总第356
2021年2月STEM
与创客教育
基于项目式学习的创客课堂
—以“设计制作汽车转向灯”项目为例
陈江静
摘 要:力求用教育装备解决以往教学无法突破的问题。课程采用项目式学习,借用可视化编程工具及开
源硬件教育装备,借助交互式电子白板进行课堂互动教学,设计制作汽车转向灯。关键词:交互式电子白板;开源硬件;创客教育
作者简介:陈江静,硕士,小学高级。天津市滨海新区塘沽三中心小学,300451
项目式学习是一种以学生为中心的教学方法,它提供一些关键素材,构建一个环境,让学生通过小组合作解决一个开放式问题,以此来锻炼学生的学习能力。我校自2013年9月建校以来,始终坚持让学生从一年级开始就接受生本教育,直至六年级,因此学生具有良好的自主学习能力和小组合作素养,并且具有Scratch 编程的经验。这一阶段,学生开始接触“创意造物”中的“项目”概念。
本综合实践活动用到LED 灯传感器、开关传感器、核心模块、扩展模块、电池底座等。这些开源硬件组装后与计算机连接,用mDesigner 可视化编程工具进行编程,把程序上传到固件,用程序来控制开源硬件,将自己的方案付诸实践,转化为物品,从而完成转向灯的设计与制作。
教师在课堂上借助交互式电子白板的聚光灯、计时、思维导图等功能进行互动教学,借助授课助手工具实现移动控制,走到学生中间,用移动终端给白板课件翻页,通过直播展示学生做出的转向灯,同时上传4张截屏图片到大屏进行分享和交流。每组制作好转向灯后进行“造物”,固定到上节课完成的激光切割的汽车模型上。评价使用班级优化大师软件,给予小组激励。
一、思维导图使思维可视化
我校一直坚持生本教育,因此学生对小组合作分工非常熟悉,本综合实践活动3人一组,分别作为组装
师、设计师和编码师,全组一起进行调试。前一节课每组拼接了用激光切割制作的汽车模型,本课先以学生在生活中常见的汽车转向灯引出其重要性,然后引出本课的项目需求。
小组讨论想制作什么样的转向灯。此处用思维导图梳理小组需要讨论的问题。思维导图又叫心智图,是表达发散性思维的图形工具,它简单却又极其有效,是一种革命性的思维工具。教师可以通过思维导图促进学生思维的发展(如图1所示)
图1 “制作什么样的转向灯”思维导图小组在讨论的同时可以借助网络搜索,此时学生处于学习的主体地位,学习活动主要有小组分工、查资料、讨论交流。教师预设问题,学生上网检索、筛选、分析、研究所得的信息,从而获得新知,形成判断。
在此过程中,教师的角需要频繁转换,如信息资料的提供者、情感体验的支持者、解决问题的参与者等。
二、“可视化编程工具+开源硬件”实现创客教育全班交流后得出需要的硬件清单如下。
一年级编程课视频
总第356期
2021年2
月1.核心控制(Core)2.扩展模块(Hub)3.电池底座(Battery)4.黄LED 灯2个5.碰撞开关(Crash)2个
教师引导学生先进行项目分解,分析怎样让左LED 灯有规则地闪烁,小组交流完成流程图,项目记录单
为“LED 灯闪烁一次”的流程图(如图2所示)。学生讨论并汇报已经补充好的流程图,白板也展示这个流程图。使用流程图可以帮助学生理清算法思路。在这个项目式学习的例子中,学生能体会到借助于流程图、思维导图等工具,对交互性设计进行可视化呈现,可以辅助思维梳理,帮助突破思维的局限性。流程图可以培养学生的程序性思维。
图2 “LED 灯闪烁一次”的流程图
师生分析流程图:LED 灯闪烁一次是顺序结构,闪烁多次是循环结构。小组开始项目实施,组装师组装硬件并与计算机连接,组装图如图3所示。
图3 组装的LED 灯
编码师在mDesigner 可视化编码工具中进行编码,程序如图4所示。
图4 LED 灯重复闪烁的程序
学生调试,实现了LED 灯有规则闪烁。学生看到灯闪烁实物时,成就感便浮现于脸上,都想分享自己组的成果,教师在巡视时用手机拍下每个组的LED 灯闪烁图片,上传到大屏幕(可以同时上传4张图片)进行交流和展示。
项目任务延伸:如果按下左侧开关,那么开启左灯闪烁。先让小组完善流程图,然后编码(如图5、图6所示)
图5 “按下左侧开关,左灯开始闪烁”
的流程图
图6 “按下左侧开关,左灯开始闪烁”的程序
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与创客教育
三、交互式电子白板助力教学的思考1.引入生活情境
本课开始让学生说出如何分辨马路上的某辆车要向哪个方向转弯。“放大镜”功能使白板上较小的内容变得更清楚,“放大镜”关闭可成为“聚光灯”,使学生的注意力集中到需要关注的地点。学生根据经验说出转向灯的作用是提醒行人或其他车辆,指明车的行驶方向。
2.巧用计时功能
设计制作汽车转向灯需要进行小组讨论、项目分析、项目编程和调试,每个活动都需要学生在规定时间内完成,交互式电子白板有帮助控制课堂时间的“计时”工具,笔者发现课堂上使用“计时”工具提醒学生比教师的提醒更有效,因为它能让学生在讨论开始前就对时间产生更多的关注。此功能不但可以帮助教师控制各项活动的开展时间,还可以锻炼学生对时间的把控能力,在规定的时间内尽可能又快又好地完成任务(如图7所示)。
图7 交互式电子白板的“计时”工具3. 授课助手有效助力
手机和交互式一体机都安装有授课助手。当手机和一体机处在同一网络时,可用一体机打开交互式电子白板播放白板内容,实现灵活遥控,还能实现视频直播。本课在小组展示时,不仅需要学生展示在可视化编程工具mDesigner 中编写的程序(编写的程序可以用集控软件转播),还需要展示用开源硬件搭建的实物,可使用授
课助手中的“直播”功能,使手机录的视频可实时显示在大屏幕上。
4. 班级优化大师实施评价
评价使用班级优化大师软件。教师可根据教学内容的需要,提前设好点评的要点,本综合实践活动针对小组设计赋分:团队合作1分,流程图填写完整1分,顺序、循环结构通关1分,分支结构通关2分,拓展通关3分(如图8所示)。
图8 班级优化大师点评
四、结语
教育装备的使用不应流于表面,好的信息化教学应该解决以往教学无法突破的问题。本综合实践活动以“设计制作汽车转向灯”项目为例,如果没有开源硬件,学生的设计想法就不能显示出来;有了开源硬件,编写完程序后,按下开关,通过LED 是否闪烁,就能检验学生编写的程序是否正确,并且可以完成真实的产品,使学生的成就感提高。
“交互式电子白板+授课助手”能够实现高清摄像直播、移动控制等功能,教师能够自由、灵活地在教室的各个位置进行授课,使学生的作品更好地得到分享与交流。活动过程鼓励学生手脑并用、灵活掌握、融会贯通各类知识和技巧,能提高学生的技术操作水平、知识迁移水平。在未来创客教育之路上,应加强学科之间的融合,更多地吸收创客教育的开源文化,尽量使用低成本的开源软硬件,开发出真实有用的综合实践活动课程,使学生的创意之花落地生根。

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