基于Micro-bit互动技术的创客教育课堂教学模式优秀获奖科研论文

基于Micro:bit互动技术的创客教育课堂教学模式优秀获奖科研论文

[摘

要]在小学阶段开展惠及全体学生普通课堂的创客教育，可通过信息技术学科教学，以Micro：bit创客课程为依托，借助互动技术，以范例为学习支架，通过范例展示分析、模仿制作，进行作品功能的多维创新扩展、分享与交流，培养小学生的创新能力。

[关键词]物联网;Micro：bit;创客教育;小学生;创新能力

教育部发布的《教育信息化“十三五”规划》中提出：“积极探索创客教育模式，着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力。[1]”目前，我国开展创客教育的中小学，大多是通过创建创客空间实施，面向有兴趣的少数学生。为了使创客教育惠及更多学生，笔者尝试了在小学信息技术课堂上开展基于Micro：bit互动技术的创客教育模式。

一、基于Micro：bit的互动技术

Micro：bit是一款面向青少年编程教育，由英国广播电视公司（BBC）开发设计的微型电脑开发板，是目前世界上最小巧的一款开发板。“麻雀虽小，五脏俱全”，在Micro：bit板上，加速度计、电子罗盘、蓝牙、按钮、LED点阵等一应俱全。该板采用MicroUSB口供电，底部还有多个环孔连接器，可用于控制外接设备。此外，BBC还提供了在线图形化编程网站（https：///），下载由编程爱好者用Python或Javascript等语言编写的程序到Micro：bit板上，就能立即观看效果。

物联网技术是指通过物与物或人的泛在连接而实现的信息交互技术。本文所指的互动技术是基于Micro：bit板与计算机，通過建立在物联网技术之上的物物相连而达到的人机信息交互、机机信息传递等技术。在小学阶段，通过Micro：bit校本创客课程的实施，开展基于互动技术的学生创新能力培养，可以激发学生的探究兴趣，培养学生的创新意识和创新能力。

二、基于Micro：bit互动技术的

创客教育课堂教学设计模型

创客教育是指向学生创造力培养的教育。基于Micro：bit互动技术的创客教育课堂教学设计，需要处理好创造力培养与基础知识和技能、开放性作品生成与课堂设计之间的关系。

1.创造力培养与基础知识和技能的关系

有观点认为，随着所学知识和技能的增多，人的创造力呈现递减趋势。如在传统教育背景下，传授知识多、教学进度快、作业练习多，久而久之，学生的学习兴趣、好奇心和自信心会被消磨殆尽，创造力也无从谈起。但是，如果使知识与技能的学习建立在认知理解的基础上，就能促进学生“主动思考、探索、解惑的过程，而不是被动吸纳的过程[2]”，学生个体对所学知识与技能产生“知识建构”，学生群体则形成知识与技能的学习共同体，在课堂教学中，通过教师与个体、个体与个体之间的思维互动，为创造力的培养奠定基础。

2.课堂的开放性生成与结构化设计的关系

创新能力的培养需要开放性环境的支持。基于支架的课堂学习需要更多开放性环境的设计。一方面，可通过教师对问题空间的开放性引导，在交流与思维碰撞中促进学习共同体的建立;另一方面，可通过教师对问题的开放性设计，引发基于范例的多维度开放性生成的思考与实践。由此，笔者总结了基于范例支架的面向Micro：bit的创客教育课堂教学新模式（见图1）。

Micro：bit是一种编程语言，适合采取基于范例的支架教学方式。在课堂上，可以从范例展示和功能分析开始，帮助学生在理解程序功能的基础上形成程序搭建的思路，并通过模仿制作进行应用层面的实践。多维扩展则是深入运用，教师通过问题引发学生开放性的思考，师生可共同即兴应对，从而激发学生的创新思维。

三、基于Micro：bit互动技术的

创客教育课堂教学分析

1.基于范例的展示分析

范例的展示与功能分析是学生模仿制作的前提。教师先向学生展示范例，学生通过观看、体验、交流、分享等了解其功能、规律和设计方法，全面了解需要掌握的知识和技能。

（1）通过范例提问提高学生的探究兴趣。现实与虚拟都可依靠互动技术在Micro：bit编程环境下得以实现，使课堂教学探究更具吸引力和趣味性。以“LED灯光秀”一课为例（见图2），教师先让学生说说生活中看到的灯光秀，接着展示自己用Micro：bit板制作的灯光秀程序，并让学生描述LED灯的显示规律。这一导入过程既让学生明确了本节课的设计任务，也使生活中的真实现象在课堂上得以实现，激发了学生探究的兴趣和欲望。

（2）通过范例观察与讨论促进学生分析能力提升。在范例教学中，师生都可能陷入模仿的误区：教师可能忽略帮助学生分析的过程，学生可能只是简单拖动模块而忽略思考的过程。学生如果缺乏对范例功能的深入分析与理解，即使很好地完成了范例作品，也不知其所以然。为此，教师要把重点放在对范例的“研”上。如“LED灯光秀”一课，完成范例展示后，教师立即提问：“LED灯显示的规律是什么？”学生就会对观察到的现象进行思考并总结规律：第一行LED灯从左边第一个开始亮，然后依次第二个、第三个……第二行依此类推。教师又问：“第一行依次点亮LED灯是如何实现的？”学生回忆学过的知识后回答：以横纵坐标定位置，依次点亮坐标对应的LED灯。教师追问：“要实现每行依次点亮应该如何设计？”学生小组讨论，小组代表回答。有的说可以依次点亮每一个LED灯，但程序模块太长;有的说可以引进循环，但要考虑依次取位和跳行……学生在由浅入深的问题引导下，通过观察、讨论、交流、师生互动等对设计程序进行了全面深入的思考，提升了分析能力。

2.模仿制作

模仿制作应建立在范例功能分析的基础上，是学生获取知识与技能的重要手段，也会激发学生一些创作灵感。为此，教师不仅要观察学生实践中的技术问题，更要发现学生对程序理解层面的问题，通过问题反馈、小组合作、教师引导等方法予以解决。此外，教师还需关注学生作品中的生成，并把这些作为引发课堂更多可能性的开放性生成资源，帮助学生打开创作思维的空间。例如，为解决LED灯的定位，学生创建了行变量“X”和列变量“Y”，使“X”“Y”的值从0～4逐一变化，并在内循环中搭建（X，Y）二维坐标来控制LED灯的点亮与熄灭，但也有学生设置的内循环体坐标为（Y，X）。两种灯光变化，一种从行开始，一种从列开始，所产生的效果截然不同。学生通过反复实践观察，基本都能找出问题所在。

3.多维拓展

创造力研究专家基思·索耶提出，创造性学习需要某种程度上的开放、弹性与即兴[3]，多维拓展正是体现这种开放、弹性和即兴的重要环节。

多维拓展的核心任务是在学生完成范例的基础上，通过教师设计的基于范例的开放性问题或教师在学生完成范例过程中所捕捉到的个性化思维的火花，为学生提供充分的作品创新空间，通常表现为教学中的“即兴应答”。如“游戏制作——太空大战”一课，范例功能是：按下A键控制子弹左移，按下B键控制子弹右移，同时按下A+B键则发射子弹，“外星人”则在最上方左右来回移动。学生完成范例后进行作品展示。教师提问：“你还能为太空大战增加更多的其他功能，使游戏更加刺激吗？”学生在小组内热烈讨论后提出了很多设想，如给程序添加背景音乐，给子弹设置更快速度，添加变量统计摧毁外星人的数量，设定比賽时间看看谁打败的外星人数量多等。

这一环节的教学还可以“基于设计的学习”为设计范式，即让学生利用所学知识与技能的迭代组合重新设计，从而生成新的创意作品。例如，在讲解了“光控灯——光线传感器”和“声控灯——声音传感器”之后，在不提供任何范例的情况下，教师提出了“智能声、光控灯”的设计任务。学生回顾已学过的声控即响度控制和光控即能见度控制的相关知识，并推断出这是一个“同时满足两个条件实现LED灯亮和灭”的设计任务。学生对所学知识进行迭代重组，提出了新的设计方案及完成方案所需要的条件，经历了个体和群体之间的“实践展示—反思质疑—再实践展示—再反思质疑”的反复试验过程，始终都在发现问题、分析问题并解决问题的动态探究之中。他们在取舍和优化及创新中寻找平衡与挑战，逐步完成向抽象逻辑思维的过渡。

4.交流分享

交流分享是重要的学习活动，它不限于课堂，可衍生到课外、网络等，可促进学生对所学知识与技能的深刻理解并激发创意灵感。

交流分享的方式可分为三种。一是小组作品交流和改进。这种方式直观明显、效果显著，学生在组内通过作品展示、交流获得灵感，从而不断优化作品。二是班级内交流分享。由小组推荐或教师指定的方式参与作品分享与交流，主要阐述作品的功能实现、创意、问题解决的方法和途径等，这种方式能促进学