基于Micro∶bit的小學創客校本課程的設計與實踐

劉海武

學校是創新型人才培養的重要場所。如何在中小學課堂教學中更好地開展創客教育？本文從什么是Micro∶bit板，Micro∶bit校本課程的開發與設計，小學Micro∶bit創客教育課程的設計與實踐、課程實施感悟與收獲等方面進行闡述和分析，為Micro∶bit在中小學課堂教學的實施提供了一定的借鑒。

基于Micro∶bit的校本課程

Micro∶bit是一款由英國電視廣播公司（BBC）專為青少年數字化編程教育開發設計的大小為4cm×5cm的微型電腦開發板。Micro∶bit主板配置有25個紅色的LED，3個可觸控按鈕，其中包括兩個可編程按鈕和一個復位按鈕，除此之外還配置有一個內置加速度計和磁力計。Micro∶bit可以通過鱷魚夾與各種電子元件互動，支持讀取傳感器數據，控制舵機與RGB燈帶，因此能夠輕松勝任各種編程相關的教學與開發場景。目前，我國中小學教育對Micro∶bit的研究并不多，將其作為小學生學習編程語言的校本課程的就更少了，加之創客指導教師一般為計算機或物理教師兼任，因此，基于Micro∶bit的校本課程在國內總體上呈現課程課時少、師資設備參差不齊等現狀。雖然Micro∶bit目前在國內還處于探索階段，但其對中小學開展創客教育課程研究和創新型人才的培養有一定借鑒作用。

小學Micro∶bit創客教育課程開發實施方案設計

1.設計原則

開發小學Micro∶bit創客教育課程涉及Micro∶bit網頁版編程軟件和Micro∶bit硬件的運用，并將軟件知識與硬件技能進行重構。課程中涉及的教學案例均以與學生生活息息相關的項目學習理論為指導，通過傳感器的使用，讓學生感知周圍的微觀世界。在知識探究中還要求學生根據自己的知識和水平，聯系生活實際，積極主動地發揮個人的想象開展探究，從而完成規定式和開放式目標。本課程開放式目標分為兩個層面的內容，一是在課程案例的基礎上進行程序的完善和功能擴展，二是根據所學的知識與技能完成生活中的其他案例分析、制作和分享。例如，在學習《擴展程序——LED燈》時，學生通過觀察能很快了解LED燈的顯示規律，在筆者的指導下了解矩陣和矩陣的尋址的特點，并通過實踐完成各排燈的逐個顯示。之后，筆者帶領學生對生活中LED燈帶的顯示進行分析，讓學生通過模仿、改造等方式創造出更多的模型。通過目標實現能進一步促進學生動手操作能力的培養，提升學生的認知能力，提高學生的創客思維和創新能力。

2.教學設計模型（如圖1所示）

小學Micro∶bit創客教育校本課程涉及案例共15個，課堂教學中筆者以培養學生創新意識和能力為目標，根據學生認知水平和規定式目標，選擇恰當的教學方法。在講解LED燈顯示時，可以帶領學生先分析生活中能觀察到的燈光現象，并引導學生小組分析燈光顯示的規律及功能并繪制流程圖，然后根據流程圖進行程序的編寫、交流、評價、完善和分享。

小學Micro：bit創客教育課程開發實踐

小學Micro∶bit創客校本課程教學內容和課時安排可參考下表。現以“燈帶”一課為例，對課堂教學中的教學設計與教學過程所涉及的各個方面進行闡述。

1.案例觀察明確任務

Micro∶bit燈帶是模仿生活中LED燈帶顯示原理而設計的。Micro∶bit板面由5*5個LED燈矩陣組成，每個矩陣燈通過控制可輸出兩種狀態——燈亮和燈滅。程序一開始燈全部滅，從1*1個矩陣開始亮燈，之后1*2燈亮，依次到1*5燈亮，之后從第二排開始依次燈亮，然后第三排、第四排、第五排依次燈亮起來，形成了非常漂亮的燈帶效果。在整個展示過程中，筆者提醒學生注意觀察燈亮的位置和時間，引導學生查找規律，從而進入課堂探究主題——制作LED燈帶。

2.案例分析繪制流程圖

流程圖是使用圖形表示算法的一種極好的方法。通過流程圖能很快地讓學生了解到程序設計的過程、方法和步驟，學生在繪圖時也能很快地感受到程序設計的重點和難點。筆者展示完燈帶程序后，讓學生先討論燈帶實現的功能，并3人一小組討論繪制流程圖。之后進行小組展示，其他組進行補充完善。學生在開始繪制流程圖時會碰到很多困難，如流程圖中符號的意義、條件和循環的繪制等。為此，教學初期，在繪制流程圖前應先訓練學生用自然語言進行表達的能力，然后再帶領學生一起了解流程圖框的繪制和作用，在此基礎上學會繪制順序、條件和循環結構流程圖的繪制方法。幾節課下來，學生自然就習慣并掌握了，而且對于同一個程序可能還會碰到多種流程圖結構，這需要學生在實際中加以運用。本課LED燈帶流程圖如圖2所示。

3.自主探究確認解決難點算法

算法是解決問題的方法。在學生完成流程圖設計之后，筆者引導學生說出燈帶設計的難點和解決難點用到的算法。本程序設計主要難點有兩個，一是在每行中依次顯示燈亮，二是在完成一行顯示后，跳轉到下一行并繼續依次顯示。為了更好地引導學生開展自主探究，筆者以座位排序為案例，引入行X和列Y變量，當行X為1時，列Y可以從1到5依次增加，之后行X增加1到第二行，列Y繼續從1到5依次取值，如此往復可以實現效果。為了讓學生少走彎路，筆者在PPT課件中展示了變量從0至4依次取值模塊，如下頁圖3所示。

4.動手實踐制作燈帶程序

動手實踐是在學生理清了程序的設計思路和方法之后展開的探究性學習，學生在實踐中如遇到困難可參考E加互動平臺學習微視頻，也可以與學生交流合作共同完成。課堂教學中學生基本都能建立變量X、Y，并通過PPT提示的模塊完成一行的燈帶效果展示，但因兩個點之間顯示沒有停頓時間，導致沒有依次出現的效果。為此筆者進行了學生作品的班級展示，引導學生用“暫停模塊”。在完成一行顯示后，接下來是循環的嵌套，這也是本節課的難點。筆者讓學生在組內討論，并進行觀點闡述，有的學生說可以將一個同樣的模塊放在程序下面，有的學生說在變量模塊里面有一個“以1點幅度更改變量”模塊，可以組合運用。最后，筆者進行板書，設置兩個變量，然后進行嵌套循環的每步分析。學生聽完后發出了“哦”的聲音，通過分析也基本解決了本節課的難點，學生對復雜的循環嵌套也有了新的認識。程序如圖4所示。

5.作品交流、完善與功能擴展

在作品交流前，筆者先讓學生在組內進行交流分享，然后進行班級分享，小組之間也可相互借鑒。小組討論完之后，學生都積極展示，有的學生在程序設計中添加了變量的初值，也有的學生改變了變量X和Y在程序中的位置，產生了不同的燈帶效果，還有的學生添加暫停時間變量，讓燈由慢到快顯示……令人欣慰的是，這些學生的設想在Micro∶bit板中都一一實現了。

6.作品上傳、評價與分享

E加平臺是蘇州工業園區自主研發的教學云平臺，提供了資源共享、課程建設、學生微課學習和作品上傳交流評價等功能。作品評價主要分為兩種方式：一是學生展示作品后的師生口述評價；二是學生將作品上傳到E加互動平臺，班級中每位學生都能對上傳的作品進行查看、互評和點評。學生可根據評價意見進行作品的進一步完善并上傳到Micro∶bit的官網平臺與各國程序愛好者交流。

課程實施感悟與收獲

Micro∶bit是近兩年才引入中國的，因此，教師在開展Micro∶bit創客教育時，必須熟練地掌握Micro∶bit硬件的相關知識和Micro∶bit網頁軟件編程，在教學中不能因技術而教，在學生面臨困難時應作為學生的引導者、激勵者，要充分相信“只要給學生時間和空間，他們總會給我們更多的驚喜”。在創客學習中，從探究主題的確定，到流程圖的繪制，到網頁軟件的編程實踐，再到Micro∶bit板的展示、平臺交流和網絡分享等，整個過程的體驗實實在在地引發了學生仔細觀看、動手操作、認真思考，讓學生時刻感受創客教育帶來的智慧碰撞，學生在完成作品、相互交流分享后欲望高漲，興趣盎然，作品創意也層出不窮。

Micro∶bit板進入中國教育還處于起步階段，創客課程的設計與開發還需要廣大教育工作者不斷地去實踐和完善，但無論采用什么樣的教學方法，在教學中教育者都應該義無反顧地實施創客教育，進一步提升學生的創新意識和能力。