Scratch+传感式创客教育案例研究

　 Scratch+传感式创客教育的案例的研究

　Scratch课程内容从2015年上半年开始进入浙江省小学信息技术教材中，但教材中的Scratch趣味编程还仅仅停留在纯软件的层面，缺少实体硬件的支撑，在课堂中培养学生动手操作、将自己的创意变成现实产品等方面存在着局限性。因此，笔者尝试将“Scratch编程与传感器相连”的课程内容引入到课堂教学，通过软硬件结合的方式开展创客教育，这对激发学生的学习兴趣，培养他们的创造性思维、提高动手实践能力等都有很好的促?M作用。

　　“Scratch+传感”为创客教育提供有效载体

　　Scratch是由美国麻省理工学院媒体实验室终身幼稚园小组研发的一种图形化编程语言，它可以让青少年和儿童轻松地创建自己的互动故事、动画、游戏、音乐和艺术。Scratch可以帮助学生发展学习技能，培养创造性思维。Scratch支持很多品牌的传感器，如纳英特、中鸣、乐高等。学生只要将电脑和传感器相连，在Scratch软件中用拖拽图标的形式，就可以获取外部传感器的信息，甚至可以控制机器人的外部设备，如马达等。所有这一切都为学生将虚拟的想法变为现实的产品打下基础。

　　北京景山学校吴俊杰老师曾提出，“创客教育是培养所有人创新创业所需要的知识、能力和视野所需的活动、课程、机制和环境的总和”。对学校来说，教师要把课堂变成一个充满活力的创客空间，鼓励学生通过动手制作、交流、分享等方式来完成一些现实的作品。创客课程主要有以下一些要素：动手做是最重要的，开放和分享、大胆尝试、个性化学习、技术是基本要素，学生自己掌控学习等。而“Scratch+传感”的教学完全符合创客教育的学习要素。

　　“Scratch+传感”式创教育实践案例

　　如何利用“Scratch+传感”开展创客教育，激发小学生的创造性思维，将他们的创意想法变成现实产品呢？笔者认为，教师要结合生活创设情境，设计具体的项目活动，通过案例的形式来组织实施。以下是笔者教学中的一些教学案例，供大家参考。

　　案例一：《怕光的老鼠》

　　这是用Scratch测控板上的光线传感器（如图1）来制作的作品，其功能是借助光线传感器，在Scratch中编写程序，模拟老鼠在夜晚的活动情况。通过Scratch与光线传感器的连接，编写程序控制光线传感器的亮度，从而调控房间光线及老鼠的变化，实现虚拟环境与现实世界的对接，将创意想法变成现实产品（如图2）。

　　在这个案例中，如何将光线传感器的值转变为合适的背景亮度特效值是教学的难点，房间需要的亮度特效是全黑到全亮，亮度值是（-100，0），而光线传感器默认的值是（0，100），因此需要利用逻辑运算来进行相应调整，才能实现创意效果，因此就很自然地引入了程序设计的学习，从而培养了学生的计算思维。

　　案例二：《吹气球》

　　这是利用Scratch测控板上的声音传感器（如图3）来制作的作品，模拟生活中吹气球的过程。其中，通过对声音传感器吹气球来触发传感器的值变化，进而控制虚拟气球的大小变化，模拟生活中的小实验（如图4）。

　　在这个案例中，运用了Scratch测控板上的声音传感器，在Scratch中实现了虚拟与现实的互联。在教学实践中，有了Scratch声音传感器这个“秘密武器”后，学生的创造力被激活了，从生活实际需求出发，设计出很多具有创意的Scratch作品。

　　案例三：《智能窗帘》

　　这是利用Scratch测控板上的光线传感器（如图5）制作的作品，其功能是模拟生活中的窗帘能够根据外部光线的强度智能地开与合。其核心是通过光线传感器值的变化，触发窗帘位置的变化（如图6）。

　　在这个案例中，结合光线传感器，让房间内的亮度能随着窗帘的开合产生相应变化，也可以结合Scratch测控板上的其他传感器，如滑杆、声音、光线等传感器，实现各种更加智能的窗帘，如滑杆窗帘、声控窗帘等。

　　案例四：《防偷百宝箱》

　　该案例中，硬件利用了中鸣的主控器以及光线传感器（如图7）。这个创意来自于生活中的保险柜，希望给保险柜增加报警功能。学生利用鞋盒制作了一个百宝箱，将主控器以及光线传感器放置在鞋盒内。当小偷打开盒子时，盒子里面的光线亮度就由暗变亮，光线传感器检测到变化，发出学生自己录制的警报求救声音，以便引起周围人的注意（如上页图8）。

　　案例五：《幸运大转盘》

　　本案例中利用了中鸣的主控器、触碰传感器以及马达（如图9）。这个创意来自于“双十一”电商的优惠活动，转动大转盘进行随机抽奖。学生在实践过程中不仅仅停留在Scratch编程模拟的层面，还动手利用彩纸、剪刀、圆规、机器人积木等制作了一个大转盘，将转盘的指针连接马达，主控器连接触碰传感器。当按下触碰传感器时，马达带动指针以随机速度转动起来。学生们玩得不亦乐乎，都想试试自己的运气（如图10）。

　　“Scratch+传感”式创客教育带来的改变

　　在创客教育理念的背景下，学生不断地联系实际生活，产生创造灵感，将想法变成现实，像小创客一样学习。“Scratch+传感”给学生的学习带来了改变。

　　1.从“创意想法”到“创意实现”的飞跃

　　现在常用的传感板有纳英特、中鸣、PCduino等，在这些板上一般都集成有滑杆、按钮、光线、声音等传感器，将Scratch跟传感板结合在一定程度上能给信息技术教学带来飞跃，那就是将以前只存在于电脑上的“创意”落实到了实际操作中，利用一些机器实体来实现这些“创意”，这也给学生提供了一个动手、动脑制作创意实体作品的全新平台，前文所述的学生的作品创意绝大部分都来源于实际生活经验。用科技解决生活中碰到的实际问题，帮助人们更好地生活，这不就是学习信息技术的目的吗？可见，Scratch和传感的结合是创客教育的一种有效手段，能让教师的教学增加更多的趣味性和互动性。

　　2.从“主题”学习到“项目”学习的转变

　　在信息技术教学中，教师可以从情境教学入手，每一课内容都贯穿一个学习情境，但对一个单元或一册教材的学习来说，零散的情境学习缺乏系统性和整合性，这时教师可以尝试开展项目式学习。例如，笔者在讲授项目学习案例《幸运大转盘》一课时，首先，确立项目主题。全班分组，每组学生各自提出自己感兴趣的项目，并讨论投票决定，选出“幸运大转盘”项目。其次，项目分析，分配任务。学生运用信息技术搜索相关资料，找到一些用设备可以解决的技术难点，如旋转可以使用马达、开始可以使用按钮传感器或者声控传感器等。再次，动手制作。用生活中的零件，包括硬纸箱、机器人零配件等，经过反复实验，安装好“幸运大转盘”的实体机器。最后，作品展示与学习评价。每组选派学生讲解“幸运大转盘”创作的理念和功能，并解答其他学生提出来的各种疑问，当然也可以将自己作品的一些“奇思妙想”跟大家一起交流分享。

　　开展创客教育的目的是提高学生的动手能力、探究能力和设计能力，而“Scratch+传感”项目学习就是一种基于学生动手操作的实践性学习。未来，笔者还会尝试将“Scratch+传感”项目学习变为一种拓展性课程，开发具有学校特色的校本教材，形成可持续实施的创客教育生态资源，为学生的实践、创新和未来发展提供更多的课程。