(xiàn)并向下移動(dòng)，如此反復(fù)。

2.知識(shí)探究，示范操作，模仿制作

在設(shè)計(jì)程序前，要先連接傳感器。教師介紹PicoBoard與Scratch的連接方法，演示并引導(dǎo)學(xué)生觀察硬件接口和連接后的數(shù)據(jù)變化。學(xué)生打開(kāi)程序，嘗試物物相聯(lián)。

出示任務(wù)一：西瓜從屏幕頂部向底部移動(dòng)。教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)：西瓜起初是完整的，從屏幕頂端任意位置開(kāi)始下移。學(xué)生開(kāi)始搭建程序：有的拖動(dòng)開(kāi)始模塊，將西瓜切換為完整造型；有的拖動(dòng)隨機(jī)數(shù)模塊，將西瓜停放在縱坐標(biāo)為“-180到180”的任意位置；有的拖動(dòng)循環(huán)模塊，將西瓜的Y坐標(biāo)進(jìn)行“減1”循環(huán)；有的采用了面向和移動(dòng)模塊讓西瓜下移……每個(gè)學(xué)生都投入了探索和實(shí)踐。最后，教師請(qǐng)一位學(xué)生演示，其他學(xué)生提出意見(jiàn)和建議，進(jìn)一步優(yōu)化程序。據(jù)此，學(xué)生們對(duì)西瓜的移動(dòng)方法有了更深入和全面的了解。

出示任務(wù)二：打開(kāi)攝像頭。教師演示了在偵測(cè)模塊中開(kāi)啟攝像頭的操作，學(xué)生很快領(lǐng)會(huì)并完成了任務(wù)。

出示任務(wù)三：視頻偵測(cè)到人手“切瓜”的動(dòng)作，西瓜被切開(kāi)（即完整角色切換造型并消失）。教師出示了三個(gè)模塊的用法：條件模塊、視頻偵測(cè)模塊、邏輯模塊，讓學(xué)生自己嘗試完成“切瓜”程序。即當(dāng)人手動(dòng)作被視頻偵測(cè)模塊檢測(cè)到，符合邏輯模塊中的預(yù)設(shè)數(shù)值，條件模塊執(zhí)行，使西瓜被“切開(kāi)”。教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生在邏輯模塊中填寫了不同的偵測(cè)動(dòng)作值，如10、20、50等，結(jié)果有的西瓜很容易切開(kāi)，有的西瓜很難切開(kāi)。引導(dǎo)學(xué)生探究原因發(fā)現(xiàn)：這與邏輯模塊中的偵測(cè)動(dòng)作值有關(guān)，值越小則人手的動(dòng)作越容易滿足偵測(cè)條件，西瓜越容易被切開(kāi)。這使切不開(kāi)西瓜的學(xué)生恍然大悟。

出示任務(wù)四：程序調(diào)試和完善。前面三個(gè)任務(wù)只完成了一次切西瓜的操作，為使西瓜源源不斷地出現(xiàn)，教師提醒學(xué)生還可以在西瓜切開(kāi)后隱藏，繼續(xù)從頂部出現(xiàn)并下移，重復(fù)循環(huán)。學(xué)生嘗試復(fù)制角色，調(diào)整時(shí)間和顯示隱藏次序，反復(fù)調(diào)試，不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題，進(jìn)一步完善了程序。

3.作品交流，深化思維，探索創(chuàng)新

學(xué)生展示并交流了各自的“切西瓜”程序后，教師提問(wèn)：如何對(duì)程序進(jìn)行擴(kuò)展（即實(shí)現(xiàn)更多功能）？學(xué)生邊思考邊交流，將理論與實(shí)踐相結(jié)合：有的復(fù)制西瓜，修改頂部位置，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)西瓜同時(shí)出現(xiàn)；有的引入變量統(tǒng)計(jì)切西瓜的個(gè)數(shù)；有的引入變量計(jì)算切西瓜的時(shí)間；有的提出游戲升級(jí)，切西瓜變成切水果。這些想法，大部分都實(shí)現(xiàn)了。

4.作品分享，總結(jié)歸納，激勵(lì)創(chuàng)作

每組要選派一人在展示成果時(shí)介紹設(shè)計(jì)思路。教師可適當(dāng)提問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步領(lǐng)悟如何開(kāi)展創(chuàng)客設(shè)計(jì)；還要根據(jù)學(xué)生作品進(jìn)行課堂總結(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生開(kāi)展創(chuàng)客探究。

以上面向PicoBoard的小學(xué)Scratch創(chuàng)客教學(xué)模式，試圖讓學(xué)生在問(wèn)題解決的過(guò)程中發(fā)展實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維，目前仍處于探索階段，還需要教師在實(shí)踐中不斷發(fā)展和完善。

（責(zé)任編輯 郭向和）