基于開源硬件的區(qū)域創(chuàng)客教育實(shí)踐

朱雪駿

一、創(chuàng)客教育實(shí)施載體選擇

創(chuàng)客教育強(qiáng)調(diào)參與式學(xué)習(xí)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)和任務(wù)驅(qū)動(dòng)式學(xué)習(xí)，意在以生活中的真實(shí)問題為中心，讓學(xué)生在解決問題的過程中提高學(xué)習(xí)能力、提升學(xué)習(xí)興趣。相應(yīng)地，創(chuàng)客教育的載體選擇非常重要。目前，市面上創(chuàng)客教育的硬件設(shè)備種類多樣，教師應(yīng)如何進(jìn)行選擇呢？下文就鎮(zhèn)江市丹徒區(qū)創(chuàng)客教育實(shí)施載體（Arduino開源硬件）的選擇進(jìn)行說明。

第一，從教材出發(fā)。鎮(zhèn)江市丹徒區(qū)（以下簡(jiǎn)稱“我區(qū)”）各小學(xué)目前正在使用的信息技術(shù)教材是由江蘇省鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社出版，由江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究室編著的。其中有關(guān)機(jī)器人教學(xué)內(nèi)容在五年級(jí)下學(xué)期，而教材中的教學(xué)案例就是以開源硬件Arduino 為載體，以xDING軟件為編程軟件的教學(xué)內(nèi)容。

第二，從學(xué)生已有的認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)出發(fā)。五年級(jí)上學(xué)期教學(xué)內(nèi)容為Scratch 編程相關(guān)教學(xué)，下學(xué)期為機(jī)器人相關(guān)內(nèi)容。xDING 和Scratch 這兩款編程軟件的界面大致相同，控件基本一致，并且都是采用積木式搭建圖形化編程方式，學(xué)生在已有的知識(shí)基礎(chǔ)上容易上手。

而選擇開源硬件和Arduino主控板，也正是從這一點(diǎn)出發(fā)?？v觀市面上的各種機(jī)器人設(shè)備，商家大多從利益出發(fā)，把主控板和傳感器封裝在一起，阻斷了學(xué)生已有知識(shí)的延續(xù)。如聲音傳感器，學(xué)生只知道在集成板上感受聲音數(shù)值變化，卻不知如果聲音傳感器壞了，杜邦線該如何與傳感器的信號(hào)針腳相接，什么又是聲音傳感器的電源針腳，為什么不能在程序設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)自己的喜好選擇信號(hào)接口，等等。

二、基于開源硬件的區(qū)域創(chuàng)客教育實(shí)施策略

從各地開展創(chuàng)客教育的現(xiàn)狀來看，多數(shù)地區(qū)地域范圍較廣，鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村學(xué)校與中心城區(qū)學(xué)校在專職教師配備、創(chuàng)客硬件設(shè)施及場(chǎng)地投入等方面差異較大，創(chuàng)客教育發(fā)展不均衡。針對(duì)這種情況，就可以開展以區(qū)域性創(chuàng)客教育教學(xué)為主的研究模式。區(qū)域創(chuàng)客教育教學(xué)的開展不僅能克服經(jīng)費(fèi)和設(shè)備問題，而且能解決信息技術(shù)教師在開展創(chuàng)客教育教學(xué)中的技術(shù)難題。在區(qū)域名師工作室或教師發(fā)展中心的牽頭和組織下，以教師創(chuàng)客課堂教學(xué)大比拼及學(xué)生項(xiàng)目化創(chuàng)客素養(yǎng)大賽為推廣形式，切實(shí)提升區(qū)域師生的創(chuàng)客水平。

（一）搭建區(qū)域創(chuàng)客教育基地

學(xué)生只有在動(dòng)手實(shí)踐中才能發(fā)展創(chuàng)新意識(shí)和提高創(chuàng)作能力。因此，開展區(qū)域創(chuàng)客教育，建立共享基地，是創(chuàng)客教育實(shí)施的重要任務(wù)。開源硬件從教材出發(fā)，以學(xué)生的已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以Arduino 主控板和傳感器為載體，不僅為區(qū)域創(chuàng)客教育提供了設(shè)備保障，也為薄弱學(xué)校開展創(chuàng)客教育提供了支持。

我區(qū)在建立區(qū)域創(chuàng)客的過程中，以區(qū)教師發(fā)展中心和“熊善軍名師工作室”為引領(lǐng)，以學(xué)科研訓(xùn)員為中心，籌建創(chuàng)客基地，集中采購了聲音傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、超聲波傳感器、碰撞傳感器、全彩LED 燈光模塊、無線藍(lán)牙模塊、機(jī)器人小車、電機(jī)、舵機(jī)、杜邦線等20 套設(shè)備。同時(shí)把所有設(shè)備的名稱、價(jià)格、參數(shù)、購買鏈接等以清單式表格推薦給區(qū)域內(nèi)各學(xué)校，并要求學(xué)校自籌3～5 套。通過集中購買與校級(jí)自籌的方式，形成區(qū)域共同體。這不僅有利于區(qū)域創(chuàng)客教育的開展，還能減輕學(xué)校自購設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壓力。

（二）組建區(qū)域創(chuàng)客教育團(tuán)隊(duì)

優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)是實(shí)現(xiàn)技術(shù)支持的重要保障。在實(shí)施過程中，應(yīng)以名師工作室或教師發(fā)展中心為引領(lǐng)，以特級(jí)教師、骨干教師及學(xué)科帶頭人為中堅(jiān)力量，以一線信息技術(shù)教師為成員，組建優(yōu)秀的創(chuàng)客教育團(tuán)隊(duì)。

創(chuàng)客教育團(tuán)隊(duì)的組建除了為開展區(qū)域創(chuàng)客教育提供技術(shù)支撐，更要發(fā)揮其有效的示范引領(lǐng)及推動(dòng)作用。為了加速推進(jìn)區(qū)域創(chuàng)客教育的步伐，團(tuán)隊(duì)定期和不定期對(duì)全體一線信息技術(shù)教師進(jìn)行主題創(chuàng)客培訓(xùn)。培訓(xùn)內(nèi)容重點(diǎn)以創(chuàng)客新理念、創(chuàng)客新技術(shù)、創(chuàng)客實(shí)際問題解決等為主，真正從把創(chuàng)客教育新理念新技術(shù)與教育教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合。我區(qū)自2019 年以來分別開展了“把握綱要精神，用好信息教材”“開源硬件與xDING”“3D 建模基礎(chǔ)”“基于開源硬件的區(qū)域創(chuàng)客教育實(shí)踐研究”等相關(guān)培訓(xùn)。

（三）構(gòu)建區(qū)域創(chuàng)客教育項(xiàng)目

創(chuàng)客教育項(xiàng)目的構(gòu)建是實(shí)施區(qū)域創(chuàng)客教育的關(guān)鍵所在，區(qū)域項(xiàng)目更是引領(lǐng)區(qū)域創(chuàng)客教育發(fā)展的火車頭。構(gòu)建區(qū)域創(chuàng)客教育項(xiàng)目須遵循學(xué)生對(duì)創(chuàng)客知識(shí)和技能的零沖突，遵循學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，遵循創(chuàng)客項(xiàng)目的科學(xué)性和實(shí)用性，遵循創(chuàng)客項(xiàng)目難度的遞進(jìn)化。

基于以上考慮，我區(qū)把開展的區(qū)域創(chuàng)客教育項(xiàng)目系列化為一年一屆的信息科學(xué)學(xué)科素養(yǎng)大賽（如2020 年的創(chuàng)客作品展示與創(chuàng)客現(xiàn)場(chǎng)程序設(shè)計(jì)大賽、2021 年的3D 創(chuàng)客與創(chuàng)意編程大賽、2022 年的3D 創(chuàng)意與Arduino 開源融合大賽）。我區(qū)以項(xiàng)目化創(chuàng)客比賽為抓手，推進(jìn)區(qū)域創(chuàng)客教育的穩(wěn)步落實(shí)。

（四）創(chuàng)建區(qū)域創(chuàng)客教育平臺(tái)

區(qū)域共享平臺(tái)為各位創(chuàng)客者提供成果共享和交流的空間。為了延續(xù)這種共享形式，我區(qū)充分借助網(wǎng)絡(luò)研修平臺(tái)、“宜人信步”微信公眾號(hào)等，搭建集作品介紹、技術(shù)分析、編程思路、作品評(píng)價(jià)為一體的開放式創(chuàng)客教育平臺(tái)，以多元化的校校共享、師師共享、生生共享、師生共享，進(jìn)一步提升區(qū)域創(chuàng)客教育的品質(zhì)，宣傳我區(qū)開展區(qū)域創(chuàng)客教育的成果。