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【摘 要】基于創(chuàng)新、實(shí)踐、分享的創(chuàng)客教育飛速發(fā)展，Mixly創(chuàng)意電子以其支持“做中學(xué)”等優(yōu)勢(shì)在國(guó)內(nèi)創(chuàng)客教育載體中占據(jù)一定地位。物聯(lián)網(wǎng)能夠與多種生活情境相關(guān)聯(lián)，在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域備受關(guān)注，將它作為教學(xué)內(nèi)容融入創(chuàng)客教學(xué)對(duì)學(xué)生熟悉物聯(lián)網(wǎng)原理、感知物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力等具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)客教育;物聯(lián)網(wǎng);Mixly

【中圖分類號(hào)】G434 ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2019）05-064-04

教育部陸續(xù)發(fā)布《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見》等文件，明確指出“探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式”，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、信息意識(shí)、實(shí)踐能力、問題解決能力、計(jì)算思維。教育應(yīng)該從學(xué)生的真實(shí)生活情境出發(fā)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的形成，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生的全面發(fā)展。

創(chuàng)意電子課程旨在讓學(xué)生利用編程軟件及開源硬件設(shè)計(jì)創(chuàng)新電子應(yīng)用。Mixly是一個(gè)可以支持多種類型主控板的圖形化編程軟件，程序入門簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，拓展性強(qiáng)。MixGo是一款集成了多種傳感器的開源硬件板，能夠快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品原型。Mixly和MixGo被廣泛應(yīng)用于中小學(xué)創(chuàng)意電子課程中。傳感器技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)與開源硬件MixGo的相通之處，為它作為教學(xué)內(nèi)容融入創(chuàng)客教學(xué)提供了條件，這對(duì)學(xué)生熟悉物聯(lián)網(wǎng)原理、感知物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有重要意義。

參與“物聯(lián)網(wǎng)云端監(jiān)控地震報(bào)警器”創(chuàng)客課程的是20位初一學(xué)生，他們已經(jīng)掌握了條件語句和重復(fù)語句，也體驗(yàn)過利用中國(guó)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)開放平臺(tái)（OneNET）實(shí)現(xiàn)物物互聯(lián)。本節(jié)課旨在引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)技能，在協(xié)作反思、動(dòng)手實(shí)踐中達(dá)成如下教學(xué)效果：（1）進(jìn)一步建構(gòu)活動(dòng)中涉及的程序語句、技術(shù)原理及學(xué)科知識(shí)，助力智能化生活。（2）形成科學(xué)精神，包括評(píng)估反思的批判性思維能力，舉一反三的高階思維能力，邏輯分析的計(jì)算思維能力等。（3）形成社會(huì)責(zé)任擔(dān)當(dāng)以及協(xié)作、傾聽能力。（4）形成樂于分享、不斷創(chuàng)新、自信的創(chuàng)客精神。

課前準(zhǔn)備

具備WiFi環(huán)境的教室，20塊MixGo開源硬件板，20臺(tái)安裝有Mixly的電腦，OneNET物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)賬號(hào)，賬號(hào)里面配置好20臺(tái)設(shè)備。

親身經(jīng)歷引入，激發(fā)學(xué)習(xí)積極性

創(chuàng)客教育重視激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，強(qiáng)調(diào)教學(xué)應(yīng)該最大程度地與社會(huì)生活相關(guān)聯(lián)，建立所學(xué)知識(shí)與生活情境的聯(lián)系。2018年11月26日晚8點(diǎn)50分，臺(tái)灣海峽發(fā)生4.5級(jí)地震，廈門震感強(qiáng)烈，晚間地震會(huì)不會(huì)再次來襲？人們只能懷著擔(dān)憂的心情入睡。如果家中有地震報(bào)警器，這個(gè)問題就能得到解決。從學(xué)生親身經(jīng)歷引入課程主題，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣及積極性。

編程教學(xué)是計(jì)算思維培養(yǎng)的重要途徑。程序流程圖的繪制有助于學(xué)生理清各程序間的邏輯關(guān)系，培養(yǎng)計(jì)算思維能力。在功能分析（檢測(cè)到振動(dòng)就報(bào)警）—傳感器類型（振動(dòng)傳感器，聲音傳感器）—流程圖繪制（if-else條件及重復(fù)語句）—自主程序編寫—地震報(bào)警器制作完成等一系列的教學(xué)環(huán)節(jié)中，學(xué)生個(gè)體由易到難明晰了地震報(bào)警器程序中的邏輯關(guān)系，為后續(xù)報(bào)警器功能改進(jìn)及拓展創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ)。

跨學(xué)科知識(shí)融合，物聯(lián)網(wǎng)云端監(jiān)控

師：結(jié)合實(shí)際思考：地震報(bào)警器存在什么功能缺陷？

生：拍一下桌子也會(huì)引起振動(dòng)，振動(dòng)不一定是地震。

師：結(jié)合地理知識(shí)，思考：地震的振動(dòng)有什么特點(diǎn)呢？

生：地震時(shí)會(huì)產(chǎn)生橫波和縱波，地震波傳播過程中會(huì)引起多個(gè)點(diǎn)的振動(dòng)。

師：那么，我們?cè)趺茨軌蛲瑫r(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)點(diǎn)的振動(dòng)呢？

生：在云端利用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。

教師啟發(fā)式提問引導(dǎo)學(xué)生批判性評(píng)估，分析出功能缺陷。結(jié)合初一地理知識(shí)分析出改進(jìn)方向?yàn)楸O(jiān)測(cè)多個(gè)點(diǎn)的振動(dòng)。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)接收多個(gè)（本節(jié)課中采用4個(gè)）振動(dòng)傳感器狀態(tài)信息，振動(dòng)為1，不振動(dòng)為0，形成實(shí)時(shí)狀態(tài)波形。當(dāng)云端監(jiān)控到傳感器狀態(tài)波形均處于頂峰，即均為1時(shí)，下發(fā)on指令指示聲音傳感器報(bào)警。課堂中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生明晰該過程中物聯(lián)網(wǎng)與Mixly相融合的技術(shù)原理，如圖1所示。

接下來，學(xué)生采用小組合作方式分工協(xié)作完成硬件板搖晃、程序編寫（圖2）、云端波形監(jiān)控等任務(wù)，最終制作完成物聯(lián)網(wǎng)云端監(jiān)控地震報(bào)警器，檢測(cè)其性能并進(jìn)行小組展示。

舉一反三拓展，創(chuàng)新生活應(yīng)用

可拓展性和可展示性是中小學(xué)創(chuàng)客教育項(xiàng)目主題應(yīng)該具有的特征。初中生有限的知識(shí)能力和生活經(jīng)驗(yàn)只能夠支持他們稍加更改和拓展課堂中已完成的項(xiàng)目作品，教師可以聯(lián)系生活情境和所學(xué)知識(shí)給出腳手架，在最近發(fā)展區(qū)內(nèi)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力和探究意愿。

物聯(lián)網(wǎng)云端監(jiān)控地震報(bào)警器可拓展的維度包括：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、程序語句變身、傳感器類型變換等。教師出示電動(dòng)車報(bào)警、計(jì)步器、快遞被摔圖片引導(dǎo)學(xué)生思考如何改變地震報(bào)警器以便應(yīng)用到圖片中相應(yīng)的情境。當(dāng)然，也支持學(xué)生結(jié)合生活實(shí)際思考其他拓展創(chuàng)新。經(jīng)過小組討論和全班交流，得出如下拓展創(chuàng)新結(jié)論：（1）將振動(dòng)傳感器改為觸摸傳感器，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車報(bào)警器;（2）引入變量i進(jìn)行振動(dòng)次數(shù)累加，實(shí)現(xiàn)計(jì)步器;（3）在引入i的基礎(chǔ)上，判斷數(shù)值i的范圍出示提示語，實(shí)現(xiàn)易碎物品快遞被摔統(tǒng)計(jì)器;（4）將振動(dòng)傳感器改為濕度傳感器，實(shí)現(xiàn)家庭衣物被褥需曬提醒器;（5）與地震報(bào)警器原理相似的門鎖撬動(dòng)報(bào)警器。其中第4項(xiàng)，由于MixGo開源硬件傳感器類型限制尚未實(shí)現(xiàn)。

上述各個(gè)應(yīng)用難度不一，能夠較好地兼顧學(xué)生能力差異。在學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)，教師提供各個(gè)應(yīng)用不完整的程序流程圖（圖3）作為支架輔助程序編寫。學(xué)生小組根據(jù)自己的能力及興趣選擇主題。在完善程序流程圖、協(xié)作編程、硬件檢測(cè)的過程中，實(shí)現(xiàn)所選創(chuàng)新應(yīng)用。

成功作品分享，培養(yǎng)自信精神

創(chuàng)新、分享是創(chuàng)客教育的最終目的。在創(chuàng)客教學(xué)過程中，教師不僅需要培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)技能實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，還應(yīng)該營(yíng)造有利于分享的課堂氣氛，鼓勵(lì)學(xué)生分享自己的創(chuàng)新成果，實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值的認(rèn)同，培養(yǎng)責(zé)任擔(dān)當(dāng)及自信精神，從而形成持續(xù)創(chuàng)新的動(dòng)力。

完成不同生活情境的創(chuàng)新應(yīng)用之后，學(xué)生小組迫不及待地想要分享本組成果。教師提出分享規(guī)則：匯報(bào)員需要自信地從流程圖、程序及應(yīng)用效果三個(gè)方面進(jìn)行展示分享。分享過程中發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生小組能夠基于程序流程圖支架進(jìn)行不同程度的再創(chuàng)新，例如，選擇易碎物品快遞被摔統(tǒng)計(jì)器的小組提出，當(dāng)i超過一定數(shù)值時(shí)硬件板上紅燈亮，表示被摔次數(shù)過多，比出現(xiàn)提示語的原設(shè)計(jì)更加直觀形象。

進(jìn)入評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，教師需要組織學(xué)生對(duì)各組匯報(bào)從自信度、作品可用性、建議等方面進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，引導(dǎo)學(xué)生在交流中不斷激發(fā)出更多的創(chuàng)新想法。

效果與小結(jié)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的先進(jìn)性、Mixly圖形化的編程以及開源硬件即時(shí)的作品效果呈現(xiàn)相融合極大地吸引了學(xué)生的興趣，拉近了課堂與生活的距離，調(diào)動(dòng)了學(xué)生分享的意愿，培養(yǎng)了學(xué)生不斷批判、思考、改進(jìn)的科學(xué)精神，激發(fā)了學(xué)生不斷創(chuàng)新的動(dòng)力。

“物聯(lián)網(wǎng)云端監(jiān)控地震報(bào)警器”采用啟發(fā)教學(xué)法及任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，支持學(xué)生進(jìn)一步建構(gòu)并綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，為創(chuàng)新應(yīng)用的完成奠定基礎(chǔ)。創(chuàng)意作品的展示使學(xué)生感覺“我也能為更加智能的生活做出貢獻(xiàn)”，找到了自我實(shí)現(xiàn)感，提升了學(xué)生的自信心及社會(huì)責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識(shí)。分享過程中，來自于不同小組的建議激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步分析生活情境，為實(shí)現(xiàn)再次創(chuàng)新尋求知識(shí)技能。知識(shí)是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，創(chuàng)新是知識(shí)獲取的動(dòng)力，在該循環(huán)過程中，學(xué)生的自信心、分析問題能力、批判性思維、創(chuàng)新能力、對(duì)所處社會(huì)的責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)染C合素質(zhì)均會(huì)得到大幅度的提升。

由于接觸物聯(lián)網(wǎng)次數(shù)較少，課堂中學(xué)生沒有提出基于物聯(lián)網(wǎng)的生活應(yīng)用創(chuàng)新。本次實(shí)踐是初步嘗試，在后續(xù)的教學(xué)中仍需要不斷思考，以提供物聯(lián)網(wǎng)與Mixly創(chuàng)客教學(xué)融合的更多可能。

注：本文系福建省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2018年度課題“中小學(xué)計(jì)算思維校本課程開發(fā)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：FJJKXB18-363）階段性成果

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