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基于创客教育的Arduino校本课程教学实践

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  【摘要】依据创客教育理念,Arduino校本课程教学围绕项目式学习,通过真实的驱动性问题,引导学生将理论与实践相结合,把创意变成现实,激发了学生的学习兴趣,培养了学生的创新设计素养、计算思维以及物化能力。
  【关键词】创客教育  Arduino  校本课程
  【中图分类号】G42   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2019)21-0009-01
  近年来创客教育发展迅速,华东师范大学祝智庭教授认为创客教育融合了体验教育、项目学习法、创新教育和DIY理念的思想,在教学中具有重要地位。
  一、课程概述
  建构主义理论强调学生对知识的主动探索、主动发现,强调对所学知识的主动建构。建构主义理论对基于创客教育理念的校本课程开发建设具有重要的指导作用。
  以Arduino为载体的校本课程采用项目式教学,教师引导学生完成一些内容丰富且与生活相关的真实性问题,实现技术的创意应用。学生在实践体验、内化吸收、探索创新中获得较为完整的知识和技能,其计算思维、创新设计和动手实践能力也得到培养。
  二、课程目标
  以项目研究为载体,通过系列专题的探究学习,增强学生的求知欲望,激发学生创新想法的意识。引导学生通过观察、实验、设计制作,培养学生信息意识、分析问题和使用Arduino解决生活实际问题的能力。在合作学习过程中,培养学生的团队协作精神。
  三、课程实施
  下面以《闪烁广告灯》课为例,介绍Arduino校本课程实施流程,主要包括创设情境、设计创意、动手实践、分享交流、拓展提升、总结评价等环节。
  (一)创设情境
  商业街新开了一家饭店,店家需要制作一个广告牌,考虑到夜晚宣传效果更好,希望广告牌能含有LED灯,请大家思考如何制作一个更吸引人的广告灯。
  教师创设真实的生活场景,引发学生思考如何利用已学知识,实现实际需求。教师引导学生分析LED广告灯的设计原理,思考需要用哪些器材?如何实现?
  (二)设计创意
  学生以小组为單位,讨论怎样通过Arduino主板、面包板、LED元器件搭建实现广告灯的效果,画出设计草图,确定本小组的创意设计。
  教师参与部分小组的讨论,引导学生合理分工,鼓励学生发散思维,思考新颖的设计,激发学生学习的兴趣和学习动机,并且以此来培养学生的创新意识。
  (三)动手实践
  学生根据之前的设计思路,完成流程图、系统搭建、电路连接、编译程序、程序下载、系统调试,将创意由思路变成现实。
  教师巡视指导,对电路连接、程序编写、系统调试进行适当的指导,培养学生的计算思维和动手实践能力。
  (四)分享交流
  各小组派代表在班级展示、交流作品创作过程。教师组织、指导交流,包括创意思路、流程图、系统搭建、元器件使用、程序编译等。
  (五)拓展提升
  闪烁广告灯在通电的情况下可以反复运行,而不是运行一次。教师展示程序,引导学生分析、改进,如增加延时功能、添加多组LED小灯、添加变量等方式。学生在原来基础上继续完善作品或者进行新的创意探究。
  (六)总结评价
  教师提炼、总结本节课的重难点,组织学生进行个体评价、组内评价、组间互评。
  四、实践反思
  (一)注重课程内容的选择
  课程内容应取自与学生生活相关的真实性问题,易于激发学习兴趣。综合应用Arduino主控板、传感器和LED、舵机、步进电机、显示管等电子元器件,解决真实问题,从注重技术为主到以实际应用为主,更好的培养学生的创新思维和物化能力。
  (二)探索项目式学习方法
  采用项目式学习,可以让学生以一个驱动性问题为切入点,通过项目一次次的失败,能够激发学生去主动探究多种可能的解决途径。让学生了解、体验、领悟Arduino的运作机制,掌握PWM、Arduino电子元器件的针脚位置、面包板基本电路连接等知识,逐步熟悉变量、循环语句等编程语言的规律,并且进行反思和总结,培养学生问题解决能力和合作探究能力。
  (三)图形化编程便于学生理解、操作
  通过教学实践发现,目前绝大多数学生没有编程基础,所以图形化编程比基于文本化的编程更容易被接受和使用。以Mixly和Ardublock为代表的图形化编程工具让程序编译更加简单、直观,方便学生理解和操作,容易培养学生的计算思维。
  (四)分层教学,注重学生创新能力的培养
  由于个体差异,学生小组在完成任务上差距明细。在教学设计时应设置多个教学目标,实施分层教学,鼓励学生发挥创意,激发学生内驱力,注重实践创新能力的培养,不断完善作品,促进学生个性化成长。
  (五)教学评价
  课程教学评价以表现性评价为主,主要包括创意设计、研究过程和成果交流等阶段,融合了定性与定量评价、形成性与总结性评价、个人与小组评价等多种方式。评价内容可以包含学生学习的参与情况、学生知识与技能的构建情况、学生作品的完成情况、学生的能力提升情况及学生小组分工合作情况等方面。
  五、总结展望
  以项目式学习为主导,基于创客教育的Arduino校本课程在培养学生能力方面取得显著成果,还需要进一步探索,促进学生对知识的建构,提升学生的核心素养。
  参考文献:
  [1]祝智庭,孙妍妍.创客教育:信息技术使能的创新教育实践场[J].中国电化教育.2015年01期
  [2]傅骞.基于“中国创造”的创客教育支持生态研究[J].中国电化教育.2015年11期
  [3]郝新春.创客教育的教学实践研究——以Snap+Arduino平台为例[J].中国电化教育.2018年07期
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