基于Micro:bit互動(dòng)技術(shù)的創(chuàng)客教育課堂教學(xué)模式

劉海武

[摘? ?要]在小學(xué)階段開展惠及全體學(xué)生普通課堂的創(chuàng)客教育，可通過(guò)信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)，以Micro：bit創(chuàng)客課程為依托，借助互動(dòng)技術(shù)，以范例為學(xué)習(xí)支架，通過(guò)范例展示分析、模仿制作，進(jìn)行作品功能的多維創(chuàng)新擴(kuò)展、分享與交流，培養(yǎng)小學(xué)生的創(chuàng)新能力。

[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng);Micro：bit;創(chuàng)客教育;小學(xué)生;創(chuàng)新能力

教育部發(fā)布的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中提出：“積極探索創(chuàng)客教育模式，著力提升學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。[1]”目前，我國(guó)開展創(chuàng)客教育的中小學(xué)，大多是通過(guò)創(chuàng)建創(chuàng)客空間實(shí)施，面向有興趣的少數(shù)學(xué)生。為了使創(chuàng)客教育惠及更多學(xué)生，筆者嘗試了在小學(xué)信息技術(shù)課堂上開展基于Micro：bit互動(dòng)技術(shù)的創(chuàng)客教育模式。

一、基于Micro：bit的互動(dòng)技術(shù)

Micro：bit是一款面向青少年編程教育，由英國(guó)廣播電視公司（BBC）開發(fā)設(shè)計(jì)的微型電腦開發(fā)板，是目前世界上最小巧的一款開發(fā)板。“麻雀雖小，五臟俱全”，在Micro：bit板上，加速度計(jì)、電子羅盤、藍(lán)牙、按鈕、LED點(diǎn)陣等一應(yīng)俱全。該板采用Micro USB口供電，底部還有多個(gè)環(huán)孔連接器，可用于控制外接設(shè)備。此外，BBC還提供了在線圖形化編程網(wǎng)站（https：//makecode.microbit.org/），下載由編程愛好者用Python或Javascript等語(yǔ)言編寫的程序到Micro：bit板上，就能立即觀看效果。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指通過(guò)物與物或人的泛在連接而實(shí)現(xiàn)的信息交互技術(shù)。本文所指的互動(dòng)技術(shù)是基于Micro：bit板與計(jì)算機(jī)，通過(guò)建立在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之上的物物相連而達(dá)到的人機(jī)信息交互、機(jī)機(jī)信息傳遞等技術(shù)。在小學(xué)階段，通過(guò)Micro：bit校本創(chuàng)客課程的實(shí)施，開展基于互動(dòng)技術(shù)的學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，可以激發(fā)學(xué)生的探究興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

二、基于Micro：bit互動(dòng)技術(shù)的

創(chuàng)客教育課堂教學(xué)設(shè)計(jì)模型

創(chuàng)客教育是指向?qū)W生創(chuàng)造力培養(yǎng)的教育?；贛icro：bit互動(dòng)技術(shù)的創(chuàng)客教育課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，需要處理好創(chuàng)造力培養(yǎng)與基礎(chǔ)知識(shí)和技能、開放性作品生成與課堂設(shè)計(jì)之間的關(guān)系。

1.創(chuàng)造力培養(yǎng)與基礎(chǔ)知識(shí)和技能的關(guān)系

有觀點(diǎn)認(rèn)為，隨著所學(xué)知識(shí)和技能的增多，人的創(chuàng)造力呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)。如在傳統(tǒng)教育背景下，傳授知識(shí)多、教學(xué)進(jìn)度快、作業(yè)練習(xí)多，久而久之，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、好奇心和自信心會(huì)被消磨殆盡，創(chuàng)造力也無(wú)從談起。但是，如果使知識(shí)與技能的學(xué)習(xí)建立在認(rèn)知理解的基礎(chǔ)上，就能促進(jìn)學(xué)生“主動(dòng)思考、探索、解惑的過(guò)程，而不是被動(dòng)吸納的過(guò)程[2]”，學(xué)生個(gè)體對(duì)所學(xué)知識(shí)與技能產(chǎn)生“知識(shí)建構(gòu)”，學(xué)生群體則形成知識(shí)與技能的學(xué)習(xí)共同體，在課堂教學(xué)中，通過(guò)教師與個(gè)體、個(gè)體與個(gè)體之間的思維互動(dòng)，為創(chuàng)造力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

2.課堂的開放性生成與結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的關(guān)系

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)需要開放性環(huán)境的支持。基于支架的課堂學(xué)習(xí)需要更多開放性環(huán)境的設(shè)計(jì)。一方面，可通過(guò)教師對(duì)問(wèn)題空間的開放性引導(dǎo)，在交流與思維碰撞中促進(jìn)學(xué)習(xí)共同體的建立;另一方面，可通過(guò)教師對(duì)問(wèn)題的開放性設(shè)計(jì)，引發(fā)基于范例的多維度開放性生成的思考與實(shí)踐。由此，筆者總結(jié)了基于范例支架的面向Micro：bit的創(chuàng)客教育課堂教學(xué)新模式（見圖1）。

Micro：bit是一種編程語(yǔ)言，適合采取基于范例的支架教學(xué)方式。在課堂上，可以從范例展示和功能分析開始，幫助學(xué)生在理解程序功能的基礎(chǔ)上形成程序搭建的思路，并通過(guò)模仿制作進(jìn)行應(yīng)用層面的實(shí)踐。多維擴(kuò)展則是深入運(yùn)用，教師通過(guò)問(wèn)題引發(fā)學(xué)生開放性的思考，師生可共同即興應(yīng)對(duì)，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

三、基于Micro：bit互動(dòng)技術(shù)的

創(chuàng)客教育課堂教學(xué)分析

1.基于范例的展示分析

范例的展示與功能分析是學(xué)生模仿制作的前提。教師先向?qū)W生展示范例，學(xué)生通過(guò)觀看、體驗(yàn)、交流、分享等了解其功能、規(guī)律和設(shè)計(jì)方法，全面了解需要掌握的知識(shí)和技能。

（1）通過(guò)范例提問(wèn)提高學(xué)生的探究興趣?，F(xiàn)實(shí)與虛擬都可依靠互動(dòng)技術(shù)在Micro：bit編程環(huán)境下得以實(shí)現(xiàn)，使課堂教學(xué)探究更具吸引力和趣味性。以“LED燈光秀”一課為例（見圖2），教師先讓學(xué)生說(shuō)說(shuō)生活中看到的燈光秀，接著展示自己用Micro：bit板制作的燈光秀程序，并讓學(xué)生描述LED燈的顯示規(guī)律。這一導(dǎo)入過(guò)程既讓學(xué)生明確了本節(jié)課的設(shè)計(jì)任務(wù)，也使生活中的真實(shí)現(xiàn)象在課堂上得以實(shí)現(xiàn)，激發(fā)了學(xué)生探究的興趣和欲望。

（2）通過(guò)范例觀察與討論促進(jìn)學(xué)生分析能力提升。在范例教學(xué)中，師生都可能陷入模仿的誤區(qū)：教師可能忽略幫助學(xué)生分析的過(guò)程，學(xué)生可能只是簡(jiǎn)單拖動(dòng)模塊而忽略思考的過(guò)程。學(xué)生如果缺乏對(duì)范例功能的深入分析與理解，即使很好地完成了范例作品，也不知其所以然。為此，教師要把重點(diǎn)放在對(duì)范例的“研”上。如“LED燈光秀”一課，完成范例展示后，教師立即提問(wèn)：“LED燈顯示的規(guī)律是什么？”學(xué)生就會(huì)對(duì)觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行思考并總結(jié)規(guī)律：第一行LED燈從左邊第一個(gè)開始亮，然后依次第二個(gè)、第三個(gè)……第二行依此類推。教師又問(wèn)：“第一行依次點(diǎn)亮LED燈是如何實(shí)現(xiàn)的？”學(xué)生回憶學(xué)過(guò)的知識(shí)后回答：以橫縱坐標(biāo)定位置，依次點(diǎn)亮坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的LED燈。教師追問(wèn)：“要實(shí)現(xiàn)每行依次點(diǎn)亮應(yīng)該如何設(shè)計(jì)？”學(xué)生小組討論，小組代表回答。有的說(shuō)可以依次點(diǎn)亮每一個(gè)LED燈，但程序模塊太長(zhǎng);有的說(shuō)可以引進(jìn)循環(huán)，但要考慮依次取位和跳行……學(xué)生在由淺入深的問(wèn)題引導(dǎo)下，通過(guò)觀察、討論、交流、師生互動(dòng)等對(duì)設(shè)計(jì)程序進(jìn)行了全面深入的思考，提升了分析能力。

2.模仿制作

模仿制作應(yīng)建立在范例功能分析的基礎(chǔ)上，是學(xué)生獲取知識(shí)與技能的重要手段，也會(huì)激發(fā)學(xué)生一些創(chuàng)作靈感。為此，教師不僅要觀察學(xué)生實(shí)踐中的技術(shù)問(wèn)題，更要發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)程序理解層面的問(wèn)題，通過(guò)問(wèn)題反饋、小組合作、教師引導(dǎo)等方法予以解決。此外，教師還需關(guān)注學(xué)生作品中的生成，并把這些作為引發(fā)課堂更多可能性的開放性生成資源，幫助學(xué)生打開創(chuàng)作思維的空間。例如，為解決LED燈的定位，學(xué)生創(chuàng)建了行變量“X”和列變量“Y”，使“X”“Y”的值從0～4逐一變化，并在內(nèi)循環(huán)中搭建（X，Y）二維坐標(biāo)來(lái)控制LED燈的點(diǎn)亮與熄滅，但也有學(xué)生設(shè)置的內(nèi)循環(huán)體坐標(biāo)為（Y，X）。兩種燈光變化，一種從行開始，一種從列開始，所產(chǎn)生的效果截然不同。學(xué)生通過(guò)反復(fù)實(shí)踐觀察，基本都能找出問(wèn)題所在。

3.多維拓展

創(chuàng)造力研究專家基思·索耶提出，創(chuàng)造性學(xué)習(xí)需要某種程度上的開放、彈性與即興[3]，多維拓展正是體現(xiàn)這種開放、彈性和即興的重要環(huán)節(jié)。

多維拓展的核心任務(wù)是在學(xué)生完成范例的基礎(chǔ)上，通過(guò)教師設(shè)計(jì)的基于范例的開放性問(wèn)題或教師在學(xué)生完成范例過(guò)程中所捕捉到的個(gè)性化思維的火花，為學(xué)生提供充分的作品創(chuàng)新空間，通常表現(xiàn)為教學(xué)中的“即興應(yīng)答”。如“游戲制作——太空大戰(zhàn)”一課，范例功能是：按下A鍵控制子彈左移，按下B鍵控制子彈右移，同時(shí)按下A+B鍵則發(fā)射子彈，“外星人”則在最上方左右來(lái)回移動(dòng)。學(xué)生完成范例后進(jìn)行作品展示。教師提問(wèn)：“你還能為太空大戰(zhàn)增加更多的其他功能，使游戲更加刺激嗎？”學(xué)生在小組內(nèi)熱烈討論后提出了很多設(shè)想，如給程序添加背景音樂(lè)，給子彈設(shè)置更快速度，添加變量統(tǒng)計(jì)摧毀外星人的數(shù)量，設(shè)定比賽時(shí)間看看誰(shuí)打敗的外星人數(shù)量多等。

這一環(huán)節(jié)的教學(xué)還可以“基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)”為設(shè)計(jì)范式，即讓學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)與技能的迭代組合重新設(shè)計(jì)，從而生成新的創(chuàng)意作品。例如，在講解了“光控?zé)簟饩€傳感器”和“聲控?zé)簟曇魝鞲衅鳌敝?，在不提供任何范例的情況下，教師提出了“智能聲、光控?zé)簟钡脑O(shè)計(jì)任務(wù)。學(xué)生回顧已學(xué)過(guò)的聲控即響度控制和光控即能見度控制的相關(guān)知識(shí)，并推斷出這是一個(gè)“同時(shí)滿足兩個(gè)條件實(shí)現(xiàn)LED燈亮和滅”的設(shè)計(jì)任務(wù)。學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行迭代重組，提出了新的設(shè)計(jì)方案及完成方案所需要的條件，經(jīng)歷了個(gè)體和群體之間的“實(shí)踐展示—反思質(zhì)疑—再實(shí)踐展示—再反思質(zhì)疑”的反復(fù)試驗(yàn)過(guò)程，始終都在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題并解決問(wèn)題的動(dòng)態(tài)探究之中。他們?cè)谌∩岷蛢?yōu)化及創(chuàng)新中尋找平衡與挑戰(zhàn)，逐步完成向抽象邏輯思維的過(guò)渡。

4.交流分享

交流分享是重要的學(xué)習(xí)活動(dòng)，它不限于課堂，可衍生到課外、網(wǎng)絡(luò)等，可促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)與技能的深刻理解并激發(fā)創(chuàng)意靈感。

交流分享的方式可分為三種。一是小組作品交流和改進(jìn)。這種方式直觀明顯、效果顯著，學(xué)生在組內(nèi)通過(guò)作品展示、交流獲得靈感，從而不斷優(yōu)化作品。二是班級(jí)內(nèi)交流分享。由小組推薦或教師指定的方式參與作品分享與交流，主要闡述作品的功能實(shí)現(xiàn)、創(chuàng)意、問(wèn)題解決的方法和途徑等，這種方式能促進(jìn)學(xué)生客觀評(píng)價(jià)作品的能力并激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)意。三是基于網(wǎng)絡(luò)交流分享。學(xué)生可以上傳自己的程序供全世界的愛好者欣賞交流，也能從網(wǎng)上學(xué)習(xí)他人的優(yōu)秀作品并產(chǎn)生創(chuàng)意靈感，促進(jìn)新作品的生成。交流分享就是智慧的碰撞，能幫助學(xué)生開闊眼界，提高創(chuàng)造力。

以上基于Micro：bit的創(chuàng)客教學(xué)只是一個(gè)例子，教師還要在實(shí)踐中不斷探索適當(dāng)?shù)沫h(huán)境和方式方法，開發(fā)更多惠及全體學(xué)生的創(chuàng)客教育模式。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)教育部.教育信息化“十三五”規(guī)劃[EB/OL].http：//www.ict.edu.cn/laws/new/n20160617_34574.shtml.

[2]Anna Craft.創(chuàng)造力和教育的未來(lái)：數(shù)字時(shí)代的學(xué)習(xí)[M].張恒升，譯.上海：華東師范大學(xué)出版社，2013：11.

[3]程佳銘，任友群，李馨.創(chuàng)造力教育：從授受主義到有結(jié)構(gòu)的即興教學(xué)——訪談知名創(chuàng)造力研究專家基思·索耶博士[J].中國(guó)電化教育，2012（1）：1.

（責(zé)任編輯? ?郭向和）