文/佛山市南海區(qū)羅村高級中學 蘇苑華

為培養(yǎng)創(chuàng)新人才，我校從三個維度開展了三門校本選修課程，其中包括了以Arduino為開發(fā)工具的電子制作基礎課。Arduino作為一款開源電子原型平臺，通過編程實現(xiàn)豐富多樣的交互設計，能夠極大地提升學生的技術(shù)意識、創(chuàng)新思維和物化能力。根據(jù)本校校情和高中生認知發(fā)展理論，我們在校開展了基于 PBL（Problem-Based Learning，簡稱PBL，也稱作問題式學習)學習Arduino的校本選修課程。我們從學生的認知角度出發(fā)，設計了從圖形化編程到文本化編程的Arduino項目課程體系，帶領學生由淺入深地學習。

一、圖形化編程課程

圖形化編程是由Arduino編程環(huán)境的第三方軟件ArduBlock上編寫的，它是以圖形化的模塊，通過積木搭建的方式編程的，把繁雜的英文代碼簡化成一個個的模塊積木，可以根據(jù)邏輯關系進行嵌套、疊加等。

圖形化編程共設計5個課程，內(nèi)容分別為：走進Arduino世界；智能燈；智能報警；智能欄桿；智能小車。課程設計的目標是以智能小車為項目主體，通過解決真實情境的問題，學習最基本的Arduino元器件，并在此基礎上體驗如何運用邏輯關系編寫程序，實現(xiàn)不同的效果。

課程以項目設計為依托，從燈、蜂鳴器、電機等元器件的應用，形成多種人物交互的方式，學生能夠從老師的講解和課件中理解程序設計的邏輯關系。在圖形化編程的課程中，我們集中以讓學生掌握如何應用模塊為主，而不是按照課件的實例一模一樣地做一遍，我們要求學生在做的時候嘗試創(chuàng)新，稍微改變一些設置，主動探索模塊的原理。課程的步驟一般為：1.通過視頻演示要達到的效果，激發(fā)學生興趣。2.老師帶領學生認識新的傳感器，以及在PPT中呈現(xiàn)圖形化編程的實例，用流程圖講解其中的邏輯關系。3.學生自己上機操作，做出與實例一樣的效果。4.完成拓展練習。PPT的最后教師都會布置了一兩個作業(yè)，需要學生在自己摸索并理解所學程序代碼的基礎上，加以應用才能實現(xiàn)的。我們一般通過視頻來呈現(xiàn)要求達到的效果，提醒學生著重關注代碼的哪個部分，降低作業(yè)的難度。目標是讓學生懂得遇到什么問題應該調(diào)用什么模塊，怎樣拼接，怎樣調(diào)用傳感器的功能。

二、文本化編程課程

文本化編程是用編寫代碼的方式設計程序的，它的教學相對來說就比較困難了。文本化編程用的是C語言，這是以英文為依托，加以符號、標點等文字與Arduino進行交流，需要設計者把文字一個個地碼上去，倘若少了一個標點符號或者錯了一個英文單詞，Arduino就無法正確讀取，因此為學生的掌握提高了門檻。與此同時，元器件的連接方式和引腳的位置也要注意，若圖形化編程教學沒有培養(yǎng)學生養(yǎng)成檢查的習慣的話，容易產(chǎn)生問題，實現(xiàn)不了應有的效果，學生很容易因為失敗而懊惱沮喪。

因此，老師需要在圖形化編程的課程中讓學生養(yǎng)好檢查的3個習慣：遇到問題時，首先檢查在軟件上有無選擇Arduino主板；其次檢查元器件的連線是否正確；最后檢查編寫的代碼的引腳、標點、大括號等有無錯漏。第三步的檢查是最難的，軟件往往不會直接了當?shù)仫@示錯誤的位置，需要學生細心和耐心地檢查。

后續(xù)我們將會把Arduino與激光雕刻相結(jié)合，設計出外殼用木板拼接，核心為Arduino的機器人項目，讓學生動腦又動手。文本化編程課程目前還處于開發(fā)階段，還沒有形成一個系統(tǒng)的體系，仍需要不斷豐富和完善。

三、遇到的困難和應對策略

在開設課程的過程中，我們遇到了不少困難。首先，開設課程之前，我們需要準備上課的材料，需要購買Arduino的元器件。由于Arduino的開源性，全部元器件的設計包括電路、材料等都是公開的，所以有很多廠商生產(chǎn)Arduino，以此來獲利，要找到物美價廉的元器件，實屬不易。我們通過綜合比對，購買了其中一家的 “初學者套件”，但是使用后發(fā)現(xiàn)有些傳感器的質(zhì)量不過關，導致學生在做的時候達不到應有的效果。

其次，Arduino需要運用高階的思維方式，如果學生對此沒有興趣的話，很難堅持下去，因此課程開設應以興趣為主導，并與機器人相結(jié)合吸引對此有興趣的學生。而且對做得好的同學及時表揚稱贊，讓學生有成就感。

再次，本課程由于是利用課余時間上課的，所以要求學生具有較強的自學能力和耐力。學生在從圖形化編程到文本化編程的過渡期很容易產(chǎn)生畏難情緒，容易放棄，老師應該多觀察、多鼓勵、多啟發(fā)學生，相信與激光雕刻結(jié)合后的文本化編程更讓學生富有成就感，學生可以設計作品的外殼，也可以融入自己喜愛的交互效果，讓作品更加生動有趣。