李哲等

如今，孩子們玩的很多玩具都使用了數(shù)字技術，如遙控飛機、電動汽車，但實際上孩子們僅僅是使用這些數(shù)碼玩具在娛樂，而幾乎沒有接觸制造數(shù)碼玩具的機會。因此，有必要從孩子的好奇心開始，讓孩子們逐步接觸數(shù)碼玩具的原理，甚至讓他們能夠做出富有創(chuàng)意的玩具。在英國的初等教育課程中設置有“Design and Technology”課，美國2012年已經(jīng)推出今后4年內(nèi)在千所大學設置數(shù)字應用設備工作室，加強數(shù)字化實踐制作教育，美國麻省理工大學開發(fā)了面向兒童的編程語言“Scratch”和數(shù)碼玩具“Cricket”，可以讓孩子們自由發(fā)揮想象力，在學習編程語言的同時可以逐步理解電流、傳感器等知識，寓教于樂。另外，在全世界展開的OLPC（One Laptop per Child）計劃就是采用一人一臺筆記本的教學模式，分組作業(yè)協(xié)同學習，可以增進孩子們的協(xié)作能力和動手能力。

而與此相對，日本的中小學教育現(xiàn)場其實多采用模擬玩具，如動物或者卡通人物的模型、積木等。并且，在課堂教育上多摒棄以玩具或者模型進行教育的形態(tài)，仍然以書本知識為主，即便是涉及動手實踐的課程，如理科、畫圖工作、社會等課堂上也很難見到數(shù)字化類的教學內(nèi)容。因此，近年來日本比較注重從義務教育開始導入ICT教育內(nèi)容，“未來學?！表椖恐芯屯度刖揞~資金全面更新學校的軟硬件設備，以追趕發(fā)達國家的數(shù)字化教學水平。在這種趨勢下，大阪大學、CAMP開發(fā)中心等多個研究機構都在面對中小學生展開技術實踐教育，不斷在教育的第一線嘗試新的教學設備，讓數(shù)碼玩具逐漸走入中小學教育中。筆者有幸隨同大阪大學森老師一起深入中小學校，和孩子們一起動手學習和制作屬于自己的數(shù)碼玩具，給玩具注入新的生命力。

數(shù)碼玩具走入小學

由于日本的中小學教學課程都必須遵循文部省規(guī)定的教學標準，很難在理科等課堂上采用數(shù)碼玩具進行教學，因此多數(shù)只能利用學校設置的自由學習課堂，如綜合學習時間，每周數(shù)小時左右，基本上都由任課教師自己安排內(nèi)容。為培養(yǎng)孩子們更為廣泛的學習興趣，日本奈良女子大學附屬小學專門設置了自由學習課堂，可以根據(jù)孩子和家長的要求適當安排既定教材和課程之外的內(nèi)容。該校與大阪大學人間科學研究科教育技術研究室長期進行合作，設置有別具特色的數(shù)碼玩具實踐課。比如，作為計算機入門環(huán)節(jié)，通過教授孩子們編程語言“Scratch”，讓孩子們逐步學習繪制和控制各類動畫角色?！癝cratch”的可視化編程界面讓孩子們很快就能明白程序各部分的需要控制的內(nèi)容，非常興奮地自由發(fā)揮，如讓卡通貓邊走邊叫，讓小汽車前進后退等。在室外實踐課上，孩子還可以拿著筆記本電腦給風景人物拍照，然后以此為素材自己編寫一段小故事，制作數(shù)碼動畫，和大家一起分享?？梢暬幊陶Z言“Scratch”還可以利用一些周邊硬件，如聲光傳感器、觸摸傳感器等來進行交互控制，可以讓孩子們直觀地理解程序中條件語句、循環(huán)語句等基本概念，能夠激發(fā)孩子們對計算機設備的好奇心。

除“Scratch”外，實踐課堂上還使用數(shù)碼玩具“Cricket”讓孩子們動手制作。該課程首先會向孩子們展示數(shù)碼玩具的各種模型和基本原理，如簡單的電流線路、聲音控制、LED控制等原理，然后讓孩子們嘗試用可視化的編程界面向數(shù)碼玩具“Cricket”發(fā)出指令，直觀地理解程序的原理和流程的差異。Cricket的編程界面類似“Scratch”，在簡單解釋操作方法之后，基本上所有的孩子們都能動手操作，制作出一些可順利運行的小程序?！癈ricket”其實是一個嵌入式的程序化微型電腦，內(nèi)部的芯片可以存儲一定的指令，控制外部設備，如馬達、聲光傳感器、LED、擴音器、控制開關、數(shù)字顯示屏等。

僅僅Scratch編程和控制Cricket對于孩子們來說還是比較枯燥的，所以其后大量添加諸多外圍玩具，如樂高玩具、積木、羽毛、橡皮筋、紐扣、紙板、毛線等，讓孩子們自由發(fā)揮想象力，制造出屬于自己的獨一無二的玩具。在課堂上讓三四個孩子為一組，先頭腦風暴一下，討論想要制作的玩具，設計玩具的外觀圖紙和程序流程圖，再和其他小組交流意見探討制作的可能性、重難點，之后開始實際制作。制作完畢之后進行中期發(fā)表總結，展示小組制作的成果，如果制作失敗或者未能完成計劃，則重新修改設計，再投入實際制作，最后進行總結發(fā)表大會，逐一展示自己制作的玩具，并提交研究報告總結制作過程的優(yōu)缺點和經(jīng)驗教訓。

有意思的是，很多小組剛開始胃口很大，要實現(xiàn)很強大的數(shù)碼玩具，如類似變形金剛、自動掃除機、飛機、電子狗之類的，結果是難度過大，外形姑且不論，基本的行動都未能實現(xiàn)，在編程中出現(xiàn)了諸多問題。在中期發(fā)表時大家就發(fā)現(xiàn)，其實計劃與能力密切相關，要想實現(xiàn)理想中的玩具是需要付出很多努力的。實踐制作中出現(xiàn)的困難極大刺激了孩子們的好奇心，有的孩子去圖書館查詢資料，有的孩子上網(wǎng)搜索求助，有的孩子拉著家長一起參與制作，甚至回家之后繼續(xù)加工完善。

在中期發(fā)表和最后的總結發(fā)表中，孩子們可以熟練掌握電子黑板的使用方法，利用觸摸屏和電子手寫筆，在電子黑板上標記出自己設計的特點，各個小組派出代表向大家介紹自己的玩具，互相之間積極提問，在良好的小組協(xié)作和互教互學中掌握編程和制作的原理。

數(shù)碼玩具的簡化

為了彌補課堂時間不足和教室空間的限制，數(shù)碼玩具的許多實踐改在課外時間進行，如利用放學后的俱樂部訓練時間，征集自愿學生，采用周末時間，利用學校周邊的公民會館和志愿者機構。通過實際的教學環(huán)節(jié)讓家長和學校的教師理解這類玩具的教育作用，通過多年的努力和研究實踐，尤其是在小學生的計算機程序學習、電流和聲光控制方面足見成效。

根據(jù)森老師的研究實踐證明，要掌握Scratch或Cricket，并且能夠做出比較有意思的數(shù)碼玩具，對于小學生至少需要400分鐘以上的教學實踐時間，而且Cricket、樂高等設備價格不菲，并不是每個家庭都愿意購買。所以現(xiàn)實情況就是，雖然數(shù)碼玩具的制作已經(jīng)被證明對兒童教育非常有效，但如此長的教學時間和高額的費用導致這類數(shù)碼玩具推廣困難。因此，森老師研究開發(fā)了一套“可程序化的電池”，作為主體的“電池”是一個集成芯片，只需要兩節(jié)5號電池即可驅動，通過按鈕控制馬達和聲光的頻率，然后讓其儲存在臨時內(nèi)存中，再次確定時即可回放指令。這樣簡化之后的數(shù)碼玩具，無需非常復雜的編程和教學，也可以控制鬧鐘、數(shù)字顯示屏、小火車、LED、馬達等等。只需要解釋每個按鈕的作用、連接線的方法，10分鐘即可速成，孩子們一樣可以通過樂高等周邊玩具創(chuàng)作出自己想要的數(shù)碼玩具。

后記

為了能讓孩子們在娛樂中學習到知識，確實需要費不少工夫，如要注意玩具的安全衛(wèi)生問題，長期多次使用需要清潔和處理，剪刀、鐵絲等硬物容易受傷；組織和管理時要引導孩子們不要單是去玩那些作為配件的玩具，而是要專注于任務的完成。另外，還有諸如教室空間是否足夠大，小的配件容易丟失，事前準備和事后收拾整理非常費時，課堂制作時間往往不夠容易造成拖堂等問題，尤其要注意想要做出優(yōu)秀的數(shù)碼玩具需要理解和掌握的知識太多，如果課程時間不足，連貫性不夠的話，容易半途而廢，而實際上日本很多中小學都很難在課堂上騰出時間來做這類實踐。而且，家長還會擔心自己的孩子能否安全，學到的知識是否對考試有用。因此，如何在低價格、短時間內(nèi)有效安全地保證孩子們創(chuàng)造屬于自己的數(shù)碼玩具，如何讓孩子們在制作玩具當中學習到知識，仍然還需要繼續(xù)探索。