例谈 Scratch与测控板结合在创客教育中的运用——五年级“雾霾监测器”教学实践与反思

卫天一

杭州市文海实验学校 （小学部） 310000

【摘要】在创客教育中，教师可以在分析学生接受程度、硬件性能等原因的基础上，选取Scratch测控板作为创客教育课堂的辅助教学工具。创客课堂以创客五步教学法模式开展：创意、设计、创作、分享、评价，引导学生将已有的Scratch案例优化成结合硬件的作品。在此过程中，学生的动手能力和逻辑思维能力得到了锻炼，提高了编程能力，唤醒了创新意识。

Scratch作为创客教育的基本入门语言，相比较枯燥、难读的代码类编程，其采用更加贴切青少年儿童认知水平的图形化编程，已陆续走进小学信息技术课堂。但单一的Scratch教学模式带给学生的感知有局限性，不利于提高学生的动手实践能力。

Scratch测控板是一款集合了多种传感器、遥杆、滑竿的开源创客教学用板，它将计算机与外部世界联通，让Scratch编程创作有了更多的可能。利用测控板，能够将原本只能在软件中呈现的功能通过按钮、传感器、LED灯实现，这也为小学信息技术课程教学提供了更好的教学手段和教学模式。

图1 Scratch测控板

一、学情分析

笔者设计制作了一个雾霾监测器的互动小程序。如图1，雾霾值做为一个变量，可以用滑杆调节取值。如果雾霾值大于0小于30，那么绿灯亮起，森林几乎没有污染，表示安全状态。如果雾霾值大于30小于70，那么黄灯亮起，森林有轻微污染，但在安全范围内。如果烟雾值大于70，那么红灯亮起，表示雾霾超过警戒范围，发出雾霾警报。

根据学生的学习情况进行分析，学生已经掌握的Scratch基本模块有：循环与判断语句的使用，能将条件和数字与逻辑运算指令相结合进行判断。已经掌握的硬件模块指令有：会使用按钮、LED灯、蜂鸣器等来对Scratch数据进行输入或者输出。在这些基础上，我们对《雾霾监测器》进行进一步的优化设计与创作。

二、教学过程

（一）创意引导：分析现有案例，提出创意

笔者通过课前学情分析，基于已有的教学经验和教学实践，提出了以下几个设想：

设想1：让监测器用不同颜色的led灯来表示雾霾污染程度。

设想2：当雾霾污染超过指标时用警报声音来提示。

设想3：一键清理雾霾，恢复环境。

（二）优化设计：构思整体，制作优化设计卡

根据前期提出的设想，笔者制作了《雾霾监测器》优化设计卡，从需要实现的功能出发，分析所需要的传感器和可能用到的指令。

（三）二次创作：融入硬件，作品再创作

根据优化设计卡对现有作品进行二次创作。在原来的案例中，使用了一个按钮角色作为雾霾污染程度的提示。加入硬件之后，则需实现用测控板上的led灯来作为提示。同时，在雾霾超过指标时用蜂鸣器发声来进行警报。在原来程序的基础上，加入需要用到的几个传感器模块脚本，优化后程序设计界面如下：

图5 雾霾监测器优化后部分程序界面

（四）互动分享：作品分享，提升成就感

二次创作后，学生将自己的作品分享到网络平台上，也可以浏览其他同学的作品。利用网络平台，能让更多的人看到自己的作品，学生更容易得到满足，提升成就感。从而形成内驱力，推动学生继续进行探索和创作。

（五）多维评价：自评与互评，完善提升

1.评价方式

评价采用自我评价、留言评价和体验式评价相结合的方式。因为在分享阶段学生已经将作品上传到网络平台上，在评价阶段，学生可以查看、体验其他同学的作品并留言评价。

2.评价维度

评价从作品的创意设计、脚本优化程度、界面友好性等方面展开，教师和学生需要进行星级评定并给出评价语。

（六）学生创意作品展示

1.噪音分析器

需要的传感器：声音传感器、led灯、蜂鸣器、按钮

原理：通过声音传感器分析外界的噪音，判断小朋友图图的心情。

图6 《噪声分析器》部分程序截图

2.穿衣小助手

需要的传感器：滑杆、led灯、蜂鸣器

原理：根据温度提醒增减衣物。温度由滑杆控制，低于零下10摄氏度或者高于40摄氏度，led红灯亮起，蜂鸣器发出警报。

三、Scratch测控板教学反思

经过Scratch与测控板结合的创客教育教学，笔者有一些感悟。

（一）趣味性与教育性结合

Scratch与测控板的教学应当是趣味性与教育性结合的。学生从生活出发，通过日常生活中的观察所想到的问题，先进行情境分析，考虑要实现的功能，再思考会用到哪些传感器及指令。Scratch与硬件结合的学习，不能是为了用硬件而用硬件。要让学生在动手创造的过程中，感受科技改变生活的魅力。同时，制作的作品最好具有一定的实用价值。

（二）注重跨学科的学习引导

创客教育并不等于信息技术课，需要将信息技术课程与其他学科相融合，以跨学科知识教学理念开展课程实施。在笔者学校的教学中，Scratch与美术学科结合，学生创造了用测控板摇杆进行作图；与数学学科结合，学生创造了按钮控制的两位数随机加减法出题器；与音乐学科结合，学生创造了用蜂鸣器播放乐曲……从趣味编程到动手造物，我们慢慢走入到了STEAM（科学、技术、工程学、艺术和数学）教育中。而这样的课程，才是学生真正喜欢的，也是最能培养其创新能力的综合性课程。

（三）尊重差异，注重过程性评价

笔者认为，创客教育最大的迷人之处就在于，尊重差异，充分尊重学生的造物天性，以此唤醒学生的创新意识，让学生天马行空的想象转变成现实。创客作品的制作没有标准答案，其评价更要注重过程性评价。我们关注的应当是学生在造物过程中，动手操作能力、逻辑思维能力等有没有提高，而不是是否制作完成了一个创客作品。

（四）普及课程与提高课程相结合

Scratch测控板简单易懂好上手，但毕竟功能有限，大部分的测控板需要数据线与电脑连接，不能脱离电脑运行，这就有了局限性。测控板课程可以与Arduino、pcduino等开源硬件课程相结合，形成一个普及课程、提高课程、特长课程结合的较为完整的创客课程体系，学生通过学习软件、测控板到开源硬件一步步奠定基础，培养扎实的动手能力。

图7创客课程体系

（五）注重分享精神

“无分享，不创客”。分享精神无疑是创客教育一个非常重要的核心精神，有了开源的硬件和课程，我们的创客教育才能如火如荼地进行。我们所创造的东西，也需要与同伴、外界进行分享，交流，这样才能走得更长远。我校乐创空间小创客们利用“好好搭搭”、网易咔哒等云编程平台积极分享自己的作品，分享作品后可以听取外界的意见，修改作品使其更加完善。同时有更多的人体验自己创作的程序，学生会有一种成就感和喜悦感。而这种成就感会推动学生更加积极地去学习、创造、分享。

在Scratch教学实践中，笔者根据创客教育五步教学法进行教学设计：创意、设计、创作、分享、评价，引导学生将已有的Scratch案例优化成结合硬件的作品。在创作过程中，学生的动手能力和逻辑思维能力得到了锻炼，提高了编程能力，唤醒了创新意识。在小学创客教育课程中适时引入Scratch测控板，不仅丰富了Scratch的教学内容，使小学信息技术课程富有趣味性，也让学生初步体验了开源硬件，对学生进一步的提高打下坚实的基础。