micro：bit在Python網絡教學中的應用實踐

羅晶

隨著國家對人工智能、編程的大力推廣，越來越多的學校將micro：bit引入信息技術課堂。畢竟對于學生來說，單純的編程語法學習枯燥并且抽象，選擇一款具有創造性和趣味性的開源硬件輔助開展編程教學，能夠幫助學生在學習編程這條路上走得更遠。

然而受新冠疫情影響，傳統課堂不得不轉入在線學習模式，知識獲取方式和傳授方式，以及教和學的關系發生了明顯變化。本文結合教學實例，分享micro：bit在Python網絡教學中的應用實踐和教學注意事項。

教學主題

Python硬件實踐

教學對象

有一定Python基礎的學生

教學目標

學習并掌握micro：bit硬件的基本知識，通過Python控制硬件，讓學生將計算機與生活緊密聯系起來。

教學內容

課前準備——軟件和編輯器

方法l，通過下載安裝MU軟件，可直接將代碼刷入到micro：bit板子上（見圖1）。

方法2，如果網絡環境較好，可直接使用在線編輯器，隨時隨地進行編程（見圖2）。

教學說明

◇認識micro：bit（見圖3）

nRF51應用處理器IC：nRFi1應用處理器IC是讓使用者作主要程控的處理器，完整的程序包含了用戶客制與中介層（ runtime），以及藍牙協議層（stack） （注：瀏覽器編譯環境會在用戶程序寫完同時將這3部分整合完成），一旦用戶將完整程序（HEX文件）放在USB閃存根目錄上，處理器便會直接執行程序代碼。使用者也可對連接在處理器上的GPIO進行控制，也可通過2.4 GHz無線進行相關周邊控制。

·藍牙通訊：micro：bit板子上2.4G無線相關設計提供了對手機、平板的藍牙通訊功能，可以通過藍牙控制micro：bit，或者通過藍牙把信號傳人手機或者電腦。

·無線通信：micro：bit板子上2.4G無線相關設計提供另外的無線通信協議，此通訊協議在不同的程序語言環境可以直接使用，并且可以在多個micro：bit裝置中互相傳遞并且群組化，進行無線通訊。

·金手指觸片引腳：25個引腳，一般可以配合鱷魚夾使用，或者插接到擴展板上進行轉接使用。這些引腳使micro：bit的功能更加強大，可控制電機、舵機或其他電子模塊。

·電力供應：給micro：bit的電力主要是由接口IC通過USB提供，亦可由電池盒連接器提供，在金手指上有電力供應的功能，需要熟悉電路設計的人操作。

·按鍵：micro：bit板子正面有2個按鍵，背面有1個。背面的按鍵連接nRF51處理器作系統重置用（reset）。正面的按鍵A、B可以由使用者程控，包括了短壓、長壓，或是A、B同時按，按鍵A、B均連接至金手指上的GPIO，加上電路設計可以做logic0或1值的操作。

·顯示：在板子上有5×5組LEDs作為顯示屏，光線傳感器通過反向二極管電流的作用，把點陣屏轉換成光敏傳感器使用，用來檢測周圍的光線。

·重力傳感器（加速度傳感器）：重力傳感器是經由12C與處理器連接，提供了三軸感應數據，并包含手勢感測算法。

·磁力傳感器：磁力傳感器也是通過I2C與處理器連接，提供磁力感測數值。

·溫度感測：提供了板子上的實時溫度感測。

·陀螺儀傳感器：可以測量micro：bit的三軸轉動角度，可以檢測加速度大小，也可以檢測micro：bit常見的狀態（搖晃、傾斜、自由落體等）。

·指南針：可以用來指示方位，并且可以檢測磁場強度。

◇介紹應用軟件

MU是第三方編輯器，在工作時，需要把micro：bit與電腦USB進行連接，通過Python編輯器將代碼寫入。當看到背后reset按鍵邊上的LED開始閃爍時，說明可以進行代碼寫入。

我們可以在MU主要區域開始寫第1段代碼。默認情況下，MU給我們寫了1段代碼，但是代碼前面有#號，表示代碼內容注銷不運行。

寫完代碼之后，就可以刷入代碼了。在進行這一步之前，我們需要再次確認micro：bit已經與電腦相連接（在“我的電腦”里可以看到micro：bit已經讀入），然后點擊刷入，將代碼刷入到micro：bit板子上。

當后燈開始閃爍，閃爍過程大約10秒左右，表示代碼已經在刷入。

當然，也有很多種其他方式進行刷入Pvthon腳本。通過對代碼保存再拖拽，找到micro：bit文件進行刷入。打開MU，點擊REPL，可以看到代碼下面的2個對話框（見圖4）。

另一種方法，通過在線編輯器進行代碼編輯和micro：bit刷入。首先，在編輯器的指定區域進行代碼編寫。然后，確認電腦與micro：bit已連接（可以看到提示）。選擇micro：bit開發板。點擊刷入，刷入后可以看到micro：bit板子刷入燈閃爍。

在本節課的最后，學生成功完成了教師分配的指定任務，通過網絡實現了硬件學習，感受到了創作的快樂。

教學注意事項

◇要能看到學生電腦屏幕。學生在實際操作中會遇到很多問題，比如代碼書寫過程中的語法錯誤、電腦日常小問題、USB與micro：bit板子連接問題、軟件應用錯誤等。教師在教學過程中需要通過屏幕隨時遠程指導學生解決問題。

◇要通過學生端的攝像頭隨時注意學生表情。學生在硬件操作中，可能會遇到接線問題、電源正負連接問題、元件選擇出錯等。此時，有的學生會通過攝像頭向教師說明，而有的學生則“埋頭不語”。此外，有的學生可能在做學習之外的事情。因此，教師需要通過攝像頭隨時觀察和注意學生的表情.及時幫助學生解決問題或糾正其行為。

◇注意分享教師端的屏幕。教師不僅要講解課件，還要編寫代碼并講解，部分代碼還需要標注，這些都需要通過分享教師端的屏幕展示給學生。

◇注意分享教師端的攝像頭。在講解micro：bit硬件時，教師需要對選擇元件、插線等進行展示。因此，攝像頭需要能夠照到所需展示分享的元件和硬件上來。

◇注意教學內容和節奏的把控。在線教學的內容應難度適中、循序漸進。當發現幾個學生都困于同一個問題時，就需要放慢教學進度，給學生充足的時間思考，或是給出一些提示，引領學生完成“摘桃子”的過程。學生多一分成功的喜悅，對學習也能多一分熱情和主動性。

相比傳統教學模式，在線教學較難把握學生的真實學情。因此，在線教學時，教師需注意和學生之間的互動，并形成一定的監督機制，同時還需要準備充分的教學內容，從而保證教學質量，提高學生學習主動性。