“Scratch+傳感”式創客教育案例研究

樓佳群

Scratch課程內容從2015年上半年開始進入浙江省小學信息技術教材中，但教材中的Scratch趣味編程還僅僅停留在純軟件的層面，缺少實體硬件的支撐，在課堂中培養學生動手操作、將自己的創意變成現實產品等方面存在著局限性。因此，筆者嘗試將“Scratch編程與傳感器相連”的課程內容引入到課堂教學，通過軟硬件結合的方式開展創客教育，這對激發學生的學習興趣，培養他們的創造性思維、提高動手實踐能力等都有很好的促進作用。

“Scratch+傳感”為創客教育提供有效載體

Scratch是由美國麻省理工學院媒體實驗室終身幼稚園小組研發的一種圖形化編程語言，它可以讓青少年和兒童輕松地創建自己的互動故事、動畫、游戲、音樂和藝術。Scratch可以幫助學生發展學習技能，培養創造性思維。Scratch支持很多品牌的傳感器，如納英特、中鳴、樂高等。學生只要將電腦和傳感器相連，在Scratch軟件中用拖拽圖標的形式，就可以獲取外部傳感器的信息，甚至可以控制機器人的外部設備，如馬達等。所有這一切都為學生將虛擬的想法變為現實的產品打下基礎。

北京景山學校吳俊杰老師曾提出，“創客教育是培養所有人創新創業所需要的知識、能力和視野所需的活動、課程、機制和環境的總和”。對學校來說，教師要把課堂變成一個充滿活力的創客空間，鼓勵學生通過動手制作、交流、分享等方式來完成一些現實的作品。創客課程主要有以下一些要素：動手做是最重要的，開放和分享、大膽嘗試、個性化學習、技術是基本要素，學生自己掌控學習等。而“Scratch+傳感”的教學完全符合創客教育的學習要素。

“Scratch+傳感”式創教育實踐案例

如何利用“Scratch+傳感”開展創客教育，激發小學生的創造性思維，將他們的創意想法變成現實產品呢？筆者認為，教師要結合生活創設情境，設計具體的項目活動，通過案例的形式來組織實施。以下是筆者教學中的一些教學案例，供大家參考。

案例一：《怕光的老鼠》

這是用Scratch測控板上的光線傳感器（如圖1）來制作的作品，其功能是借助光線傳感器，在Scratch中編寫程序，模擬老鼠在夜晚的活動情況。通過Scratch與光線傳感器的連接，編寫程序控制光線傳感器的亮度，從而調控房間光線及老鼠的變化，實現虛擬環境與現實世界的對接，將創意想法變成現實產品（如圖2）。

在這個案例中，如何將光線傳感器的值轉變為合適的背景亮度特效值是教學的難點，房間需要的亮度特效是全黑到全亮，亮度值是（-100，0），而光線傳感器默認的值是（0，100），因此需要利用邏輯運算來進行相應調整，才能實現創意效果，因此就很自然地引入了程序設計的學習，從而培養了學生的計算思維。

案例二：《吹氣球》

這是利用Scratch測控板上的聲音傳感器（如圖3）來制作的作品，模擬生活中吹氣球的過程。其中，通過對聲音傳感器吹氣球來觸發傳感器的值變化，進而控制虛擬氣球的大小變化，模擬生活中的小實驗（如圖4）。

在這個案例中，運用了Scratch測控板上的聲音傳感器，在Scratch中實現了虛擬與現實的互聯。在教學實踐中，有了Scratch聲音傳感器這個“秘密武器”后，學生的創造力被激活了，從生活實際需求出發，設計出很多具有創意的Scratch作品。

案例三：《智能窗簾》

這是利用Scratch測控板上的光線傳感器（如圖5）制作的作品，其功能是模擬生活中的窗簾能夠根據外部光線的強度智能地開與合。其核心是通過光線傳感器值的變化，觸發窗簾位置的變化（如圖6）。

在這個案例中，結合光線傳感器，讓房間內的亮度能隨著窗簾的開合產生相應變化，也可以結合Scratch測控板上的其他傳感器，如滑桿、聲音、光線等傳感器，實現各種更加智能的窗簾，如滑桿窗簾、聲控窗簾等。

案例四：《防偷百寶箱》

該案例中，硬件利用了中鳴的主控器以及光線傳感器（如圖7）。這個創意來自于生活中的保險柜，希望給保險柜增加報警功能。學生利用鞋盒制作了一個百寶箱，將主控器以及光線傳感器放置在鞋盒內。當小偷打開盒子時，盒子里面的光線亮度就由暗變亮，光線傳感器檢測到變化，發出學生自己錄制的警報求救聲音，以便引起周圍人的注意（如上頁圖8）。

案例五：《幸運大轉盤》

本案例中利用了中鳴的主控器、觸碰傳感器以及馬達（如圖9）。這個創意來自于“雙十一”電商的優惠活動，轉動大轉盤進行隨機抽獎。學生在實踐過程中不僅僅停留在Scratch編程模擬的層面，還動手利用彩紙、剪刀、圓規、機器人積木等制作了一個大轉盤，將轉盤的指針連接馬達，主控器連接觸碰傳感器。當按下觸碰傳感器時，馬達帶動指針以隨機速度轉動起來。學生們玩得不亦樂乎，都想試試自己的運氣（如圖10）。

“Scratch+傳感”式創客教育帶來的改變

在創客教育理念的背景下，學生不斷地聯系實際生活，產生創造靈感，將想法變成現實，像小創客一樣學習。“Scratch+傳感”給學生的學習帶來了改變。

1.從“創意想法”到“創意實現”的飛躍

現在常用的傳感板有納英特、中鳴、PCduino等，在這些板上一般都集成有滑桿、按鈕、光線、聲音等傳感器，將Scratch跟傳感板結合在一定程度上能給信息技術教學帶來飛躍，那就是將以前只存在于電腦上的“創意”落實到了實際操作中，利用一些機器實體來實現這些“創意”，這也給學生提供了一個動手、動腦制作創意實體作品的全新平臺，前文所述的學生的作品創意絕大部分都來源于實際生活經驗。用科技解決生活中碰到的實際問題，幫助人們更好地生活，這不就是學習信息技術的目的嗎？可見，Scratch和傳感的結合是創客教育的一種有效手段，能讓教師的教學增加更多的趣味性和互動性。

2.從“主題”學習到“項目”學習的轉變

在信息技術教學中，教師可以從情境教學入手，每一課內容都貫穿一個學習情境，但對一個單元或一冊教材的學習來說，零散的情境學習缺乏系統性和整合性，這時教師可以嘗試開展項目式學習。例如，筆者在講授項目學習案例《幸運大轉盤》一課時，首先，確立項目主題。全班分組，每組學生各自提出自己感興趣的項目，并討論投票決定，選出“幸運大轉盤”項目。其次，項目分析，分配任務。學生運用信息技術搜索相關資料，找到一些用設備可以解決的技術難點，如旋轉可以使用馬達、開始可以使用按鈕傳感器或者聲控傳感器等。再次，動手制作。用生活中的零件，包括硬紙箱、機器人零配件等，經過反復實驗，安裝好“幸運大轉盤”的實體機器。最后，作品展示與學習評價。每組選派學生講解“幸運大轉盤”創作的理念和功能，并解答其他學生提出來的各種疑問，當然也可以將自己作品的一些“奇思妙想”跟大家一起交流分享。

開展創客教育的目的是提高學生的動手能力、探究能力和設計能力，而“Scratch+傳感”項目學習就是一種基于學生動手操作的實踐性學習。未來，筆者還會嘗試將“Scratch+傳感”項目學習變為一種拓展性課程，開發具有學校特色的校本教材，形成可持續實施的創客教育生態資源，為學生的實踐、創新和未來發展提供更多的課程。endprint