S4A在教育中的應用價值

梁森山（教育部教育裝備研究與發展中心）

S4A[1]原意是Scratch For Arduino[2]，是Scratch為支持Arduino硬件簡易圖形編程而做的修改版本，也可以理解為是Scratch傳感器版（Scratch sensor board）的一個擴展和提升版本。MIT提供的官方Scratch傳感器板是基于RS232串口的版本[3]，后經Lifelong Kindergarten團隊[4]改造成USB接口，并命名為PicoBoard。PicoBoard內置一個按鍵輸入，一個聲音傳感器，一個光傳感器，一個滑動變阻器和四個可擴展的電阻型傳感器接口。

Arduino誕生于意大利的一家設計學校，基于一塊CC協議開源[5]的USB接口Simple I/O接口板（包括12通道數字GPIO，4通道PWM輸出，6～8通道10bit ADC輸入通道），作為“科技藝術”的載體，使用類C語言的IDE集成開發環境。Arduino團隊核心成員Massimo Banzi[6]是意大利米蘭互動設計學院的教師，他的學生常常抱怨不能找到一塊價格便宜且功能強大的控制主板來設計他們的機器人。2005年的冬天，Arduino團隊的Banzi、David Cuartielles和David Mellis[7]在Wiring開源系統[8]的基礎上完成了Arduino的開發，這塊板子很快受到了廣大學生的歡迎，吸引了更多各個領域的人們加入到Arduino的神奇世界里，并風靡全球。

PicoBoard為用戶帶來便利的同時，也為某些交互應用帶來限制，如傳感器數量有限、不支持輸出、不支持電機、擴展接口只支持電阻型傳感器、擴展接口有限（4個）和傳感器接口不支持量綱等問題。

S4A針對上述問題，在Arduino硬件的基礎上，對Scatch數字輸入模塊（2個通道）、數字輸出模塊（4個通道）、模擬輸入模塊（6通道10bit ADC）、模擬輸出模塊（3通道PWM）、直流電機模塊（2個直流電機）和伺服舵機（1個伺服舵機）都做了擴展，特別是2類3種電機的引入，使得S4A具有了天然的機器人基因。S4A還提供了遠程傳感器的協議和安卓智能手機的配套APP程序HiS4A[9]，使其更具時代性。

S4A團隊在MIT開源協議[10]的基礎上通過對Scatch的改造，希望能夠促成Scatch圖形編程和Arduino開源硬件有機結合，實現兩個目的：一是把對編程有興趣的人引入編程的世界；二是為Arduino的編程和開發人員提供一個高級圖形化編程方式，快速通過Arduino硬件和S4A軟件實現互動作品設計。

這和我們目前進行的STEAM教育[11]理念與實踐，在方式和途徑等方面不謀而合。科研型的精英教師團隊已經將S4A應用于STEAM教育理念的平臺建設，并做了不同途徑的嘗試，配套的學科和課程建設也如火如荼地進行，S4A在新一輪的課程改革中必將有一個大發展。

[1]S4A：http：//s4a.cat

[2]Arduino：http：//www.arduino.cc

[3]Scratch sensor board：http：//www.picocricket.com/picoboard.html

[4]Lifelong Kindergarten：http：//llk.media.mit.edu

[5]CC開源協議：http：//zh.wikipedia.org/zh-cn/Arduino

[6]Massimo Banzi：https：//twitter.com/mbanzi

[7]David Mellis：http：//zh.wikipedia.org/zh-cn/Arduino

[8]Wiring：http：//wiring.org.co

[9]HiS4A：http：//s4a.cat/android/index.html

[10]MIT開源協議：http：//opensource.org/licenses/MIT

[11]STEAM教育：http：//www.being.org.cn，

http：//blog.sina.com.cn/xiezuoru，

http：//www.imtcn.com

武健（北京市東四九條小學）

信息技術課程是正在發展的課程。

發展中的課程一般都會有不少爭論。像到底是“信息”課還是“技術”課？到底是信息技術還是計算機技術？到底是計算機軟件操作還是要包括硬件技術？……不同層次、級別的爭論非常多。對于爭論最好的回應是實踐，是課程的開發與建設。先將符合校情、地區特點的課程拿出來，然后再進一步提出如何改進。

Scratch For Arduino（S4A）并不復雜，甚至可以說很簡單。但對于學習者理解現代與未來的技術社會有著重要的意義與作用。

從計算機技術的角度為看，一塊小小的Arduino板子能夠連接到計算機上，同時有著豐富的、不同種類的電子模塊。可以讓學習者在連接與制作過程中體會元件、傳感器等級別的技術。只有這樣才能使課程更接近“真正”的計算機技術。

從計算機程序設計的角度來看，使用Scratch語言編程，連小學生都能夠操作。這對于編程教學的系列性來說非常重要，從易到難的課程內容序列、從單一方向向綜合發展的學習序列、從技術工具到生活應用的實踐序列，對于學習者來說非常重要。

從信息科技的角度來看，Arduino主板配上一塊手機電池供電，就能夠獨立于計算機工作。而這個技術系統中既有獲取信息、數據的單元，也有信息處理的單元。是一種典型的信息系統模型，也是未來發展的智能技術的現實模型。當主板連上計算機時，又成為兩種不同系統交換信息的典型模型。這對于學習者加深信息系統的認識有很大幫助。endprint

從學生的發展來看。Arduino豐富的電子模塊配上操作簡單的Scratch語言。既能夠通過簡單的設計來完成“制作中學”的任務，也能夠將更多的應用與生活中的實際問題結合起來。有了S4A這個平臺，在生活情境中強調應用，在應用中強調創新成為自然而然的事情了。

……

不同的視角能有不同方向、不同的發展。信息科技課程就需要這樣的百花齊放。

如果我們有十種、百種、千種不同的實踐，匯總起來將會對課程整體有著重要作用。S4A的系列教材就有這樣的意義。

這樣的教材還不夠，還需要更多！

管雪沨（江蘇省常州市天寧區教師發展中心）

信息技術課程的意義在于它不僅僅是傳授知識和技能，還是方法。信息技術從本質上講是一種思想，一種創新的思想。十八大報告中明確指出：“全面實施素質教育，深化教育領域綜合改革，著力提高教育質量，培養學生創新精神。”如果信息技術課程還是信息采集、信息處理、信息應用等相對形式化的諸如文字輸入、搜索與編輯、發布、分享交流等，那么信息技術課程如何實現創新人才的培養？開發結構低、定位高、技術先進的課程成了教育的必然選擇之一。因此，溫州中學謝作如老師等開發的S4A系列課程受到了廣大師生的歡迎。S4A的出現，正好讓教育在培養學生創新能力方面多了一條思路，多了一種手段。它在培養學生創新能力方面起到以下積極作用。

從社會發展過程來看，當前，種種社會現象和經濟形態表明，科技創新、產業升級已逐漸成為當今社會經濟發展的必然選擇和構建新經濟模式的核心。隨著創新性、服務型經濟發展方式的推進，社會對人才的創新能力要求將會進一步提升，從已有教育經驗看，S4A必然會為培養創新人才打好堅實的基礎。

從學生信息素養來看，信息技術應用能力的提升僅僅是讓人能適應社會，作為信息社會的原住民，信息素養的核心能力是信息創新能力。學生學習S4A不再是學習一種應用軟件，而是一種創造，《互動媒體技術》中的一個個案例，都是一個小創造。而這背后就是信息素養的升級版——信息創新能力。

從學生素質發展來看，人的全面發展是我們教育的追求，但實踐中全面是相對的，就像學習S4A一樣。它已經不僅僅是某個學科的課程，而是一個關聯課程，在學習S4A的同時，相關學科如物理、化學、數學、工程、藝術等都有可能融通于一個創新項目。S4A是課程的統整和學科的融合，是促進人的全面發展。

從面向全體學生來看，S4A是一門適合中小學學習的課程，就如同當時MIT Media Studio推出Scratch一樣，讓全世界的每個孩子都在“想象、創編、分享”中享受學習的樂趣。S4A進入學校課程，能讓每個孩子在學習中感受成功和樂趣。

隨著時代的發展，我們的教育理念和教育追求將更加明晰，教育課程和形式也將更加多元，今天的學生將是中華民族明天的支柱，我們任重道遠！endprint