《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科知識(shí)和綜合能力的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。信息科技課程更適合整合多種學(xué)科的知識(shí)方法，制作出具有自動(dòng)感應(yīng)、遙控廣播等智能效果的創(chuàng)客作品，對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的養(yǎng)成，信息意識(shí)的提升，動(dòng)手創(chuàng)新、解決問(wèn)題、交流合作等綜合能力的培養(yǎng)具有實(shí)際價(jià)值[1]。

圖形化編程課程的基本情況

圖形化編程契合教育信息化時(shí)代下多種教育理念，是計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)體系中有助于理解計(jì)算機(jī)原理、邏輯等非常重要的組成部分。其把計(jì)算機(jī)語(yǔ)言直觀化、簡(jiǎn)易化、趣味化，可以非常順暢地供低幼階段的學(xué)生學(xué)習(xí)。圖形化編程自誕生以來(lái)，晦澀難懂的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言以圖形化、游戲化、模塊化的教學(xué)內(nèi)容快速地滲透到學(xué)校的信息科技課程中。

圖形化編程軟件種類(lèi)繁多，如Scratch 基礎(chǔ)創(chuàng)意編程、LEGO MINDSTORMS NXT、Mind+編程軟件、編程貓、Mixly等都是比較好的圖形化編程平臺(tái)。這其中擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)青少年編程軟件，支持Arduino、Micro：bit、掌控板等各種開(kāi)源硬件，兼容Scratch3.0，支持AI與IoT功能，還可以使用Python、C語(yǔ)言、C++等高級(jí)編程語(yǔ)言，讓大家輕松體驗(yàn)創(chuàng)造的樂(lè)趣，只需要拖動(dòng)圖形化程序塊即可完成編程的Mind+成為我們的首選。

智能創(chuàng)客教育的發(fā)展和應(yīng)用

創(chuàng)客教育一詞來(lái)源于“Maker Education”，是一種融合科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)五大學(xué)科領(lǐng)域的完整的教學(xué)體系。創(chuàng)客教育的核心教育理念是通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、探究力和創(chuàng)造力。而智能創(chuàng)客教育除了要具備上述的教學(xué)內(nèi)容，還要充分體現(xiàn)與計(jì)算機(jī)程序及具有輸入輸出功能的電子元件緊密相關(guān)的作品設(shè)計(jì)[2]。

創(chuàng)客教育曾多以數(shù)學(xué)、勞動(dòng)、美術(shù)課程為主要開(kāi)展陣地，能夠產(chǎn)出一些創(chuàng)意作品，但不能突出智能設(shè)計(jì)的功能。我們經(jīng)過(guò)兩個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐，以信息科技課程編程為基礎(chǔ)，通過(guò)多種教學(xué)方式和豐富的教學(xué)資源，運(yùn)用開(kāi)源軟硬件相結(jié)合的方案，開(kāi)展智能創(chuàng)客教學(xué)，在智能創(chuàng)意作品方面取得了顯著成績(jī)。

圖形化編程與創(chuàng)客教育實(shí)施方案

1.教學(xué)內(nèi)容的選擇

（1）課內(nèi)知識(shí)體系。學(xué)生應(yīng)用Micro：bit造物粒子套盒中的傳感器和電子元件積木，學(xué)習(xí)制作聲控?zé)簟囟雀袘?yīng)風(fēng)扇、自動(dòng)門(mén)、人體感應(yīng)、遠(yuǎn)程遙開(kāi)關(guān)設(shè)施等智能家居設(shè)計(jì)（圖1）。

（2）課外社團(tuán)實(shí)施設(shè)計(jì)。為了擴(kuò)大智能創(chuàng)客教育的輻射面，全面提升學(xué)生信息素養(yǎng)，我們?cè)谛W(xué)低、中、高三個(gè)學(xué)段開(kāi)展不同類(lèi)別的圖形化編程社團(tuán)類(lèi)課程。低段年級(jí)開(kāi)展卡牌AR編程課程；中段年級(jí)開(kāi)展樂(lè)高機(jī)器人EV3、編程遙控機(jī)器人等課程；高段年級(jí)開(kāi)展Arduino單片機(jī)編程和三維編程設(shè)計(jì)等課程，讓對(duì)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域有興趣且學(xué)有余力的學(xué)生有充分的在校學(xué)習(xí)空間來(lái)進(jìn)行相關(guān)學(xué)習(xí)。

學(xué)生通過(guò)信息科技課程學(xué)習(xí)與社團(tuán)實(shí)踐活動(dòng)相結(jié)合的方式，有效提升了思維水平。學(xué)校學(xué)生近一年來(lái)在教委組織的國(guó)家級(jí)、市區(qū)級(jí)智能創(chuàng)意作品及科技創(chuàng)新類(lèi)比賽中取得優(yōu)異成績(jī)。

2.教學(xué)模式的設(shè)計(jì)創(chuàng)新

近年來(lái)，隨著科技迅猛發(fā)展，學(xué)生可以感受到生活中的智能家電越來(lái)越普及，帶來(lái)了很多生活方式的革新。這些智能家居設(shè)備的工作原理也引起學(xué)生的廣泛關(guān)注。如聲控?zé)?、運(yùn)動(dòng)感應(yīng)燈、溫度感應(yīng)電風(fēng)扇、語(yǔ)音識(shí)別、人臉識(shí)別等技術(shù)，學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)的電子元件都可以實(shí)現(xiàn)，用傳感器來(lái)模仿人的視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等多方面感官；用無(wú)線(xiàn)廣播系統(tǒng)、聲音識(shí)別系統(tǒng)都可以作為開(kāi)啟電子設(shè)備的開(kāi)關(guān)。用程序來(lái)指揮電子元件從而參與智能家居的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生感受自己距離人工智能越來(lái)越近，也給他們提供發(fā)揮想象力的空間。

學(xué)生在參與探究的過(guò)程中，由智能家居的一種功能問(wèn)題入手，如人體感應(yīng)燈。教師先提出問(wèn)題：家里衛(wèi)生間的燈，在黑天的時(shí)候，如果摸索開(kāi)關(guān)非常麻煩，是否可以設(shè)計(jì)為“當(dāng)感受到有人來(lái)時(shí)，燈自動(dòng)被點(diǎn)亮”。學(xué)生模擬感應(yīng)裝置，并討論其屬于數(shù)字輸入還是模擬輸入，經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)—探究—設(shè)計(jì)作品—?jiǎng)邮种谱鳌帉?xiě)程序—測(cè)試—修改優(yōu)化—最終完成”的過(guò)程。在這一過(guò)程中，教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析問(wèn)題，分工解決問(wèn)題，最終完成作品。

基于圖形化編程的智能創(chuàng)客教學(xué)課程案例

在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)過(guò)程中，學(xué)生和教師互相配合，教師全面了解、準(zhǔn)確把握學(xué)生學(xué)情及學(xué)習(xí)需求，學(xué)生能在獲得自主實(shí)踐空間、個(gè)性化教學(xué)指導(dǎo)及可持續(xù)成長(zhǎng)空間，從而全面提高課堂教學(xué)質(zhì)量[3]。如六年級(jí)信息科技課程“生活中的傳感器應(yīng)用——設(shè)計(jì)智能家居”一課，教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生能夠理解模擬人感官的傳感器模塊的應(yīng)用，可以根據(jù)智能家居的需求編寫(xiě)相應(yīng)的程序并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟用的相應(yīng)效果。具體項(xiàng)目要求如圖2所示。

在課堂上，學(xué)生分小組提出問(wèn)題、討論交流，一起探討，找到解決問(wèn)題的思路，并合作實(shí)施，完成團(tuán)隊(duì)寫(xiě)作，所有的學(xué)生都能有所收獲。學(xué)生一起完成連接傳感器與Micro：bit主板，并且編寫(xiě)程序調(diào)試，一步一步地實(shí)現(xiàn)智能家居的效果。上述四個(gè)項(xiàng)目由淺入深、層層遞進(jìn)，對(duì)學(xué)生的實(shí)際操作技能有進(jìn)階式訓(xùn)練。

圖形化編程與創(chuàng)客教學(xué)的效果與評(píng)價(jià)

一是課堂教學(xué)活動(dòng)實(shí)現(xiàn)全面參與。結(jié)合智能創(chuàng)客作品完成的結(jié)果看，學(xué)校六年級(jí)學(xué)生參與信息科技課堂教學(xué)活動(dòng)的積極性大幅提升，表明新型教學(xué)方式和學(xué)習(xí)內(nèi)容能更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[4]。二是對(duì)所學(xué)知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用能力。基于創(chuàng)客教育理念的智慧課堂教學(xué)方式不僅能幫助學(xué)生更好地理解學(xué)科知識(shí)，還能讓學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力、問(wèn)題解決能力和創(chuàng)新能力都得到同步提升。

通過(guò)開(kāi)展創(chuàng)客教育活動(dòng)，我們對(duì)目前學(xué)生的發(fā)展情況有了更加深入的了解，并在一線(xiàn)積累了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為今后的教學(xué)設(shè)計(jì)和創(chuàng)客教育推廣提供了有益的參考。

參考文獻(xiàn)

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作者單位：北京市石景山區(qū)古城第二小學(xué) 北京教育學(xué)院石景山分院