基于創(chuàng)客教育的Arduino校本課程教學(xué)實(shí)踐

蔡國

【摘要】依據(jù)創(chuàng)客教育理念，Arduino校本課程教學(xué)圍繞項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，通過真實(shí)的驅(qū)動(dòng)性問題，引導(dǎo)學(xué)生將理論與實(shí)踐相結(jié)合，把創(chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)素養(yǎng)、計(jì)算思維以及物化能力。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)客教育? Arduino? 校本課程

【中圖分類號(hào)】G42 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）21-0009-01

近年來創(chuàng)客教育發(fā)展迅速，華東師范大學(xué)祝智庭教授認(rèn)為創(chuàng)客教育融合了體驗(yàn)教育、項(xiàng)目學(xué)習(xí)法、創(chuàng)新教育和DIY理念的思想，在教學(xué)中具有重要地位。

一、課程概述

建構(gòu)主義理論強(qiáng)調(diào)學(xué)生對知識(shí)的主動(dòng)探索、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)調(diào)對所學(xué)知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)。建構(gòu)主義理論對基于創(chuàng)客教育理念的校本課程開發(fā)建設(shè)具有重要的指導(dǎo)作用。

以Arduino為載體的校本課程采用項(xiàng)目式教學(xué)，教師引導(dǎo)學(xué)生完成一些內(nèi)容豐富且與生活相關(guān)的真實(shí)性問題，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的創(chuàng)意應(yīng)用。學(xué)生在實(shí)踐體驗(yàn)、內(nèi)化吸收、探索創(chuàng)新中獲得較為完整的知識(shí)和技能，其計(jì)算思維、創(chuàng)新設(shè)計(jì)和動(dòng)手實(shí)踐能力也得到培養(yǎng)。

二、課程目標(biāo)

以項(xiàng)目研究為載體，通過系列專題的探究學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生的求知欲望，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新想法的意識(shí)。引導(dǎo)學(xué)生通過觀察、實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)制作，培養(yǎng)學(xué)生信息意識(shí)、分析問題和使用Arduino解決生活實(shí)際問題的能力。在合作學(xué)習(xí)過程中，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

三、課程實(shí)施

下面以《閃爍廣告燈》課為例，介紹Arduino校本課程實(shí)施流程，主要包括創(chuàng)設(shè)情境、設(shè)計(jì)創(chuàng)意、動(dòng)手實(shí)踐、分享交流、拓展提升、總結(jié)評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)。

（一）創(chuàng)設(shè)情境

商業(yè)街新開了一家飯店，店家需要制作一個(gè)廣告牌，考慮到夜晚宣傳效果更好，希望廣告牌能含有LED燈，請大家思考如何制作一個(gè)更吸引人的廣告燈。

教師創(chuàng)設(shè)真實(shí)的生活場景，引發(fā)學(xué)生思考如何利用已學(xué)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)實(shí)際需求。教師引導(dǎo)學(xué)生分析LED廣告燈的設(shè)計(jì)原理，思考需要用哪些器材？如何實(shí)現(xiàn)？

（二）設(shè)計(jì)創(chuàng)意

學(xué)生以小組為單位，討論怎樣通過Arduino主板、面包板、LED元器件搭建實(shí)現(xiàn)廣告燈的效果，畫出設(shè)計(jì)草圖，確定本小組的創(chuàng)意設(shè)計(jì)。

教師參與部分小組的討論，引導(dǎo)學(xué)生合理分工，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)散思維，思考新穎的設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，并且以此來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

（三）動(dòng)手實(shí)踐

學(xué)生根據(jù)之前的設(shè)計(jì)思路，完成流程圖、系統(tǒng)搭建、電路連接、編譯程序、程序下載、系統(tǒng)調(diào)試，將創(chuàng)意由思路變成現(xiàn)實(shí)。

教師巡視指導(dǎo)，對電路連接、程序編寫、系統(tǒng)調(diào)試進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維和動(dòng)手實(shí)踐能力。

（四）分享交流

各小組派代表在班級(jí)展示、交流作品創(chuàng)作過程。教師組織、指導(dǎo)交流，包括創(chuàng)意思路、流程圖、系統(tǒng)搭建、元器件使用、程序編譯等。

（五）拓展提升

閃爍廣告燈在通電的情況下可以反復(fù)運(yùn)行，而不是運(yùn)行一次。教師展示程序，引導(dǎo)學(xué)生分析、改進(jìn)，如增加延時(shí)功能、添加多組LED小燈、添加變量等方式。學(xué)生在原來基礎(chǔ)上繼續(xù)完善作品或者進(jìn)行新的創(chuàng)意探究。

（六）總結(jié)評(píng)價(jià)

教師提煉、總結(jié)本節(jié)課的重難點(diǎn)，組織學(xué)生進(jìn)行個(gè)體評(píng)價(jià)、組內(nèi)評(píng)價(jià)、組間互評(píng)。

四、實(shí)踐反思

（一）注重課程內(nèi)容的選擇

課程內(nèi)容應(yīng)取自與學(xué)生生活相關(guān)的真實(shí)性問題，易于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。綜合應(yīng)用Arduino主控板、傳感器和LED、舵機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、顯示管等電子元器件，解決真實(shí)問題，從注重技術(shù)為主到以實(shí)際應(yīng)用為主，更好的培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和物化能力。

（二）探索項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方法

采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生以一個(gè)驅(qū)動(dòng)性問題為切入點(diǎn)，通過項(xiàng)目一次次的失敗，能夠激發(fā)學(xué)生去主動(dòng)探究多種可能的解決途徑。讓學(xué)生了解、體驗(yàn)、領(lǐng)悟Arduino的運(yùn)作機(jī)制，掌握PWM、Arduino電子元器件的針腳位置、面包板基本電路連接等知識(shí)，逐步熟悉變量、循環(huán)語句等編程語言的規(guī)律，并且進(jìn)行反思和總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力和合作探究能力。

（三）圖形化編程便于學(xué)生理解、操作

通過教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，目前絕大多數(shù)學(xué)生沒有編程基礎(chǔ)，所以圖形化編程比基于文本化的編程更容易被接受和使用。以Mixly和Ardublock為代表的圖形化編程工具讓程序編譯更加簡單、直觀，方便學(xué)生理解和操作，容易培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

（四）分層教學(xué)，注重學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

由于個(gè)體差異，學(xué)生小組在完成任務(wù)上差距明細(xì)。在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)設(shè)置多個(gè)教學(xué)目標(biāo)，實(shí)施分層教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)意，激發(fā)學(xué)生內(nèi)驅(qū)力，注重實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，不斷完善作品，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化成長。

（五）教學(xué)評(píng)價(jià)

課程教學(xué)評(píng)價(jià)以表現(xiàn)性評(píng)價(jià)為主，主要包括創(chuàng)意設(shè)計(jì)、研究過程和成果交流等階段，融合了定性與定量評(píng)價(jià)、形成性與總結(jié)性評(píng)價(jià)、個(gè)人與小組評(píng)價(jià)等多種方式。評(píng)價(jià)內(nèi)容可以包含學(xué)生學(xué)習(xí)的參與情況、學(xué)生知識(shí)與技能的構(gòu)建情況、學(xué)生作品的完成情況、學(xué)生的能力提升情況及學(xué)生小組分工合作情況等方面。

五、總結(jié)展望

以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)為主導(dǎo)，基于創(chuàng)客教育的Arduino校本課程在培養(yǎng)學(xué)生能力方面取得顯著成果，還需要進(jìn)一步探索，促進(jìn)學(xué)生對知識(shí)的建構(gòu)，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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