基于Micro:bit的创客教育探究

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  我校以“为学生自觉发展的智慧人生奠基”的办学理念为指导,在“雅智”课程体系下,开启“启智”的创客拓展课程,旨在培养学生的创造性思维以及实践操作能力。
  经过前期对各品牌产品的充分了解与分析,将英国广播电视公司(BBC)推出的专为青少年编程教育而设计的微型电脑开发板Micro:bit纳入我校先期拓展课程的主要研究对象。BBC希望,通过Micro:bit促使青少年积极参与到创造性的硬件制作和软件编程中去,锻炼自己的思维。此目标非常符合我校“科创特色”的学校品牌。
  作为主要课程开设对象,作者所在团队对Micro:bit进行了系统学习,并制定了课程开设的各项计划与实施方案。本文就作者前期的调研与切身参与项目开发的过程,对我校开展基于Micro:bit的创客教育阐述研究结果。
  一、为何选择Micro:bit
  青少年编程教育多通过可视化图形编程、编程游戏启蒙等课程来培养学生的创造性思维和计算思维,而硬件的可触摸性(实体感知性)对于激发学生兴趣、帮助学生理解编程、将虚拟世界与现实世界相结合起着非常重要的作用。Micro:bit在硬件方面,开发板支持按键、蓝牙、加速度传感器、音乐、LED阵列等,在软件方面,支持MicroPython、Scratch等多种编程方式。
  与Micro:bit在功能上相似的产品有很多,其中Arduino被誉为在Micro:bit出现以前最适合创客教育的电路板。作者也对Arduino进行了非常细致地体验,但对两者进行比较后,作者选择Micro:bit作为拓展课程的原因有二。
  原因一:硬件优势。
  两者皆是软硬件结合使用的开发工具,经常要进行各种传感器的接线、拔线操作。在教学过程中,反复因为线路插错、插反的问题而得不到正确结果不是课堂上的挑战性问题,误操作导致短路烧坏电路板更会严重干扰课程正常有序进行。另外,课上学生们对教具的使用自由性较大,这使得学生或教师对教具的整理成为一件很繁琐的事情:重新拆卸、归位、检查收纳是否正确、检测模块是否损坏以便不影响下次课堂……这些都是真实课堂所经历但是必须得到解决的问题。Micro:bit把常用的模块都集成在了板子上,很好地避免了繁重的接线、拔线操作。这种集成化的一体板子更适合老师,课堂节奏容易控制,而且也符合此课程的课程目标,使学生把更多的关注点放在硬件效果是否满足程序要求上,既而去不断地思考与调试,来培养、锻炼学生的创造性思维,而不是着眼于繁重的接线上,本末倒置。
  原因二:软件优势。
  Arduino硬件与电脑连接完成后,软件驱动以及编程过程非常复杂。较之于Arduino,Micro:bit在安装使用方面上手就很快,积木图形化的编程非常适合初学编程者,下载过程不用多余設置,而且自身拥有模拟窗口,即使没有硬件也能进行操作。Micro:bit在编程时,可以说是没有软件这个概念的,因为只要输入网址,就可以打开编程界面,插上板子,电脑就会将其自动识别为U盘,然后就可以像搭积木一样,遵循一定的逻辑进行编程。对于我校课程来说,我们着重的是编程思维的培养,而不是工具的具体安装方法。
  综上所述:用于课堂教学,考虑我校课程的课程目标与课程理念,选择基于Micro:bit的创客教育。
  二、Micro:bit课堂的渐进式学习过程
  编程,在青少年眼中复杂、困难,望而退步,他们的脑海中还没有对编程形成正确的概念,就对之抱有恐惧、犹疑的态度。课程的伊始,首先就要帮学生们正确地认识编程,正确地认识青少年编程:图形化的界面,积木式拼接的逻辑关系,还有与代码相结合的主控板和各种传感器,将虚拟与现实完美契合。
  各种传感器是非常吸引学生的,动作传感器、音量传感器、温度传感器等等这些在平时只有感受,而现在可以变成各种可测的数据,会极大地调动学生参与的积极性、降低他们对学习的畏惧。以运用各种传感器为契机,予以编程对其的控制,使编程的思想和理念逐渐内化于学生脑海。学生们将在不断地磨合中意识到,电脑端的每一个看似相同的积木块经过自己深思熟虑地组合后,完美地将心中所想体现到了现实,既而体会到程序不仅仅只存在于电脑中,更呈现在生活中,学生可以切切实实地体会到控制的力量。
  三、探知青少年心理表现
  现代社会、人文、经济的高速发展,社会关系异常复杂,家庭关系亦不稳定、问题频发。青少年正处于个性发展的关键阶段,父母是学生的第一任教师,而不和谐的家庭关系积累在学生心中,使现在众多学生有或轻或重的心理问题,他们或张扬外显、或低调内敛,但都迫切需要一个途径去抒发自己的内心世界,缓解自身压力。
  Micro:bit无论从软件方面还是从硬件方面都很符合两种性格特点的学生。编程适合羞于表达的学生静静思考,硬件适合踊跃的学生去表达创造,在彼此之间的合作配合中可以去相互感染、相互启发,也在实践的过程中将内心的情绪进行纾解与排遣。教师可透过学生的作品知晓学生的心理表现,借以找到合适的方法去教育、指引学生,避免心理问题得不到及时关注而引发不可挽回的局面。
  义务教育阶段,教师工作的核心不在教书,而在育人,我们要通过各种教书的途径去培育一个学生安全地长大成大,而这个途径就要尽可能考虑到培养学生的各个方面。
  四、结论
  Micro:bit虽然相较于其他同系列产品来说起步时间较晚,发展势头却显得尤为强劲。目前,世界多国已将其纳入学校主要创客课程,全国也已有多所学校开展基于Micro:bit的创客教育,且作品成果众多,实践基础强大。我校即将正式实施此项课程计划,将对此课程上逐步完善,努力挖掘、培养学生的创造性思维与逻辑思维,让学生透过学习初步形成自觉发展的样态,为学生开启智慧人生奠定基础、为我国人才计划贡献自己的一份力量!
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