在創客教育中培養學生的計算思維能力

楊震國

摘 要：在創客教育中培育學生的計算思維能力。不但可以提升學生創客項目制作能力，還能培養良好學習習慣。在實際問題中，掌握正確的處理方法。

關鍵詞：創客教育;計算思維;教育探索

近年我校利用信息技術積極嘗試創客教育，并創建了西林校園創客空間。創客教育在校內正引導學生由單一的知識接受者向創造者逐步轉換。我校在日常推廣實施活動中將信息技術核心素養的計算思維能力作為首要學生培育目標。隨著“scratch傳感器”“3D繪圖筆”“三維建模”“電路工程師”“無人機”等先進技術已快速邁入小學創客課堂。琳瑯滿目的創客活動在小學逐步推進，但學生計算思維的能力培育卻顯得尤其關鍵。因此，筆者在小學創客活動中著重從培育學生計算思維能力方面做了如下教育探索。

一、巧設生活化場景，激發計算思維需求

在創客活動學習中，一旦學生具有強烈的創造欲望，教師就能輕而易舉帶領學生探索創客活動的設計。任何創客活動作品都對計算思維存在內需要求，每個細節都考驗著學生的綜合素養。一般創客學生都只想獲得參照樣品仿制一個有趣的創客作品。如果每一個小創客都身處此般創作環境，將只會給創客教育留下無窮的隱患。所以首要任務是激發學生的創作熱情，基于小創客們熟悉喜歡的生活場景，引導他們用計算思維更好地解決問題。

例如3D繪圖筆項目中教學“可愛眼鏡”時，傳統教學中為了學生都能快速掌握制作方法，總是會用講授法來指導。一般都由老師分析好普通眼鏡的大小尺寸，講解眼鏡的創作步驟。緊接著就讓學生按部就班地進行制訂，最終學生完成的眼鏡和老師所示一模一樣。筆者避免以上情形作出略微的教學改進，先展示了由3D打印筆設計的漂亮花式眼鏡。學生觀察了各異的眼鏡，調動了學生的學習興趣，都在商議哪個眼鏡更漂亮舒適。小創客們積極主動地思考用哪種方法可以創作出眼鏡的外形、裝飾片等。還從生活中的個人眼鏡尺寸是多少，是否有快速計算的方法能得到所有的眼鏡框、鏡腿、眼鏡間距尺寸等方面的數據。所有的數據要求符合個人的實際需要，最終戴在臉上要較為貼合。最后讓學生把眼鏡上的裝飾插片也疊加在表面，就能得到一副精美實用的眼鏡。

二、面向實際項目，巧用計算思維策劃

創客作品設計中，往往實用性和創新性是密切關聯的，作品的創新也都是針對實用需求進行設計開發。在創客作品設計中傾注更接近生活實際的客觀數據，從而構建出更具有實用性的新型美觀成品。創客作品設計過程中如果配合多維度計算思維能力，設定不同組的數值就能夠產生各式的成品。為了提升學生面對實際問題找到不同方法的能力，特引入趣味益智類設計，如五巧板、套娃、魯班鎖、九連環等;實際問題類設計如智能書桌、智能垃圾分類器、智能快遞小車、多功能廚房、智能校園報警、現代家園衛士等。

例如scratch傳感器項目中教學“多功能廚房”模型創建時，有部分同學用樂高積木件很快制成了一個簡單的廚房外型，略顯單一。老師適時帶領同學們一起分析智能廚房所需裝備的一些功能，如自動傳菜、自動切菜、播放配音、燃氣警報、雙軸遙控升降等。每一項功能的實現都要涉及傳感器數值的選取范圍，不同的數值段在程序中可以設定為不同的效果。當燃氣傳感器的值超過300時，發出警報聲，當低于這個值時，播放悅耳的音樂。遙控升降采用馬達正轉和反轉實現上升和下降，但上升的速度和時間以及下降的速度和時間也都需要在程序中不斷反復調試，才可以最終確定。在學生已掌握S4A編程技巧的前提下，再引導學生開展數據分析工作，從而讓學生逐步明白計算思維運用規則，最后不斷調試完成作品。

三、引入多元評定，拓展計算思維外延

在創客項目的開發實施中，每個學生的思維角度不同，教師可根據每組情況給予恰當的指導。引導學生細心分析遇到的場景，測算每個項目零件如何成型、組裝、運作。從實際例子著手，分析哪組數據可更接近項目。讓學生知道，項目設計最將都將運用到實際中來。如果完成的零件模型在項目中不完全匹配，那就需要對數據進行再加工測算。老師接收到學生依據不同的計算思維制作的零件，不能完全否定，而應對其中的進步之處大加贊賞。讓學生可以從多個方位思考解決項目中的問題。

再如三維建模項目中教學“我的漂亮文具盒”時，沒有先展示給學生制作好的漂亮文具盒。而是鼓勵相近的學生形成合作小組、分小項目合作，商議零件間的尺寸數值。同學們先把文具盒外形數據，表面裝飾圖尺寸，內部的直尺、橡皮、鋼筆、鉛筆、修正帶的尺寸數值進行羅列。然后組內成員根據實際生活把比例值固定。在作品草圖編輯過程中就把組員的計算思維成果保留在作品中，如最后渲染三維作品時發現尺寸不合實際場景，就需要再優化設定的尺寸。當發現恰當的計算數值組時，師生可給予其充分的贊許。

在創客教育中充分培養學生計算思維能力，能提高設計創客作品的良品率，培養學生的實際工程問題解決能力。在信息時代不但要求學生在創客項目設計中不斷錘煉思維能力，而且要加強各學科教師之間的合作溝通。通過廣泛的創客活動歷練，必將促進學生心智積極健康地發展。

參考文獻：

[1]楊現民.建設創客課程：“創課”的內涵、特征及設計框架[J].遠程教育雜志，2016（3）.

[2]金元君.創客背景下的校本教材開發研究與實踐[D].上海：上海師范大學，2015.

編輯 杜元元