秦賽玉

創(chuàng)新是什么？我覺得那是一種思維習(xí)慣，是經(jīng)歷失敗而不餒的心態(tài)，是甘于孤獨(dú)而不棄的堅(jiān)持，是有想法并努力實(shí)現(xiàn)的人生。

——一個(gè)孤獨(dú)的教育創(chuàng)客的肺腑之言

信息科技的更新頻率遠(yuǎn)大于諸如語(yǔ)言學(xué)、數(shù)學(xué)以及自然科學(xué)等學(xué)科。于是在信息科技教育領(lǐng)域除了基礎(chǔ)的應(yīng)用和思想，很多時(shí)候我們必須重新認(rèn)知和跟進(jìn)，信息科技永遠(yuǎn)是新鮮的，淘汰與發(fā)展都是眼前的事。作為信息科技教育一線的教師，我們期待一種有獨(dú)特前衛(wèi)思想的課程，一種可以填補(bǔ)基礎(chǔ)教育中創(chuàng)新能力培養(yǎng)缺失的課程。作為信息科技教師，我們視在教師和學(xué)生中普及信息科技為己任。但是，在2013年我們?nèi)匀辉诮探處熀蛯W(xué)生用2003版的Office；當(dāng)微軟宣布Windows XP停止服務(wù)時(shí)，很多人依舊不愿有所改變，因?yàn)槟且馕吨枰匦聦W(xué)習(xí)和習(xí)慣。很多年來(lái)，我們像教語(yǔ)文、數(shù)學(xué)一樣在教信息科技，這是怎樣的一種歧途??！當(dāng)今社會(huì)信息科技的教育目標(biāo)是不是應(yīng)該重新定位于培養(yǎng)師生的信息科技創(chuàng)新運(yùn)用能力和信息科技創(chuàng)意及實(shí)現(xiàn)能力呢？

● 從Scratch到STEAM

2009年9月，Scratch課程以我校為試點(diǎn)，進(jìn)入課堂教學(xué)實(shí)踐。Scratch課程開展的目的不是為了培養(yǎng)少年程序員，而是讓孩子們可以通過(guò)Scratch表達(dá)自己，發(fā)展學(xué)習(xí)技能，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維，學(xué)習(xí)集體合作。在實(shí)踐過(guò)程中，我們更注重和學(xué)生一起創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)屬于自己的程序，如動(dòng)畫、游戲和交互式的故事。在這種比較開放的教學(xué)環(huán)境下，在學(xué)生創(chuàng)意和教師思想的交匯下，逐漸形成了一系列有趣的Scratch案例。一學(xué)年的試點(diǎn)后，我們于2010年9月完成了《Scratch趣味編程教材案例》的編寫，在這套教材中，有大部分案例的創(chuàng)意都來(lái)自于學(xué)生，如“節(jié)水游戲”、“智能”、“口算練習(xí)軟件”、“雙人羽毛球游戲”等。雖然我們也曾設(shè)想在其他學(xué)科課堂中運(yùn)用Scratch，如編寫課本劇、編寫歌曲等，但整個(gè)推廣最后還是停留在了信息技術(shù)課和學(xué)生俱樂部活動(dòng)中。2012年我們開始接觸STEAM的概念，于是在學(xué)校俱樂部活動(dòng)中開始應(yīng)用酷樂宅、Scratch傳感板、Kinect、Arduino等一些設(shè)備結(jié)合Scratch編程設(shè)計(jì)一些好玩、有趣的項(xiàng)目。

1.Scratch與酷樂宅

學(xué)生最初運(yùn)用的Scratch搭擋是“酷樂宅”。它的原理是通過(guò)微控制器檢測(cè)微弱的電流來(lái)判斷是否有回路產(chǎn)生，如果檢測(cè)出某個(gè)端口有微弱的電流產(chǎn)生，就馬上通過(guò)USB接口發(fā)送一個(gè)按鍵、鼠標(biāo)或執(zhí)行程序等信號(hào)給計(jì)算機(jī)，從而讓任何連接到電路板上的物體擁有類似觸摸感應(yīng)的功能。簡(jiǎn)單的說(shuō)，酷樂宅就是一個(gè)能把各種日常物品變成鼠標(biāo)、鍵盤、游戲手柄、觸摸板甚至是傳感器的神奇電路板。

我們把酷樂宅與Scratch的結(jié)合分為模擬操控、學(xué)習(xí)游戲、生活創(chuàng)意三大類。

（1）模擬操控類

基于酷樂宅的模擬操控（如“神奇的凳子”）的基本原理是通過(guò)Scratch編程設(shè)置基本的鍵盤彈奏音樂的程序，然后利用酷樂宅連接現(xiàn)有的設(shè)備，如金屬的板凳制作的“鼓樂凳”，也可以在程序設(shè)計(jì)中把拍打凳子的計(jì)算機(jī)相應(yīng)由樂器音符更改為樂曲或者學(xué)生唱歌的錄音，就把這個(gè)項(xiàng)目變成了“會(huì)唱歌的凳子”，還可以在程序中把拍打凳子的響應(yīng)更改為角色的移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，就把凳子變成了操控器控制程序中的角色迷宮探索等。

（2）學(xué)習(xí)游戲類

在學(xué)習(xí)游戲項(xiàng)目中，我們采用了智力大挑戰(zhàn)的方式，由學(xué)生通過(guò)Scratch編程不斷更新題庫(kù)，設(shè)定條件與交互，然后利用酷樂宅延展控制設(shè)備的功能，實(shí)現(xiàn)趣味的答題游戲效果。例如，學(xué)生設(shè)計(jì)的歸一應(yīng)用題答題軟件，本身的交互方式是點(diǎn)擊數(shù)字鍵選擇正確的答案，通過(guò)酷樂宅的控制延展功能，我們?cè)诓寮性O(shè)定外接的10個(gè)數(shù)字玩偶為控制按鈕，這樣就脫離了鼠標(biāo)，用打地鼠的方式實(shí)現(xiàn)了答案的選擇，在程序中自然會(huì)有學(xué)生編寫的對(duì)錯(cuò)響應(yīng)。通過(guò)Scratch編程我們可以實(shí)現(xiàn)題庫(kù)更新，響應(yīng)更新，控制方式也可以根據(jù)需要更新。

（3）生活創(chuàng)意類

①智能賽道。

從學(xué)生的活動(dòng)需求出發(fā)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)有軟件控制和可更新功能的的汽車賽道，其原理是在硬板紙上用金屬絲布置賽道，用若干導(dǎo)體模擬其他障礙物，小車進(jìn)入賽道不能碰到金屬絲和障礙物，碰到金屬絲Scratch程序就會(huì)發(fā)出警報(bào)，并且模擬犯規(guī)次數(shù)增加，犯規(guī)次數(shù)達(dá)到5次，語(yǔ)音提示重新開始；若小車碰到障礙物，屏幕出現(xiàn)爆炸畫面，生命值減少，生命值一旦歸零，計(jì)算機(jī)會(huì)出現(xiàn)聲畫提示“you lose”。

②“愛我就別碰我”。

這是一個(gè)簡(jiǎn)單但有實(shí)用價(jià)值的項(xiàng)目，利用植物及泥土的導(dǎo)電原理，當(dāng)手碰觸花卉時(shí)產(chǎn)生回路，Scratch編程中設(shè)置不同響應(yīng)，起到對(duì)隨意采摘花卉者的警示作用。目前我們通過(guò)平板電腦實(shí)現(xiàn)設(shè)備的移動(dòng)性，如果能讓程序直接運(yùn)行于諸如pcDuino、Arduino、Rapsduino之類的單片機(jī)中，學(xué)生的創(chuàng)意便有了成品化實(shí)現(xiàn)的可能。

2.Knect2Scratch的創(chuàng)意應(yīng)用

原理：利用Kinect設(shè)備偵測(cè)人體位置并通過(guò)Kinect2Scratch插件把偵測(cè)到的坐標(biāo)位置傳回Scratch軟件。

可用Scratch軟件編寫體感游戲。例如，用腳踝的坐標(biāo)大于多少時(shí)觸發(fā)Scratch中某些角色的動(dòng)作變化，把角色的坐標(biāo)設(shè)定為Kinect偵測(cè)到的人體位置的坐標(biāo)等。學(xué)生設(shè)計(jì)的體感飛機(jī)大戰(zhàn)，便是在初步利用Scratch編程的基礎(chǔ)上把控制方式由鼠標(biāo)、鍵盤更改為人體位置的變化，飛機(jī)的左右移動(dòng)同步為體驗(yàn)者脊椎的位置，而當(dāng)人跳躍時(shí)腳踝的y坐標(biāo)位置便發(fā)生了變化，從而觸發(fā)游戲中子彈的反射，也就是說(shuō)用人身體跳躍的動(dòng)作代替了按下空格鍵這樣一個(gè)動(dòng)作。

目前，我們還在嘗試?yán)皿w感進(jìn)行音樂彈奏的程序設(shè)計(jì)，利用手勢(shì)及位置的不同來(lái)演奏不同的音樂。

3.基于Scratch控制器和Arduino的信號(hào)偵測(cè)與馬達(dá)輸出

Scratch控制板支持傳感器的連接，于是在程序中可以利用偵測(cè)到的光線、聲音、距離、滑桿值的變化設(shè)定不同的響應(yīng)，如可以設(shè)計(jì)模擬超聲波感應(yīng)門、聲控垃圾桶等。Scratch控制板雖然使用簡(jiǎn)單，但是其不支持馬達(dá)輸出令人非常遺憾。我們做了模擬實(shí)驗(yàn)，但是更希望實(shí)現(xiàn)實(shí)體上的控制。我們學(xué)校每個(gè)教室都有種植花卉，學(xué)生們很想設(shè)計(jì)一個(gè)由計(jì)算機(jī)控制的灑水器，于是我們嘗試使用Arduino設(shè)備以及S4A軟件，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)軟件的程序搭建與積木搭建，實(shí)現(xiàn)了由虛擬控制到實(shí)體的操作。但使用Arduino對(duì)于小學(xué)生來(lái)說(shuō)還是比較困難的，目前Scratch box以及Makeblock等不僅支持傳感器的輸入并能提供馬達(dá)的輸出，其簡(jiǎn)單有趣的操作方式為小學(xué)生實(shí)現(xiàn)更多的創(chuàng)意提供了可能。

● 課程基地的建設(shè)

有了上面的嘗試和探索，2013年9月“Scratch傳感板的應(yīng)用”課程在我校六年級(jí)開始試點(diǎn)。同年，在學(xué)校的支持下，我們建造了一個(gè)基于Scratch的科創(chuàng)應(yīng)用體驗(yàn)教室——“創(chuàng)想空間站”，“空間站”包含一個(gè)60平米的現(xiàn)代化教室及200平米的大廳展區(qū)。教室內(nèi)包括53臺(tái)Windows 8平板電腦、3D打印機(jī)、5臺(tái)互動(dòng)電視和一系列機(jī)器人及傳感器等設(shè)備?？梢詽M足全校學(xué)生的互動(dòng)媒體學(xué)習(xí)、俱樂部科創(chuàng)活動(dòng)及全體學(xué)生的科普教育活動(dòng)。我們堅(jiān)信面對(duì)不斷變化的知識(shí)浪潮，只有讓學(xué)生成為知識(shí)的探索者才能使其與現(xiàn)代科技同步，與世界接軌。

科創(chuàng)教室從傳統(tǒng)科技項(xiàng)目、信息科技體驗(yàn)項(xiàng)目以及科技前沿感知體驗(yàn)項(xiàng)目三方面來(lái)規(guī)劃和設(shè)計(jì)。目前提供拼裝達(dá)人（九連環(huán)、魔方、智力玩具、建筑搭建）、體感互動(dòng)（XBOX360體感游戲、安卓平臺(tái)體感運(yùn)動(dòng)）、3D打印模型設(shè)計(jì)體驗(yàn)以及基于Scratch編程的酷樂宅創(chuàng)新應(yīng)用、Scratch控制板、Makeblock機(jī)器人控制以及智能家居設(shè)計(jì)等項(xiàng)目的創(chuàng)作與體驗(yàn)。

● 創(chuàng)新評(píng)價(jià)方式

結(jié)合信息科技課程的開展，我們嘗試進(jìn)行項(xiàng)目體驗(yàn)評(píng)價(jià)方式，學(xué)生完成的作品會(huì)通過(guò)云盤進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分享，學(xué)生可以使用任何一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序完善，也可以欣賞、評(píng)價(jià)其他同學(xué)的作品，更可以在現(xiàn)有作品上進(jìn)行創(chuàng)意延伸。體驗(yàn)中心的終端隨時(shí)提供菜單式的項(xiàng)目體驗(yàn)。而創(chuàng)意留言板，可以讓學(xué)生和教師在上面張貼自己的創(chuàng)意或是創(chuàng)作需求。Scratch課程的評(píng)價(jià)不僅僅是教師的單一評(píng)價(jià)，更有學(xué)生自己和其他同學(xué)對(duì)自己作品的評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)內(nèi)容不局限于作品的質(zhì)量，還包括創(chuàng)意動(dòng)手能力、程序設(shè)計(jì)能力、分享交流能力等多維評(píng)價(jià)內(nèi)容。

雖然我們努力為孩子創(chuàng)設(shè)了這樣一個(gè)動(dòng)手折騰的空間，并提供了各種材料與技術(shù)幫助，但真正融入這種自由創(chuàng)作氛圍的學(xué)生并不多，部分喜歡思考且善于動(dòng)手操作的學(xué)生在其他學(xué)科成績(jī)并不出眾。但我們相信，這種有意思的“玩”，若是能激起學(xué)生的興趣，便會(huì)激發(fā)其主動(dòng)探索的欲望、靜心學(xué)習(xí)和解決問(wèn)題的能力，雖然這肯定需要一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，但結(jié)果一定是雙贏的。

endprint