巧用硬件，創意無限

陳純慶

2016年9月13日，教育部頒布了《中國學生發展核心素養》，核心素養以“全面發展的人”為核心，分為文化基礎、自主發展、社會參與三個方面，綜合表現為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活，責任擔當、實踐創新六大基本素養，具體細化為18個基本點。創客教育與科學精神、學會學習、實踐創新等幾大素養息息相關，于是，筆者通過Scratch與硬件相結合的方式進行了創客教育實踐。

山重水復疑無路——Scratch創客教育的困惑

2012年，筆者利用學校少年宮課時間（現已成為拓展性課程），在小學五、六年級嘗試了Scratch趣味編程課程，學生學習興趣很高，積極性強，創作熱情也高漲。歸納起來，Scratch趣味編程有以下幾個方面內容：①游戲類，利用Scratch設計一些小游戲程序，如走迷宮、打地鼠、接球等游戲；②故事類，利用Scratch創編一些少年兒童喜歡的繪本故事，如烏鴉喝水、動物過冬、三只小豬等；③作畫類，利用Scratch制作一些日常生活中的動畫，如五彩的花朵、電子相冊等；④虛擬機器人類，利用Scratch編寫一些模擬機器人方面的程序，如小車走迷宮、模擬機器人送餐等；⑤音樂類，利用Scratch創作一些美妙的音樂，如小星星、兩只老虎等；⑥數學問題類，利用Scratch解決日常生活中的一些數學問題，如求三角形的面積、平均數、雞兔同籠等問題。

當Scratch趣味編程課程實施一年后，課堂情況就大不如前了，筆者發現，學生的學習興趣不高了，積極性也變弱了，沒有了創作熱情，作品質量不如意，感覺他們有點學膩了，甚至還出現了上課玩游戲的現象。這些問題，引發了筆者的深度思考。究其原因，Scratch創客教育拓展性課程缺乏新意，對于軟件編程課程，學生們玩多了就索然無味，缺乏創意。為了提高學生的學習興趣，激發學生的求知欲，培養他們的創造能力，筆者嘗試實施Scratch與硬件相結合的創客教育課程，分別設置了三、四年級的“Scratch上的創意——酷樂宅”、五年級的“Scratch上的創編——測控板”、六年級的“Scratch上的創作——Nova開源套件”等課程。下面，筆者就以酷樂宅和測控板為例，介紹一下自己的創客教育實踐。

Scratch上的創意——酷樂宅

酷樂宅是一塊能將水果、水、橡皮泥、樹枝、鋁箔紙、海綿等日常生活用品變成鼠標、鍵盤的電路板，通過它可以真正實現用創意改變世界。在三、四年級的拓展性課程中，用Scratch教學+酷樂宅進行創意，可以大大激發學生的Scratch編程熱情，提高編程的趣味性，提升學生的想象力，培養他們的創造力。

例如，筆者設計了一個以“用橡皮泥制作打地鼠游戲”為主題的任務。玩過打地鼠游戲的人都知道，該游戲就是用一個橡皮錘敲打洞里伸出頭的地鼠，游戲規則是：地鼠在洞里隨機出現，用錘子敲打，打到一只地鼠得一分，在規定的時間內看誰的得分最高。用Scratch也可以編寫類似這樣的小游戲，但都是用鼠標操作。如何通過橡皮泥制作打地鼠游戲呢？操作步驟如下：①用自帶的USB數據線把酷樂宅電路板連接到計算機的USB口；②安裝光盤里面的驅動程序“DriverInstaller_v1.7.0.exe”和酷樂宅軟件（在光盤里可以找到，或者去官網下載）；③準備5～8根細導線，可以用廢舊的雙絞線（網線）里帶皮細芯線，并剝去兩端的皮；④把自帶的鱷魚夾線剪斷為兩根，鱷魚夾線一頭夾在酷樂宅電路板的輸入口上，另一端與細導線相連，細導線另一頭插入到橡皮泥里并固定牢，橡皮泥的個數視Scratch程序中地鼠洞的個數而定，如果正面的電路板輸入口不夠，則用側下邊擴展輸入口，擴展輸入口不能用鱷魚夾線，需用專用的細導線。酷樂宅一共有22個輸入接口，每個輸入接口都可以通過筆者提供的軟件配置成任意鍵盤按鍵、鼠標動作，甚至是CMD指令；⑤打開酷樂宅軟件，單擊“連接/Connect”，酷樂宅電路板連接成功；⑥設置坐標值，把每個輸入口分別設置成“鼠標移到指定坐標并單擊”，再對應程序中地鼠出現的位置，如x=1096，y=436。這樣，左手握住手腕帶和酷樂宅地線連接，從而用手錘擊橡皮泥的時候，鼠標會移到對應的位置并點擊，來完成打地鼠的動作。

由于這款游戲綜合性強，要用到許多指令，為了激發學生的創作熱情，在上課之前，筆者先讓學生玩一玩PC版“打地鼠”游戲，當學生單擊鼠標玩累了時，筆者說：“動玩城是用橡皮錘敲打地鼠，那我們能不能實現呢？我們可以嘗試用橡皮泥來玩這款游戲，就和動玩城玩實物打地鼠一樣。”（如圖1）

學生體驗之后，感覺很新奇、有趣。這時筆者引導學生一步步地進行編程，最后完成了作品。實踐證明，學生在這節課綜合應用了相關的指令，高效地完成了作品。“Scratch上的創意——酷樂宅”課程中還有酷樂宅之水果走迷宮游戲、酷樂宅之樹枝接球游戲、酷樂宅之易拉罐演奏曲子等有趣的課例。學生通過酷樂宅電路板用水果和橡皮泥等來玩游戲，不僅創新了游戲玩法，而且大大激發了編寫游戲程序的興趣，提高了編程能力。

Scratch上的創編——測控板

Scratch測控板有些書上叫“傳感器板”，常見的Scratch測控板一般都集成有滑桿、按鈕、光線、聲音等傳感器。除此之外，還提供了A、B、C、D四個傳感器輸入接口，可以連接更多的傳感器，如檢測溫度、濕度、壓力、距離等信息并傳回模擬或數字量供Scratch程序調用，測控板可以創編出非常有趣好玩的作品。在五年級的拓展性課程里，筆者結合測控板Scratch進行教學，極大地激發了學生的Scratch創編熱情。

學校每年都要舉行體質健康測試，其中有一項是測肺活量，而利用Scratch測控板也能測量肺活量。筆者的設想是用嘴使勁地對著測控板上的麥克風吹，當檢測到的音量大于一定的數值時，將聲音音量的值累加到肺活量的變量中，當肺活量的值小于2000時，屏幕顯示“加油！加油！”，當肺活量的值大于或等于2000小于2300時，屏幕顯示“你的肺活量合格”，當肺活量的值大于或等于2300小于2500時，屏幕顯示“你的肺活量良好”，當肺活量的值大于或等于2500時，屏幕顯示“你的肺活量優秀”。

實現這個生活類情景的制作過程如下：①用自帶USB數據線把測控板連接到計算機的USB口；②安裝CH340.exe驅動程序；③打開Scratch軟件，選擇“偵測”指令模塊下的“滑桿的值”腳本，單擊滑桿右下角的下拉三角形，選擇“聲音”，并在“聲音的值”腳本單擊勾選；④測試聲音值的變化，用嘴對著測控板中的麥克風吹一吹，觀察“聲音傳感器的值”有無變化，有變化則正常工作；⑤在Scratch中進行創編，創編后的作品如圖2所示。

基于Scratch測控板的學習，讓學生很樂于去實踐，去創編，從而提高了其程序的創編能力，培養了他們的創造力。“Scratch上的創編——測控板”課程還有測控板之貓抓老鼠、測控板之打磚游戲、測控板之龜兔賽跑等有趣的課例。

路漫漫其修遠兮——Scratch創客教育的延伸

以上是筆者利用Scratch與配樂宅、測控板相結合的創客教育實例。當然，還有許多課程需要教師去研究與開發。例如，Nova套件，通過Nova套件開源電子元件的應用，可以創作出許多作品，如聲控燈、遙控燈等；通過Nova智能小車的組裝、編程、調試，可以培養學生的動手實踐能力，理解小車運行的程序結構，激發他們的創作熱情，落實信息技術核心素養之“計算思維”“數字化學習”。

“聽，會忘記；看，能記住；做，才能真正的理解。”這句話強調了做的重要性，也是創客精神的實質。“大眾創業，萬眾創新”是當今的主流，創客是新時代對創新人才的迫切需求，作為一名小學信息技術教師，要適應時代的潮流，與時俱進，針對創客教育過程中遇到的困惑尋找解決的途徑，只有這樣才能不斷提高創客教育課堂教學水平，真正實現創意無限。