计算思维视域下的创客教学实践

喻帅英

【摘 要】计算思维是运用计算科学的思想方法进行问题解决时产生的思维活动，对培养学生的创新意识和实践能力有重要作用。笔者尝试在计算思维的视域下，运用Mixly和MixGo的组合进行创新教育的实践。

【关键词】计算思维;Mixly;创新教育

【中图分类号】G434  【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2019）06-071-03

未来教育对学生的培养目标将从掌握浅层的知识和技能，转到更深层次的培养核心素养和终身学习能力上。如何去实践这些课程的教学，是摆在教师面前的一个问题。卡内基·梅隆大学的周以真教授在2006年提出了计算思维的概念，认为计算思维是个体运用计算科学的思想方法进行问题解决时产生的思维活动，对培养学生的创新意识和实践能力有重要作用。

以北京师范大学傅骞教授为代表的国内多位学者在创新教育和创客活动领域耕耘多年，Mixly是他们的成果之一。Mixly是一款面向创意电子开发的免费开源图形化编程工具，它不仅仅是一个编程工具，更是一个分享平台，创客们可通过分享作品获得进步和提高。MixGo是一块主控制器为ESP32的集成电路板，在这块板子上集成了多种传感器，可以快速地实现产品原型的制作。Mixly和MixGo的结合极大地方便了中小学创意电子课程的开设，这也是我们采用Mixly和MixGo去实践创新教育的重要原因。

智能机器人设计制作、3D打印技术应用、Scratch与机器人融合被称为创客教育“三剑客”。不难看出，智能电子技术、增材制造和积木编程這三种方案是创新教育实践的主流。Mixly的积木式编程平台与创意电子的结合，是培养学生创新精神和创新能力的众多方案中的优秀代表。它采用的积木式编程符合青少年的审美与兴趣，一方面满足学生好奇心强、喜欢动手的需求，把学生从只知道读书和沉溺于游戏与娱乐的两种极端中解救出来;另一方面，Mixly的可扩展性非常强，常用的开源硬件都可以支持，为学习者向更高层次发展提供了便利。本文采用计算思维的理论知识，结合Mixly创客教育平台，探讨如何开展培养学生创新思维与能力的教学实践。

创客活动课“眼疾手快”案例

1.教学内容

笔者在小学五年级开展Mixly创客活动，在前面的几节课中，学生已经初步掌握了重复语句、随机数、系统延时等基本命令和操作。本节课中，学生首先学习LED灯的使用，然后在教师创设的情景下，综合运用之前所学的知识，实现反应测试器的功能。具体过程包括需求设计、实现功能、操作使用、拓展改进等，这个过程体现了培养计算思维能力对学生创新精神和创新能力的发展有着重要作用。

2.学情分析

小学生对创客活动有浓厚的兴趣，但缺乏对作品整体的逻辑设计，教师需要在教学过程中进行辅助。本课以前几节课学生熟悉的流程图入手，着重梳理程序的逻辑，待学生明白基本逻辑后再开始做。以任务驱动法为主，个人操作和小组合作相结合，难度有浅有深，让每位学生都能收获成就感。

3.教学目标

了解MixGo板子中LED灯的基本特征，并使用Mixly编写程序，成功点亮LED灯;综合运用多种命令与方法，实现反应测试器的功能;在编写程序的过程中，感受创客的分享与合作精神;能对作品进行评价，发现存在的不足之处，并有意愿对缺点进行改进。

4.教学过程

（1）课程导入。小学生对短视频的兴趣非常大，因此笔者对一档知识抢答类型的综艺节目进行裁剪和编辑，并让学生进行讨论：想要在这样的游戏里取胜，除了需要非常丰富的知识之外，还需要什么能力？就此引入本课的教学。那你们的反应快不快？如何知道自己的反应时间是多长？我们今天就要来比比看，同学们谁的反应更快。

（2）提出需求，设计程序。在提出任务之后，就和学生一起分析任务的逻辑，让学生畅所欲言，把学生的问题都挖出来，一起讨论，也有利于培养学生的计算思维。

PPT：让板子发出信号，然后人做出反应，系统计算并显示两者的间隔时间。

生1：什么是信号呢？

师：在节目当中，主持人念的题目就是一种信号，选手在听到信号之后抢答，抢答就是一种反应。最后如果出现两个人都答对的情况，那就要比较谁答得快，也就是谁用的时间比较短。不同的是，我们这里把反应时间显示出来。你们认为，在MixGo的板子上面，什么可以用来做信号呢？

生（集体）：震动、声音、灯光…….

师：你们的想法都很好，真是一群爱动脑筋的孩子。

生2：我们感觉到了信号，要怎样做出反应，才能让板子知道呢？

师：是啊，这是个问题，怎么办呢，同学们有没有好的建议呢？

（3）知识新授。LED灯是今天的新授部分，学生也都能想到用LED灯作为反应测试器的信号。在新授的过程中，配合着微课进行讲解，主要包括亮灯与操作间的前后逻辑、灭灯的必要性等。与此同时，完成一个初级的任务，用按钮点亮LED灯。

（4）梳理任务流程图。流程图是编程常用的思维工具，有利于培养学生在清晰的逻辑下解决问题，这也是计算思维在培养创新能力方面的重要体现。

任务流程图

在讲解的过程中，不是把流程图全部展示出来，而是利用希沃白板的蒙层与橡皮擦功能，一步一步地展示出来，不断地提问和启发学生，直到最后师生一起完成整个流程图。

（5）大展身手。在梳理完流程图后，学生着手编写程序。教师在小组间巡回指导，能力较强的几个小组完成比较快，可以让他们分头去指导其他小组。

（6）测试程序。学生完成程序的编写之后，从桌子里拿出反应测试任务单，按要求进行填写和记录。一方面，试验自己制作的反应测试器;另一方面，也测试自己的反应时间。

（7）课程小结。经历了编写程序、测试使用，这节课也接近尾声。师生一起交流这节课的收获与感想。有较多的学生提到，个别同学的反应时间特别小，只有几毫秒。分析其原因，有的同学不停地在按按钮，即使灯没有亮起来也在按，甚至是一直按着不放，这样就会出现结果不准确的问题。并且有的同学在测试的过程中，只要盯住那个灯，等它亮起来就马上按下按钮，这和实际条件下的反应力情况是不同的。

教师最后总结：今天做的反应测试器是比较简单的，还有很多可以完善的地方。你们觉得可以怎样进行完善呢？

生3：可以把另外一个LED灯也用上，两个灯随机亮起来，让测试者不知道哪个灯会亮起来，这样就能解决问题了。

师：非常棒，这位同学的建议非常好。那请同学们课后思考一下，如何让两个灯随机亮起，实现反应测试的功能。

总  结

本课采用启发式和任务驱动的教学法，在完成任务的过程中逐渐地培养学生的核心素养与能力。活动有制作、有分享，对学生的创新思维和分享精神是一个很好的培养。同时，学生能评价作品的优缺点，并有意愿对缺点进行改进，培养了学生评判辨析的精神。创新教育的主要目标并不在于让学生掌握什么知识，而在于学生为了解决一件事情而努力探索，这也正是我们要保护和培养的。

参考文献

[1]傅骞，王辞晓.当创客遇上 STEAM 教育[J].现代教育技术，2014（10）：37-42.

[2]朱珂，贾鑫欣.STEM视野下计算思维能力的发展策略研究[J].现代教育技术2018，28（12）：115-121.

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[4]王同聚.基于创客教育理念的“智创空间”实践研究[J].中国教育信息化，2016（10）：22-25.

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