信息科技典型實(shí)驗(yàn)：數(shù)字輸出

范利瑪

每間信息技術(shù)教室都應(yīng)該成為信息科技和創(chuàng)新實(shí)踐的創(chuàng)客空間，每一位信息技術(shù)教師都應(yīng)該成為一名教育創(chuàng)客，每個(gè)孩子都可以成為創(chuàng)客社會(huì)中的消費(fèi)者和創(chuàng)新者。這需要?jiǎng)?chuàng)客技能的全民普及，其中很重要的基本技能包括：如何設(shè)計(jì)一個(gè)外形——建模，這里面的控制邏輯和自動(dòng)控制的順序是怎樣的——編程，哪些輸入和輸出裝置可以完成這些互動(dòng)效果——電子。當(dāng)然，最重要的是要有一顆童心、一顆愛(ài)心、一顆分享之心，才能成為一名綜合全面的快樂(lè)創(chuàng)客。在信息科技的教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)是個(gè)典型的過(guò)程，使用掌控板可以很容易點(diǎn)亮一盞LED燈，但是如何通過(guò)這樣一個(gè)過(guò)程建立一個(gè)明確的數(shù)字輸入的科學(xué)概念，則是信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)建設(shè)的一個(gè)難點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)“吉祥孔雀”的例子向?qū)W生呈現(xiàn)數(shù)字輸出的各種玩法，并且通過(guò)綜合作品的制作，將這一過(guò)程展現(xiàn)為一個(gè)綜合的項(xiàng)目，是很好的信息科技入門課程。

項(xiàng)目準(zhǔn)備

掌控板是一款優(yōu)秀的開源硬件，上面有很多常用的輸入和輸出裝置，它的編程仿真軟件mpython可以很容易完成對(duì)各種輸入和輸出的控制效果。圖1是使用掌控板的仿真軟件完成，上方的三盞LED燈依次打開的效果。數(shù)字輸出理解起來(lái)很簡(jiǎn)單，無(wú)非就是燈的亮滅，但是要做得有趣則不太容易，這就需要綜合項(xiàng)目來(lái)實(shí)現(xiàn)。

用掌控板的仿真軟件可以比較好地在大班教學(xué)中完成該過(guò)程。在大班教學(xué)中，常常在完成仿真教學(xué)后，再給學(xué)生發(fā)放真實(shí)的板子，這樣可以做到分散難點(diǎn)，讓學(xué)生在完成程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上連接硬件（如下頁(yè)圖2）。

外觀設(shè)計(jì)

作為一個(gè)綜合項(xiàng)目，需要設(shè)計(jì)作品的外觀，這里使用makerbursh平臺(tái)來(lái)完成（https：//web.datui.tv/#/download），它是一個(gè)基于瀏覽器的三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，可以幫助我們?cè)O(shè)計(jì)3mm的瓦楞紙和木板的立體造型。木板比較硬作為支撐，瓦楞紙比較軟便于加工，還可以完成LaserBlock積木的虛擬搭建，虛擬安裝各種傳感器，因此可以很好地完成創(chuàng)客作品造型的設(shè)計(jì)（如圖3）。立體圖紙可以展開成打印機(jī)或激光切割機(jī)加工的電子版圖紙。

一個(gè)創(chuàng)客作品的外觀很大程度上影響了對(duì)這個(gè)作品的第一感覺(jué)。在創(chuàng)客作品制作的過(guò)程當(dāng)中，很多學(xué)生可能并不是很擅長(zhǎng)編程，也對(duì)電子并不是特別感興趣，但是他可能會(huì)因?yàn)橄矚g一個(gè)作品的外觀，而喜歡上制作東西的過(guò)程。所以，我們創(chuàng)作作品要先有一個(gè)外觀，并且把相應(yīng)的電子元器件擺在上面，這對(duì)把頭腦中抽象的想法具象化，有著特別重要的作用。makerbursh可以將數(shù)字圖紙展開成圖片和Word文檔（如圖4）。這樣用剪刀就可以加工作品。

接下來(lái)需要對(duì)項(xiàng)目作品進(jìn)行裝配，具體來(lái)說(shuō)就是根據(jù)圖紙安裝拓展板和周圍代表孔雀羽毛的LED模塊（如上頁(yè)圖5）。在裝配的過(guò)程中，內(nèi)部的扎孔可以使用在邊緣用安全圖釘扎出輪廓再整體加工的技巧，也特別鼓勵(lì)學(xué)生之間進(jìn)行團(tuán)隊(duì)協(xié)作。

程序改進(jìn)

在項(xiàng)目實(shí)施的早期，學(xué)生通過(guò)掌控板的仿真實(shí)驗(yàn)和真實(shí)體驗(yàn)已經(jīng)初步了解數(shù)字量的控制，接下來(lái)需要控制連接在拓展板上的七盞燈，讓七盞燈從中間到邊緣，像孔雀開屏一樣依次展開，程序如圖6所示。

這種完整的作品還可以作為信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)室里的“自制教具”長(zhǎng)期展示出來(lái)。就像導(dǎo)演去看別人的電影作品的時(shí)候會(huì)忍不住思考鏡頭的剪輯一樣，之后學(xué)生看到一些“漸次亮起”“分時(shí)啟動(dòng)”的現(xiàn)象的時(shí)候，也會(huì)思考其中數(shù)字輸出的控制流程。

教與學(xué)的建議

這個(gè)項(xiàng)目是一個(gè)建模、編程和電子結(jié)合的過(guò)程，預(yù)計(jì)需要三課時(shí)來(lái)完成。但實(shí)際上，如果是動(dòng)手制作，再加上用彩色畫筆繪制孔雀或者重新修改孔雀進(jìn)行二次設(shè)計(jì)，需要的時(shí)間可能更長(zhǎng)。制作的過(guò)程涉及剪刀、安全圖釘（用于扎孔）、膠棒（用于粘紙）、塑料樂(lè)高膠（用于粘接木板和瓦楞紙），這些工具都很安全、環(huán)保，沒(méi)有任何異味，適合集體使用。通過(guò)數(shù)字加工和手工制作的結(jié)合，形成一個(gè)綜合的作品，也與勞動(dòng)教育和綜合實(shí)踐課程進(jìn)行了整合。此外，跟孔雀開屏類似的效果還有“禮花綻放”“小河流淌”這樣的案例，制作作品的外觀，符合小學(xué)生的心理特點(diǎn)，也比較直觀。信息科技實(shí)驗(yàn)是信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的一個(gè)重要的方向，在實(shí)踐的過(guò)程中，既要有科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，又要有技術(shù)的綜合運(yùn)用，還要有項(xiàng)目的多元和師生情感的注入，作為一個(gè)很“美”的信息科技實(shí)驗(yàn)，有必要讓更多的“吉祥孔雀”綻放在信息技術(shù)的課堂中。