吳俊杰

基于Mixly的MHPS學(xué)習(xí)模式

Mixly作為北京師范大學(xué)傅騫博士團(tuán)隊(duì)研發(fā)的圖形化程序教學(xué)系統(tǒng)，從計(jì)算思維、設(shè)計(jì)思維的角度跨越圖形化編程和代碼編程，讓學(xué)生通過(guò)具體的項(xiàng)目學(xué)習(xí)掌握程序設(shè)計(jì)和開(kāi)源硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，并且融合了STEAM教育和創(chuàng)客教育的思想。項(xiàng)目學(xué)習(xí)的過(guò)程有時(shí)候很像《西游記》，因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)《西游記》其實(shí)也是由一個(gè)個(gè)的小項(xiàng)目組成的，每過(guò)一關(guān)都經(jīng)歷著“遇到妖怪，師父被抓走，解決掉妖怪，繼續(xù)往前走”四個(gè)步驟，而伴隨著一步步地打妖怪，師徒四人更加團(tuán)結(jié)了，對(duì)取經(jīng)的理解日益加深，每個(gè)人的本領(lǐng)也提高了不少，而這個(gè)過(guò)程與STEM課程設(shè)計(jì)當(dāng)中常見(jiàn)的“珠串式”的課程設(shè)計(jì)類(lèi)似，每一顆“珠子”都是一個(gè)完整的項(xiàng)目學(xué)習(xí)過(guò)程，而一條主線則貫穿著所有項(xiàng)目。

我們用類(lèi)似的模式，定義“一個(gè)完整的具有一定功能的可以由用戶參與修改的開(kāi)源軟硬件項(xiàng)目”為一個(gè)Mixly系統(tǒng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)這個(gè)項(xiàng)目的過(guò)程中經(jīng)歷了以下四個(gè)步驟：①制作（Making）。每個(gè)Mixly系統(tǒng)使用的都是用Mixly軟件已經(jīng)編好程序下載到下位機(jī)的開(kāi)源硬件，按照說(shuō)明，制作出這個(gè)項(xiàng)目的核心效果，即認(rèn)識(shí)輸入輸出裝置的連接。②改裝（Hacking）。設(shè)計(jì)一個(gè)情境將輸入輸出裝置以個(gè)性化的形式呈現(xiàn)出來(lái)，制作一個(gè)體現(xiàn)自己情感、個(gè)性和天賦的個(gè)人作品。③玩轉(zhuǎn)（Playing&Programming）。解密創(chuàng)客項(xiàng)目事先下載的Mixly程序，并且修改個(gè)性化的程序，通過(guò)項(xiàng)目體會(huì)程序設(shè)計(jì)中的一些常見(jiàn)算法和規(guī)范。④分享（Sharing）。在學(xué)習(xí)社區(qū)中分享自己的程序，并且針對(duì)朋友圈、專業(yè)人士、普通人等不同的信息接收者設(shè)計(jì)不同的分享方案，同時(shí)嘗試設(shè)計(jì)個(gè)人創(chuàng)客作品的生產(chǎn)方案。我們將制作、改裝、玩轉(zhuǎn)、分享的過(guò)程定義為創(chuàng)客教育中的MHPS模式（如圖1）。這種模式將硬件連接和軟件編程兩個(gè)常見(jiàn)的學(xué)習(xí)過(guò)程分開(kāi)，將難點(diǎn)分散，此外在改裝環(huán)節(jié)，讓學(xué)習(xí)者先將作品個(gè)性化，讓其“愛(ài)上”自己的作品，使其在程序設(shè)計(jì)階段能夠自己提出很多改進(jìn)需求。這種真實(shí)情境下的自主學(xué)習(xí)結(jié)合在分享環(huán)節(jié)、網(wǎng)絡(luò)社區(qū)中做同樣項(xiàng)目的互相學(xué)習(xí)，使得學(xué)生可以收獲跨地域、跨年齡段和跨文化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，最終將個(gè)人作品整理為他們可以分享和重用的設(shè)計(jì)方案，給學(xué)生獲取知識(shí)產(chǎn)權(quán)收入和服務(wù)收入創(chuàng)造了可能性，這樣就構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)的覆蓋“家庭—學(xué)?！鐣?huì)”的學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

具體案例實(shí)踐

以下我們通過(guò)一個(gè)具體的案例描述這一學(xué)習(xí)過(guò)程——一分鐘驚喜燈。

1.制作

打開(kāi)學(xué)習(xí)套裝，每個(gè)學(xué)習(xí)套裝都是一個(gè)用戶參與式開(kāi)源學(xué)具——學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)的過(guò)程中會(huì)賦予這個(gè)物品新的價(jià)值。我用的套裝型號(hào)是符合Arduino規(guī)范的UNO板，事先已經(jīng)下載了程序，執(zhí)行效果為通電一分鐘以后板子上的綠色燈由熄滅狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚_(kāi)啟狀態(tài)，這個(gè)燈顯示的結(jié)果是UNO板的13號(hào)端口的電壓，設(shè)定為高時(shí)LED亮，低時(shí)LED滅。我們可以將發(fā)光二極管的長(zhǎng)的一端插入到13號(hào)孔中，短的一端插入到13號(hào)旁邊的GND中，發(fā)現(xiàn)其和板子中的綠燈同步亮滅（如圖2）。

使用兩根一針一孔的排線可以將LED延長(zhǎng)（如圖3），外接出來(lái)方便安裝在其他的位置，一般情況下，兩根顏色不同的排線，顏色較深的接GND，顏色較淺的接13號(hào)端口。如果仔細(xì)觀察，會(huì)發(fā)現(xiàn)UNO板上還有兩個(gè)GND端口。

這樣就將LED延長(zhǎng)了，如果有更多的排線，可以延長(zhǎng)更長(zhǎng)的距離，以滿足不同的需求。

2.改裝

我們使用一個(gè)T1的紙盒作為構(gòu)建一分鐘延時(shí)燈的使用情境的平臺(tái)。例如，我們?cè)谡娈?huà)上一個(gè)生日蛋糕，將LED制作成為蛋糕的蠟燭，當(dāng)然這只是一個(gè)最簡(jiǎn)單的創(chuàng)意，更多的創(chuàng)意需要使用盒子的人共同構(gòu)建，或者選擇一張自己喜歡的海報(bào)粘貼在盒子上面也可以。盒子表面的圖案設(shè)計(jì)如圖4所示。

在盒子表面圖案的重點(diǎn)部位安裝幾個(gè)LED燈，這些燈的長(zhǎng)腳和短腳并聯(lián)在一起（如圖5）。在改裝環(huán)節(jié)，在程序中一般沒(méi)有改動(dòng)，重點(diǎn)在于用電路的連接或者構(gòu)建一個(gè)情境，來(lái)講述一個(gè)故事，使作品變得更有意義。

連接好電路以后，我們就可以得到一個(gè)非常棒的一分鐘驚喜盒子了，你可以提前一分鐘將這個(gè)燈藏在角落中，然后等待一分鐘，就會(huì)有一個(gè)角落亮起來(lái)，給別人一個(gè)驚喜（如圖6）。

3.玩轉(zhuǎn)

一分鐘驚喜燈的原始程序?yàn)橐粋€(gè)延時(shí)程序，然后點(diǎn)亮13號(hào)LED（如圖7），使用Mixly可以很容易地編寫(xiě)這個(gè)程序，并且Mixly可以自動(dòng)將其轉(zhuǎn)換為Arduino代碼，代碼的字體和縮進(jìn)都是符合專業(yè)規(guī)范的，這有利于后期的代碼教學(xué)。

在玩轉(zhuǎn)的環(huán)節(jié)中，我們可以修改延時(shí)的時(shí)間，或者將延時(shí)時(shí)間設(shè)定為一個(gè)隨機(jī)數(shù)，做一個(gè)擊鼓傳花式的小游戲，或者像下頁(yè)圖8這樣，將延時(shí)后的效果改為一段閃爍，讓禮物更有趣味?？傊难b的方案最好能和圖案一致，應(yīng)該由學(xué)生提出，而教師則可以對(duì)學(xué)生不同的需求進(jìn)行總結(jié)，適時(shí)講解或者給予一些學(xué)習(xí)資源。

4.分享

在分享環(huán)節(jié)，首先可以在圖9的maker.bnu.edu.cn中注冊(cè)一個(gè)用戶名，這樣就可以在論壇中分享成果，每個(gè)以一分鐘驚喜燈為原型的改裝作品，都可以在下面二維碼所顯示的帖子中回帖，這樣就形成了一個(gè)系統(tǒng)資源，就像是一鍋老湯，越煮越香，每個(gè)人都可以貢獻(xiàn)并集成新的教學(xué)資源。

此外建議大家使用網(wǎng)盤(pán)建立一種過(guò)程記錄的機(jī)制，這樣有利于保存階段性的學(xué)習(xí)成果和在論壇中分享知識(shí)，圖10所示的二維碼中有本案例中所涉及的電路連接、編寫(xiě)程序的詳細(xì)教學(xué)視頻，方便學(xué)習(xí)者自學(xué)。

這樣就初步完成了一個(gè)分享的過(guò)程，學(xué)習(xí)就像釀酒，常?；匚?，往往會(huì)得到出乎意料的效果，網(wǎng)盤(pán)中的每一個(gè)項(xiàng)目的文件夾，就像一個(gè)個(gè)酒窖，我們將學(xué)習(xí)的快樂(lè)、個(gè)人的心得、他人的創(chuàng)意不斷地添加在其中，便構(gòu)成了一個(gè)立體的學(xué)習(xí)過(guò)程。

結(jié)語(yǔ)

Mixly系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)化思維的過(guò)程，一開(kāi)始學(xué)習(xí)者看到的往往是一個(gè)個(gè)有趣的案例，但是我們期望在學(xué)習(xí)結(jié)束以后，學(xué)生可以自如地開(kāi)發(fā)屬于自己的DIY套件，并且知道如何積累資料、分享教程、拍攝營(yíng)銷(xiāo)視頻。“再小的個(gè)體都有權(quán)利擁有個(gè)人的品牌”，而MHPS學(xué)習(xí)模式中的那一個(gè)個(gè)小小的珠子，只是這個(gè)美好的學(xué)習(xí)鏈條的一個(gè)開(kāi)始而已。