基于micro：bit的Python編程教學(xué)策略的實(shí)踐研究

王玲

基于micro：bit的Pvthon編程學(xué)習(xí)基于教學(xué)硬件，鼓勵(lì)學(xué)生立足真實(shí)世界問題解決，借助micro：bit開發(fā)板及多種傳感器、擴(kuò)展接口、連接線等硬件設(shè)計(jì)制作產(chǎn)品，并通過Python編程實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品應(yīng)用，旨在激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)意想法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、信息素養(yǎng)及合作交流能力等，引導(dǎo)學(xué)生逐漸學(xué)會應(yīng)用科技讓生活更美好。

本文結(jié)合初中教學(xué)實(shí)踐和項(xiàng)目學(xué)習(xí)等理論，提出了基于micro：bit的Python編程教學(xué)策略，并以“創(chuàng)意燈光秀”主題教學(xué)為例進(jìn)行了詳細(xì)介紹，以期為廣大同仁提供一些參考借鑒。

項(xiàng)目背景

夜幕降臨，華燈初上，滿街霓虹。各式各樣的燈，已經(jīng)成為人類生活不可或缺的一部分。路口的紅綠燈、出警車上的紅燈、演唱會上的燈牌、舞臺上的唯美燈光、標(biāo)志性地標(biāo)建筑上的燈光秀……這一切無不昭示出現(xiàn)代燈光的功能拓展與變化。隨著科技的發(fā)展，燈光不再僅有照明功能，還有指揮、預(yù)警、提示、表達(dá)、裝飾、宣傳等功能，燈光在學(xué)生的生活中稀松平常、隨處可見，但卻鮮少有學(xué)生探究其背后的原理或親手設(shè)計(jì)制作。由此，根據(jù)對學(xué)生學(xué)情和學(xué)習(xí)內(nèi)容的雙重分析，我們選擇燈光為探究對象，將學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)生實(shí)際生活建立聯(lián)系，確定以“創(chuàng)意燈光秀”為基于micro：bit學(xué)習(xí)Python編程的項(xiàng)目學(xué)習(xí)主題。

項(xiàng)目目標(biāo)

本項(xiàng)目是一個(gè)起始項(xiàng)目，將引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)分析問題、設(shè)計(jì)算法、準(zhǔn)備材料、搭建安裝、編寫程序、調(diào)試完善、交流分享這一系列結(jié)合硬件運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程解決問題的過程，具體學(xué)習(xí)目標(biāo)如下。

◇通過觀察示范和自主實(shí)踐等方式，了解ThonnV編程環(huán)境，對micro：bit及其擴(kuò)展模塊形成初步認(rèn)識。

◇通過小組合作實(shí)踐探究，掌握用Python程序使用micro：bit顯示模塊的方法。

◇結(jié)合程序編寫、分析、對比，理解Python無限循環(huán)的作用與編寫規(guī)范。

◇通過體驗(yàn)結(jié)合開源硬件用Python編程解決問題的基本過程，感受用開源硬件學(xué)習(xí)編程的樂趣。

策略實(shí)施

創(chuàng)設(shè)問題情境，引出項(xiàng)目主題

教師可以從時(shí)事新聞、熱門事件或?qū)W生生活中的普遍現(xiàn)象人手，以視頻、圖片、文本等形式清晰地呈現(xiàn)給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，再使用恰當(dāng)?shù)闹Ъ軉栴}，從而成功地為學(xué)生創(chuàng)設(shè)出真實(shí)的問題情境，讓項(xiàng)目主題在課堂上自然生成。例如： “為喜迎新中國成立70周年，人民網(wǎng)精心組織策劃了以‘向祖國表白為主題的一系列城市燈光秀聯(lián)名活動(dòng)，并在全國多地同時(shí)投放。2019年9月20日晚，城市聯(lián)合燈光秀迎來巔峰，全國25個(gè)省46個(gè)城市76個(gè)地標(biāo)建筑集體點(diǎn)亮對祖國的愛。這么多地標(biāo)建筑的燈光秀是如何保證同時(shí)點(diǎn)亮的？又是怎么實(shí)現(xiàn)呈現(xiàn)的燈光圖案各不相同？”教師可以直接用這些問題引出“創(chuàng)意燈光秀”項(xiàng)目主題。然后，教師可以展示更多燈光秀的應(yīng)用場景，拓寬學(xué)生的思路，讓學(xué)生經(jīng)歷思維發(fā)散和聚焦的過程，明確本組具體想表現(xiàn)的創(chuàng)意燈光秀主題。例如，疾馳的警車、路口的紅綠燈、演唱會上的應(yīng)援牌、舞臺上的燈光、不同節(jié)日主題的燈光秀等，盡可能為學(xué)生提供更多應(yīng)用情境，為他們的思維發(fā)散提供支架。

小組頭腦風(fēng)暴，擬定初步方案

學(xué)生以小組為單位，圍繞本組制訂的創(chuàng)意燈光秀主題，思考本組想要顯示的具體圖案類別，以及圖案的持續(xù)時(shí)間、呈現(xiàn)方式和出現(xiàn)順序等（可提供思維導(dǎo)圖范例供學(xué)生參考，如圖1）。學(xué)生需要借助思維導(dǎo)圖體現(xiàn)本組的討論結(jié)果，并進(jìn)一步確定任務(wù)內(nèi)容及分工，完成最終的項(xiàng)目規(guī)劃書。在這個(gè)過程中，教師要充分發(fā)揮同伴的力量，給予學(xué)生充分的時(shí)間，讓學(xué)生在討論中思考、拓展、提升，形成初步方案。同時(shí)，教師要充當(dāng)指導(dǎo)者的身份，給予學(xué)生適當(dāng)?shù)膯栴}提示，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考、激發(fā)創(chuàng)意。

有指導(dǎo)的學(xué)習(xí)，論證細(xì)化方案

有指導(dǎo)的學(xué)習(xí)以學(xué)生為主體，教師可以為學(xué)生提供教材、自主學(xué)習(xí)單、視頻教程等讓學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中合作探究。當(dāng)然，如果學(xué)生通過合作學(xué)習(xí)仍無法解決，則需由教師演示或示范。在“創(chuàng)意燈光秀”主題項(xiàng)目實(shí)施過程中，教師在本環(huán)節(jié)需要指導(dǎo)學(xué)生掌握三部分內(nèi)容：一是micro：bit上5×5的LED點(diǎn)陣屏可以顯示的圖像范圍;二是程序錄入并寫入到micro：bit上運(yùn)行的具體步驟;三是總結(jié)強(qiáng)調(diào)本項(xiàng)目過程中重點(diǎn)需要掌握的語句。在此環(huán)節(jié)之前，由于學(xué)生并未掌握完成項(xiàng)目產(chǎn)品的所有知識技能或者可能存在思慮不周的情況，初次制訂的方案存在超出micro：bit顯示屏所能顯示圖像的范圍的問題。因此，學(xué)生在掌握了用Pvthon使用顯示模塊的方法后，需要再次論證優(yōu)化方案，以提升方案可行性和操作性。

實(shí)施項(xiàng)目方案，形成項(xiàng)目作品

一旦方案確定，學(xué)生就可以根據(jù)分工合作實(shí)施項(xiàng)目方案，形成項(xiàng)目作品。但是，在這個(gè)過程中，學(xué)生主要面臨的問題不在于語句的理解與書寫，或者程序的上傳與硬件的使用，而是容易面臨思維上的阻礙，即面對一個(gè)問題不知該從何下手。因此，教師需要為學(xué)生引導(dǎo)分析出需要解決的主要問題。例如，“創(chuàng)意燈光秀”需要解決的問題如下。

·如何顯示出自主設(shè)計(jì)的圖像7

·如何讓自主設(shè)計(jì)的圖像動(dòng)起來7

·如何讓圖像一直動(dòng)呢？

另外，在教學(xué)過程中，教師可以結(jié)合范例，給予學(xué)生自主分析問題、解決問題的機(jī)會與時(shí)間，并給學(xué)生提供適當(dāng)?shù)奶崾尽⒁龑?dǎo)與幫助，為學(xué)生搭建思維階梯。

組織交流分享，進(jìn)行項(xiàng)目評價(jià)

在“創(chuàng)意燈光秀”案例中，每組有5-8分鐘介紹本組作品。由于是起始項(xiàng)目，教師事先為學(xué)生提供了分享PPT范例，以減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)。在一個(gè)組分享時(shí)，教師和其他同學(xué)進(jìn)行評分，每個(gè)學(xué)生也需自評。評價(jià)主體分別為教師、個(gè)人、他人，評價(jià)維度分別是學(xué)習(xí)態(tài)度、小組合作、個(gè)人貢獻(xiàn)、課堂表現(xiàn)、作品效果。這樣做的意圖是為了讓學(xué)生之間能夠相互借鑒、互相啟發(fā)，并逐步了解到在團(tuán)隊(duì)協(xié)作中每個(gè)人都需付諸努力、作出貢獻(xiàn)。

總結(jié)與反思

Python語言是一種純文本語言，是簡單易學(xué)、功能強(qiáng)大的編程語言。結(jié)合硬件能夠讓這種純文本類的語言學(xué)習(xí)更加生動(dòng)具象，讓學(xué)生在計(jì)算思維發(fā)展的過程中，在組裝、搭建的過程中鍛煉動(dòng)手實(shí)踐能力。在項(xiàng)目實(shí)施之前，教師還需對學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)生學(xué)情等進(jìn)行深入分析。根據(jù)內(nèi)容和學(xué)情分析結(jié)果，教師方能確定項(xiàng)目主題，而非隨意為之。項(xiàng)目主題至少需要滿足兩方面要求：一是對學(xué)生的實(shí)際生活有現(xiàn)實(shí)意義;二是能夠指向課堂學(xué)習(xí)的關(guān)鍵概念、技能或方法等;三是給予學(xué)生一定的自由度，能夠讓學(xué)生發(fā)揮想象力。例如“創(chuàng)意燈光秀”這一主題能夠直接指向“用Python編程使用micro：bit顯示模塊的方法”的教學(xué)重點(diǎn)，但卻并未限制學(xué)生的思維廣度，可以讓每組學(xué)生都能設(shè)計(jì)制作出屬于他們的獨(dú)一無二的燈光秀。

“創(chuàng)意燈光秀”是一個(gè)起始項(xiàng)目，內(nèi)容非常簡單，只花費(fèi)了2課時(shí)的時(shí)間，每課時(shí)為1小時(shí)，間隔1周，旨在從學(xué)生的實(shí)際生活情境人手，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，項(xiàng)目任務(wù)難度設(shè)計(jì)不高、耗時(shí)不長，僅循環(huán)1次，重在讓學(xué)生建立整體認(rèn)識、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、初步體驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程，意識到科技與我們的生活息息相關(guān)。