江蘇省太倉市沙溪鎮(zhèn)岳王學校 梅禮龍

一、引言

隨著新一輪的課改不斷深入，新課程所倡導的“自主、合作、探究”的理念已經(jīng)深入人心。最新的課程指導綱要也對義務教育階段的信息技術課程目標做出了明確的要求，要為培養(yǎng)創(chuàng)造性人才打基礎。隨著創(chuàng)客空間的普及和發(fā)展，這一股“春風“也吹進了信息技術教育教學中，由于信息技術學科本身的技術屬性，在中學信息技術課程中開展創(chuàng)客教育有得天獨厚的優(yōu)勢。

二、當前中學信息技術教育的現(xiàn)狀分析

（一）信息技術的課程性質強調對學生動手能力的培養(yǎng)

信息技術課程是一門綜合性比較強的課程，涉及通信技術、微電子技術、計算機技術等，與科技、邏輯、藝術、數(shù)學等學科都有聯(lián)系。故在信息技術課程內容的設置上，特別是中學階段，學生有了一些數(shù)學知識和電子知識的基礎，我們應該有意識地在信息技術課程上將這些跨學科的知識點融合起來，讓學生學以致用，形成良性循環(huán)，最終實現(xiàn)素質教育。

（二）當前中學信息技術教學中的拓展部分開展較難

《江蘇省義務教育信息技術課程指導綱要（2017 年修訂）》對中學信息技術課程內容的拓展部分進行了明確的說明，主要分為程序設計、機器人技術、物聯(lián)網(wǎng)技術這三大部分。這三大部分，不管是哪一部分，真正實施起來都比較難，在硬件設置、人員培訓、技術支持等方面，可以說是少之又少。

所以，在現(xiàn)有條件下，構建一種學校投入小、教師易開展、學生感興趣的課程開展模式，就顯得尤為重要。

三、在中學信息技術教學中開展創(chuàng)客教育的必要性

創(chuàng)客教育是依托創(chuàng)客空間，有目的、有系統(tǒng)地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神（激發(fā)創(chuàng)意）、創(chuàng)造能力（學會創(chuàng)作）和共享意識（主動分享）的過程。創(chuàng)客教育是近幾年來比較流行的教育理念，非常注重學科融合和實踐創(chuàng)新，是當前教育改革的大勢所趨。

（一）信息技術課程性質與創(chuàng)客教育的理念關系緊密

創(chuàng)客教育集從做中學、創(chuàng)新教育、體驗教育、基于項目的學習等理念和思想為一體。在國內中學現(xiàn)有的課程體系下，信息技術課程應該是最適合用來開展創(chuàng)客教育了。

網(wǎng)絡技術、通信技術、微電子技術還有物聯(lián)網(wǎng)、云計算等等都是中學信息技術課程中所要了解的內容，以信息技術課程為基礎，進行創(chuàng)客教育事半功倍。反過來，創(chuàng)客教育也能影響信息技術課程的教學。創(chuàng)新實踐的需求會強化學生對信息技術課程內容的了解。

（二）中學信息技術課程發(fā)展需要緊跟潮流

時代在發(fā)展，技術在發(fā)展，信息技術作為一門與社會技術發(fā)展緊密聯(lián)系的課程，很多理念和課程內容必須要緊跟時代潮流，不能局限于課本上的一些知識點，需要對課程內容進行拓展和延伸，讓學生了解各種學科前沿知識和學習理念。只有這樣，我們的學生才能適應新時代的變化，掌握在21 世紀生活的基本技能，成為新世紀的掌舵人。

四、Arduino 和Mixly 的介紹及實踐意義

（一）什么是Arduino？

Arduino 是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺。包含硬件（各種型號的Arduino 板）和軟件（Arduino IDE)，非常適合中學階段的孩子使用。

Mixly 是一款由北京師范大學傅騫教授團隊開發(fā)的面向Arduino 開發(fā)的圖形化編程工具，有著方便、易于學習的特點；Arduino 的硬件價格便宜，擴展性好，使用面廣。一個是開源編程軟件，一個是開源硬件平臺，將兩者結合起來，既能動腦編程，又能動手連接互動媒體，可以實現(xiàn)很多有趣的想法。

（二）實踐意義

易于開展當前創(chuàng)客教育的內容五花八門，像3D 打印、航空模型、機器人、虛擬現(xiàn)實等，大部分都對學校的資金投入的依賴性很大。但是采用Arduino+Mixly 來實施，就容易得多，特別是一些偏遠鄉(xiāng)村學校，只需要在原來網(wǎng)絡教室的基礎上，添加幾件價格低廉的Arduino 入門套件，就可以開展，而且學生不需要多少的編程知識和電子技術知識就能做出很多有意思的作品。

五、實施方法與過程

（一）創(chuàng)設問題情境，引導學生參與課堂

借助PBL 教學法、創(chuàng)客教學理念，以項目式的學習來開展課堂教學。首先創(chuàng)設一個情景，然后再設計幾個具體的問題，讓學生來思考問題的解決方法，能很好地激發(fā)學生參與課堂的熱情。這里的情境創(chuàng)設非常關鍵，一定要基于學生真實的生活經(jīng)驗，讓學生有代入感，這樣學生就會主動去思考。以《基于Arduino 和雨滴傳感器的智能窗戶》一課為例。

創(chuàng)設情境：最近小明家在裝修。裝修好了后，爸爸媽媽經(jīng)常需要去新家開窗通風，若遇到下雨天非常不方便，因為現(xiàn)在住的地方離新家隔得比較遠。能不能設計一個智能窗戶，自動檢測是否下雨，下雨就關窗，不下雨就開窗。

（二）講解知識點，了解其中的科學原理

一切的科技創(chuàng)作，都不是憑空想象出來的，都是基于一些理論知識進行的再創(chuàng)造。

所以在課程開展之前，有必要先給學生講授一些必要的基本知識，比如什么是傳感器？然后，采用任務驅動、項目引導、小組合作等開展課堂，讓學生帶著問題去思考，將創(chuàng)意變成現(xiàn)實，體會成功的喜悅。比如，先給學生展示一些很好的創(chuàng)意，然后和學生一起分析這個作品是怎樣實現(xiàn)的，最后問“你有什么好的想法可以改進它”？創(chuàng)作絕對不是簡單的模仿。這些活動，都需要教師提前設計好。

它的科學原理：智能窗戶就是物聯(lián)網(wǎng)原理的簡單應用，主要用到開源硬件Arduino 控制板、雨滴傳感器、舵機。利用開源硬件Arduino 作為控制器，編寫程序、利用舵機來控制窗戶的開關，雨滴傳感器來感應是否下雨。

（三）小組合作、將創(chuàng)意變成現(xiàn)實

下雨檢測：雨滴傳感器放在戶外，當雨滴落下并碰到雨滴傳感器后（下雨），雨滴傳感器的數(shù)字端口傳回一個低電平信號0 到Arduino 控制板中，此時舵機旋轉90 度（逆時針）。實現(xiàn)關窗。雨停了，雨滴傳感器上雨流掉后（天晴），雨滴傳感器的數(shù)字端口傳回一個高電平信號1 到Arduino控制板中。此時逆時針舵機旋轉-90度（順時針），實現(xiàn)開窗。雨滴感應器接Arduino 控制板數(shù)字管腳3，舵機接數(shù)字管腳2。

遙控器控制：Arduino 控制板上連上紅外遙控接收端，可通過遙控器發(fā)射設置好的信號控制舵機的旋轉，從而實現(xiàn)窗戶的開關。遙控器上每一個鍵對應一個值，如：16754775，對應“啟動鍵”，按下關窗，16753245對應“關閉鍵”，按下開窗。

手機控制：手機通過藍牙和Arduino相連接，然后在手機上安裝藍牙串口app，通過藍牙串口app 發(fā)送信號，控制舵機的旋轉，從而實現(xiàn)窗戶的開關。當手機發(fā)送字符“a”，通過Arduino 板向舵機發(fā)送指令，實現(xiàn)關窗，發(fā)送字符“b”，實現(xiàn)開窗。

（四）成功作品分享

最后，每個小組派代表，分別上臺進行成果展示，從科學原理、所用器材、搭建過程、遇到的問題等環(huán)節(jié)分享自己的學習成果，并回答其他小組提出的問題。最后，各小組對自己的作品進行一個反思和改進。

六、總結與思考

在中學信息技術課程中引入開源硬件，極大地豐富了課程內容，用生動有趣的實例來引導學生參與課堂，體驗科技改變生活，從源頭上改變“學生喜歡電腦，但不喜歡信息技術課”的局面。但在實際開展中，還是受到諸多因素的影響，如中學信息技術課時有限、資金投入少、器材短缺、評價機制不完善、教師水平有限等，我們可以開發(fā)校本課程，在校興趣活動課中加以補充，帶領學生參加科技發(fā)明類的比賽，讓學生充分體驗創(chuàng)造的樂趣，提升自身的科學素養(yǎng)，成為人工智能時代的弄潮兒。