基于Linkboy的創(chuàng)客校本課程的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

黃宣霖

【摘 要】創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)與教育的融合使得創(chuàng)客教育迅猛發(fā)展，支持創(chuàng)客活動(dòng)開展的工具也日新月異，校園內(nèi)開展創(chuàng)客教育也如火如荼。本文首先對(duì)創(chuàng)客、校本課程發(fā)展的背景進(jìn)行概述，進(jìn)而對(duì)Linkboy軟件進(jìn)行了介紹，并分析其應(yīng)用于創(chuàng)客教學(xué)的優(yōu)勢，最后，闡述基于Linkboy的創(chuàng)客校本課程的設(shè)計(jì)與實(shí)踐。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)客Linkboy;校本課程;創(chuàng)客教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G633.67 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）20-0-02

引言

創(chuàng)客源自英語單詞“Maker”，是一類具有一定專門領(lǐng)域的知識(shí)儲(chǔ)備和創(chuàng)新、實(shí)踐和交流意識(shí)的人，他們出于自己的興趣愛好，在一定的技術(shù)支持下將創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)[1]。其中，將創(chuàng)意轉(zhuǎn)變成現(xiàn)實(shí)需要依靠3D打印、激光切割、微控制器以及電腦編程軟件等工具的使用。

科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展推進(jìn)了創(chuàng)客教育的發(fā)展，圖形化編程軟件的出現(xiàn)、Arduino開源硬件的普及為創(chuàng)客教育在中小學(xué)開展提供了基礎(chǔ)。圖形化編程軟件極大降低學(xué)生學(xué)習(xí)者編程的難度。Arduino開源硬件創(chuàng)新平臺(tái)的普及，讓人們可以更便利的獲得創(chuàng)新元件器材，通過編寫相應(yīng)的編程語言就可以實(shí)現(xiàn)自己的創(chuàng)意。

立足學(xué)校，為更好開展創(chuàng)客教育，需要學(xué)校根據(jù)自身情況開展創(chuàng)客校本課程的開發(fā)。校本課程是以學(xué)校教師為主體，以國家及地方制定的課程綱要的基本精神為指導(dǎo)，依據(jù)學(xué)校自身的性質(zhì)、特點(diǎn)、條件以及可利用和開發(fā)的資源，通過對(duì)本校學(xué)生的需求進(jìn)行科學(xué)評(píng)估，旨在滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求而開發(fā)的多樣性的、可供學(xué)生選擇的課程。創(chuàng)客的校本課程需要圍繞學(xué)生需要研討和解決的問題來組織具有多樣性、動(dòng)態(tài)性的課程資源，引導(dǎo)學(xué)生在調(diào)查研究、討論探究等活動(dòng)中進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐的學(xué)習(xí)。

一、Linkboy及其運(yùn)用于創(chuàng)客教育的優(yōu)勢

Linkboy是一款開源的圖形化編程仿真平臺(tái)，集成了軟件、電子、機(jī)械在內(nèi)的一整套設(shè)計(jì)環(huán)境。Linkboy擁有同樣如搭積木一樣簡單的編輯環(huán)境，其最大的亮點(diǎn)在于內(nèi)置豐富的硬件，支持實(shí)物連接模擬，可以直觀檢查模擬仿真效果。

運(yùn)用Linkboy軟件開展創(chuàng)客教育的優(yōu)勢體現(xiàn)在：1.降低試錯(cuò)的成本。在Linkboy開源免費(fèi)的圖形化編程仿真平臺(tái)上，利用軟件模塊列表找對(duì)應(yīng)開源硬件模塊，當(dāng)選中硬件模塊的時(shí)候硬件接口與控制器之間就建立模擬連接參考界面，直接按照參考線進(jìn)行連接，連接硬件之后，對(duì)元器件進(jìn)行編程，編程完成之后在Linkboy中可以運(yùn)行模擬仿真。模擬仿真的操作可以讓失誤都停留在模擬仿真階段，從而避免因操作失誤而引起的的設(shè)備損壞。2.克服元器件不足的缺陷。在Linkboy軟件中內(nèi)置大量的預(yù)制模塊和元件，為搭建復(fù)雜的作品提供了基礎(chǔ)。軟件內(nèi)部包含眾多邏輯和流程控制語句，能實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜邏輯編程功能。軟件開源持續(xù)更新，支持用戶自行添加自己的專有模塊。

二、基于Linkboy的創(chuàng)客校本課程的方案設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)原則

開發(fā)基于Linkboy的創(chuàng)客校本課程需要涉及Linkboy軟件和Arduino開源硬件的運(yùn)用，并將軟件和硬件的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行重新構(gòu)建。課程中主要是以硬件項(xiàng)目的使用開設(shè)，依托軟件的綜合實(shí)踐。在項(xiàng)目單元中，學(xué)生可以通過模仿案例進(jìn)行學(xué)習(xí)，對(duì)案例的分析、改造、升級(jí)，可以拓展學(xué)習(xí)維度，通過一步步任務(wù)的升級(jí)破解，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，提升創(chuàng)客思維和創(chuàng)新能力。

課程的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循下面原則：1、實(shí)踐性原則。創(chuàng)客的理念就是把想法變成現(xiàn)實(shí)，在這個(gè)想法的可視化過程，需要不斷的進(jìn)行探究實(shí)踐，才能把想法變成現(xiàn)實(shí)，實(shí)踐對(duì)于創(chuàng)客教育而言不可或缺。2、趣味性原則。興趣是最好的老師，要立足于現(xiàn)實(shí)生活實(shí)際，從學(xué)生興趣出發(fā)，設(shè)計(jì)出有趣味性的項(xiàng)目。3、創(chuàng)造性原則。每一個(gè)創(chuàng)客的作品都是思維呈現(xiàn)的表達(dá)，在具體設(shè)計(jì)過程中通過發(fā)現(xiàn)生活中的問題，運(yùn)用編程思維知識(shí)和Arduino開源硬件技術(shù)有效解決實(shí)際問題。

2.教學(xué)設(shè)計(jì)模型

課程均采用項(xiàng)目學(xué)習(xí)的模式，一個(gè)項(xiàng)目就是一個(gè)主題任務(wù)，學(xué)生在案例學(xué)習(xí)內(nèi)容、明確任務(wù)之后，一起討論分析任務(wù)，歸納任務(wù)中要解決的問題，制定解決方案，實(shí)踐完成任務(wù)，提升拓展。教師是一個(gè)參與者、聆聽者、技術(shù)指導(dǎo)者。當(dāng)學(xué)生不會(huì)使用器材的時(shí)候，教師進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，等學(xué)生掌握技術(shù)后，繼續(xù)完成自己的任務(wù)。任務(wù)達(dá)到預(yù)期效果，教師鼓勵(lì)學(xué)生拓展思維，將已有的知識(shí)能讓進(jìn)行再整合，完善已有的設(shè)計(jì)，拓寬作品應(yīng)用的范圍。

三、基于Linkboy的創(chuàng)客校本課程的開發(fā)實(shí)踐

2.Linkboy在創(chuàng)客教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐

Linkboy作為創(chuàng)客的新工具，還沒有為創(chuàng)客教學(xué)提供參考的正式教材。在創(chuàng)客教學(xué)的過程中文章以項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行。下面以“制作智能路燈”為例，簡要闡述使用Linkboy軟件在創(chuàng)客教學(xué)中的實(shí)施步驟：

步驟一：創(chuàng)設(shè)情境，提出問題

情境的創(chuàng)設(shè)要從學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，根據(jù)教學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè)。在“制作智能路燈”內(nèi)容中，教師先讓學(xué)生描述自己所認(rèn)識(shí)的路燈是什么樣子并想象他所期待的智能路燈具備什么功能？然后展示用Arduino主板制作的智能路燈，調(diào)節(jié)光值得變化讓路燈實(shí)現(xiàn)開燈和關(guān)燈。通過展示引起學(xué)生的興趣，進(jìn)而提出問題，引發(fā)學(xué)生的思考：這這么智能的路燈是怎么做出來的？激發(fā)學(xué)生興趣之后，對(duì)新硬件的使用方法進(jìn)行講解，進(jìn)而呈現(xiàn)學(xué)習(xí)任務(wù)。

步驟二：分析細(xì)化任務(wù)并分工解決問題

完成創(chuàng)客的項(xiàng)目，需要根據(jù)項(xiàng)目的內(nèi)容進(jìn)行分工合作，小組同學(xué)需要根據(jù)自己的特長進(jìn)行分工合作。在完成智能路燈制作的過程中需要對(duì)任務(wù)細(xì)化如下：①了解教師為完成任務(wù)給出Arduino套件光敏傳感器、面包板、LED燈等元件的功能和使用方法;②熟悉Linkboy軟件的操作，找出對(duì)應(yīng)的元件搭建作品。③在Linkboy軟件中編寫實(shí)現(xiàn)智能路燈功能的程序，進(jìn)行模擬仿真操作。④對(duì)照Linkboy軟件元件連接的方式，連接實(shí)物Arduino套件，下載程序進(jìn)行檢驗(yàn)。為提高完成制作智能路燈的效率，小組成員之間需要合作探究。

步驟三：對(duì)任務(wù)進(jìn)行拓展創(chuàng)新

小組在細(xì)化并完成任務(wù)的過程中，是對(duì)已有作品的模仿創(chuàng)作。而對(duì)創(chuàng)客的教學(xué)并不是簡單傳授技術(shù)的過程，創(chuàng)客教育能讓想法變成現(xiàn)實(shí)，我們要教會(huì)學(xué)生的是創(chuàng)作，因此，課程內(nèi)容的設(shè)置上，根據(jù)學(xué)生掌握水平的層次，增添了拓展任務(wù)，旨在希望學(xué)生能夠從模仿學(xué)習(xí)的階段，升級(jí)到創(chuàng)新的過程。

在完成“智能路燈”制作的任務(wù)后，引導(dǎo)學(xué)生在原有作品的基礎(chǔ)上發(fā)散思維融入新的小創(chuàng)意，添加不同的元件，讓作品能有多樣的功能。例如提示學(xué)生，是否可以改一下程序，使其變?yōu)榱硪粋€(gè)功能的小作品，如怎么實(shí)現(xiàn)當(dāng)同時(shí)滿足天黑和有人路過時(shí)路燈才亮起？拓展任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生提出自己的創(chuàng)意想法，再付諸實(shí)現(xiàn)，有助于學(xué)生不斷積累創(chuàng)意設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

步驟四：學(xué)生作品分享展示、點(diǎn)評(píng)。

教學(xué)過程的最后是讓學(xué)生將小組作品進(jìn)行展示，講解作品制作的過程，使用了哪些套件，具備怎樣的功能。通過這樣的展示交流，相互評(píng)價(jià)，能夠讓學(xué)生在創(chuàng)客的學(xué)習(xí)中得到心理上的滿足和技術(shù)水平的提升，同時(shí)相互觀看作品展示能開拓學(xué)生的思維和視野。

四、結(jié)束語

將Linkboy圖形化編程仿真軟件引入到創(chuàng)客校本課程的設(shè)計(jì)與實(shí)踐，不僅降低開展創(chuàng)客校本課程的開課門檻，更重要的是在Linkboy可視化學(xué)習(xí)環(huán)境中激發(fā)了學(xué)生更多的創(chuàng)意與分享熱情，培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維能力和創(chuàng)新能力。本文從設(shè)計(jì)原則、教學(xué)模型、課程編排和教學(xué)實(shí)施四個(gè)方面構(gòu)建創(chuàng)客校本課程開發(fā)模式，并以智能路燈制作創(chuàng)客課程為例，探討了該模式在創(chuàng)客校本課程開發(fā)過程中的實(shí)踐，為創(chuàng)客校本課程的發(fā)展做出了一點(diǎn)思考。

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