面向中学创客教育的教学研究

面向中学创客教育的教学研究

安海燕

天津市和平区职工中等专业学校 天津市 300020

摘要：创客教育是传统课堂教学的有效补充之一，它培养创新型人才的教学模式，得到了越来越多教育工作者的关注。本文在“mBlock+Arduino”平台的基础上，浅析了在中学学段素质拓展课程中开展的创客教育。

关键词：创客教育 mBlock Arduino

1. 创客与创客教育

克里斯·安德森最早提出了“Maker”一词, 中文翻译为创客，他认为“Maker”在未来将会推动经济的迅速崛起。当今社会对“创客”比较普遍的说法是：在兴趣和爱好的基础上，尽力将各式各样的创意转化为现实的创意者。随着近年来全球的快速发展，产生了一种新的教育模式——创客教育，由此创客教育活动席卷全球。创客教育的教育理念是贯穿终身的、囊括全人进步的，旨在培养主体的动手能力、创新能力与分享能力。创客教育的主要学习方式为“创造中学”，在创造的过程中开展学习，可培养各类创新型人才，创客教育的发展为创新式教育的发展开辟了新天地。创客教育注重以学生为中心，在真实的情境中使其手脑并用，以创造为核心，让学生在实践研究中探索和创造，逐步培养其创新精神和创造能力。

2. 创客教育平台

创客教育教学工作的顺利开展，需要与之相关的各类平台的支持，虚拟平台有3D 创意设计 、Scratch创意编程、虚拟机器人等，软硬件相结合的平台有Arduino创意电子、 3D 打印机、智能机器人等，甚至手工DIY、绘画等也可作为创客教育教学的平台。我们需要根据学生的特点以及教学条件来选择适合的创客教育平台，由于 Arduino 的软硬件主要采用开源模式，方便中学生的学习，且 Arduino 价格低廉，适应于课堂的开展，使得创客教育不仅限于课外兴趣班，Arduino 更为简单、快捷，适合中学生迅速开发创意电子产品。

Arduino平台是一种基于开源原则的电子微控制器和编程平台，其软件采用与Ｃ语言相似的编程环境，其硬件主板（单片机）可在软件程序的控制下，通过接收声音、超声波等传感器的信号，来控制风扇、电机、蜂鸣器、LED灯等装置输出相应信号。由于Arduino平台简单、快捷以及开放性等特性，迅速得到了创客们的广泛应用。但对于中学生来说，使用与Ｃ语言相似的编程环境来编程和创作还有些困难，因此，本文选用以搭积木的方式进行编程的软件—mBlock，以Arduino创意电子中的“mBlock”平台为例，研究其在中学创客教育中的应用。

3. 面向中学创客教育的教学研究案例

本研究针对某中学“小创客--玩转开源机器人”中“迷你打地鼠游戏”一课进行教学研究。

1. 教学内容

本文根据教师准备的学习资源及课堂指导，让学生了解并熟悉mBot小车拓展包中的摇杆控制模块的使用，利用RGB彩灯、数码管以及摇杆控制模块设计实现机器人“迷你打地鼠游戏”，进一步熟悉mBlock机器人的拓展功能。

2. 教学目标

1、知识与技能目标：

学生知道mBot机器人资料拓展包中的摇杆控制模块，熟悉七段数码管及RGB彩灯的功能；能够利用编程控制摇杆及彩灯，实现显示“地鼠”及游戏得分的显示。

2、过程与方法目标：

学生通过老师展示教学及课本指导，介绍打地鼠游戏机控制结构的搭建，能够掌握游戏机的组装方法，并掌握游戏脚本的编程过程。

3、情感态度与价值观目标：

对利用mBlock小车进行编程学习产生更加深入的兴趣，利用机器人实现游戏功能，寓教于乐，学生能够增加对机器人学习的兴趣，进一步提高自身的创新能力及计算思维。

3. 教学活动设计

1. 知识学习环节

本课设计一个“迷你打地鼠游戏”。首先给学生呈现几张打地鼠游戏的图片，让学生猜一下是什么游戏，激发学生的学习兴趣，然后鼓励学生探索做一个打地鼠游戏机。在“游戏”的话题中创设情境，引导学生讨论如何实现，引出RGB彩灯、数码管及摇杆电子模块，利用视频及实物讲解它们的功能，并演示如何控制摇杆来“打地鼠”。然后以教师为指导，留出充分的时间让学生体验学习。这个阶段学生明确了小组任务，掌握了理论知识，熟悉了操作方法，为模仿阶段打好基础。

2. 模仿环节

以小组为单位领取项目材料，然后小组成员进行协作探究。教师根据各小组在自主探究学习中遇到的问题，有针对性的进行讲解，加深学生的理解。各小组在反复模仿、不断探索中更加领悟“迷你打地鼠游戏”的工作原理，完成搭建及编程，实现游戏功能。在模仿阶段中，学生逐渐形成创意，为创造阶段做好铺垫。

3. 创造环节

在该阶段，教师启发学生思考：如果我们要实现每打一次地鼠都发出有趣的声音；修改等待的时间，增加游戏难度，这是一个获胜或者失败的音乐，可以怎么实现呢？以小组为单位讨论解决方案，共同进行合作探究、分工协作，实现每次打地鼠获胜或者失败发出不同的、有趣的音乐。教师在学生创作的过程中可适当启发，引导学生运用其特色的创意实现游戏的功能，但不对其创意进行过多干扰，培养学生的创新能力和创新意识，充分发挥学生的创造力。

4. 分享环节

各个小组轮流展示自己的作品，并说明在探究的过程中遇到的问题、结局方法、感悟等。各个小组间可提出问题，共同探讨，优化作品，巩固所学的知识。然后在小组内对每位同学的表现进行评价，各个小组也要根据作品进行互评。最后，教师根据学生的综合表现，以及小组完成作品的情况进行全面的评价，该阶段提高学生的自信心和积极性。

4. 结语

通过研究可看出，Arduino创意电子中的“mBlock”作为创客平台进行教学研究是极具可行性的，它能激发学生的兴趣，培养学生的动手实践能力，提高学生的创造力，并进一步培养学生的团队协作能力。通过运用这个工具，学生能够把虚拟的想法变为客观现实，在创作的过程中体验成功与失败，对他们以后的学习有很大帮助。

大力推进的创客教育其实还在探索阶段，需要发现问题，解决问题。比如教师在教学的过程中既要引导学生进行创新，又不能过多干涉学生的创意，这个度很难把握。为了让学生在创客教育活动中体验快乐，收获创新知识，创客教育者还需要努力前行。

参考文献：

[1]周艳.创客教育在小学教学中的应用研究[J].课程教育研究，2019（19）.

[2]黄凌峰,黄德初.初中创意电子编程类创客教学平台的构建[J].教育信息技术，2017（5）.