浅谈产品设计中规则意识的培养——以 “音悦校园”项目之“设计产品的初步制作”教学为例

王丽丽

浅谈产品设计中规则意识的培养
——以 “音悦校园”项目之“设计产品的初步制作”教学为例

王丽丽

围绕“音悦校园”主题，学生依据方案分工拼搭Arduino硬件，然后利用电脑编程，实现作品效果。在此过程中教师巧设课堂活动、发挥组员特质、妙用问题引导，引导学生依据设计方案，有序制作产品，通过团队协作，推进方案落实。

计划先行 异质分组 团队协作

“积极参与，努力实践”是上海市世界外国语中学的核心办学理念，“做中学”是学校研究型课程的核心内涵，学校希望通过研究型课程培养学生自主、合作、创新的精神。“Arduino创客课堂”正是对这一要求的落实。教师在这一课程中，着重培养学生“先计划，再探究”“团队合作解决问题”的研究规则意识，以及“论证设计”“分析综合”和“交流展示”的关键能力。

学校的一楼大厅里开辟了一片钢琴角，平均每月举行一次小型音乐会。但并非每个孩子都有机会登台表演，如果能在校园内提供更多玩音乐的地方，同时降低器乐弹奏的门槛，必将吸引更多的学生参与，“音悦校园”项目由此诞生。

“设计产品的初步制作”是本课执行阶段的第1课时，根据八年级学生的认知水平和年龄特点，笔者巧设课堂活动，推进设计方案的实施。

一、案例描述

由于Arduino课程对于学生的物理、信息科技知识有一定要求，因此，在具体实施制作前，笔者通过“听一听”“猜一猜”“考一考”活动铺垫知识，提示要点。

教师：同学们，老师制作了一款南美小鼓。大家来听一听、猜一猜，我使用了哪些传感器？（教师演奏自制乐器。）

学生1：鼓面上使用了按钮。

学生2：侧面也用了按钮。

学生3：不对！手没有碰到！我猜是光线传感器！

学生4：也可能是红外线！

学生5：不可能，红外线的感应角度很大，我之前试过！

学生6：可能是距离传感器！

教师：（展示南美鼓模型）老师在鼓面使用了按钮，而在鼓的侧面则使用了距离传感器。那么，是否只能使用这两种传感器？

学生们：不是！

教师：选择哪一种传感器，答案并不唯一，还可以使用触摸传感器等。红外线传感器的感应角度太大，用在这里不太合适。要根据实际情况来作出选择。

通过这一活动，学生们的积极性被调动起来，此时，笔者利用“考一考”活动，配合演示文稿，帮助学生进一步熟悉传感器的作用、特性和软件控制方法。

教师：以下哪些传感器属于数字模块？

学生1：按钮。

学生2：触摸传感器。

教师：在S4A软件中，模拟信号的数值范围是多少？

学生3：0—1023。

教师：数字信号呢？

学生4：True和False。

教师：请大家观察这张图，一共有8个输入端口。接下来，请同学们来“读程序，说结果”。如果使用一个按钮和一个LED灯，这样接入Arduino端口，配合这段程序，会产生什么效果？

学生5：当按下按钮时，LED灯亮；不按按钮时，LED灯不亮。

学生6：当光线传感器被遮住时，电脑发出鼓声。

教师：传感器就像“桥梁”一样,可以将捕获到的外部环境信息（按钮是否按下，光线的亮度等），通过Arduino控制器传送到电脑，并做出不同的反应（如：弹奏鼓声）。这样，就使物体有了触觉、视觉、嗅觉，让物体“活”起来了。

在小组合作拼搭硬件和软件编程时，第3组“电子陶笛”小组出现了一些问题。笔者根据学生的个人特长，引导他们发挥所长，灵活解决问题。

学生1：你提供的声音素材，根本无法导入到软件里。

学生2：那我来转一下文件格式吧。

学生3：还是不行啊。

教师：你们不是带了陶笛吗？不如现场重新录音吧。

学生4：我来吹陶笛。

学生5：我们俩一起来搭建。

学生6：我来操作电脑。

第一次小组合作时遇到的“危机”，就这样轻松解决了。在学生合作完成初步产品设计之后，笔者利用递进式的提问，引导学生不断反思，完善小组作品。

教师（对第2组学生）：你们小组的作品名称是什么？有什么用途？

学生1：我们小组的作品名称叫“情绪娃娃”，主要给那些易焦虑或情绪易失控的同学们所使用。

教师：已经实现了哪些功能？

学生2：按压人形玩偶的五个部位，可以发出不同的声音。

教师：在过程中遇到了什么困难?是如何解决的？

学生3：只遇到点编程小问题，我已经帮他解决了。

教师：和最初的设计方案相比，是否进行了局部调整？为什么？

学生4：基本没有调整。但我们原本还想尝试其他传感器，比如触摸传感器，但是发现传感器需要塞进娃娃的身体里面，因此还是按钮更加实用。

教师：后续还将完善或新增什么功能？

学生5：我们会尝试多放几个按钮或者将一个按钮缝在固定位置上，做好标记，这样按起来更方便。

通过问题引导，学生深入思考，逐步学会反思，学会表达，学会合作解决产品制作中的问题。

二、案例分析

“计划先行”和“团队协作”是渗透在项目中的重要规则意识，在具体的课堂教学中，笔者重点考虑了以下三方面：

（一）巧设课堂活动，促进方案有序实施

首先，要关注学生的兴趣，通过“听一听”活动，激发学习热情；其次，基于该项目的跨学科的特点，通过“猜一猜、考一考”活动，为方案的顺利实施，铺垫必要的学科知识；最后，进行小结，提炼重点，保证方案的有序执行。

（二）发挥个人特质，团队协作解决问题

在项目的准备阶段，进行异质分组，使得每一个小组都有四类人才：协调管理、音乐特长、电脑编程、动手实践。例如第3小组在出现制作问题时，组长协调管理：擅长吹陶笛的同伴现场吹奏，负责电脑编程的同学直接录音编程，动手能力强的组员拼搭硬件。异质分组，利于团队协作，方便解决问题。

（三）妙用问题引导，促进反思推进方案

“音悦校园”是Arduino课程的第二单元，也是第一个项目。此时，学生的研究能力和反思能力均较弱。因此，笔者通过“问题思考单”的形式，设置了层层递进的问题，引导学生反思小组设计作品的受众与需求、作品功能和特点、实施困难和解决方法、功能的改进建议。在反思交流的过程中，培养学生的问题意识和交流展示能力。同时，在从小项目到大项目的Arduino课程的学习过程中，教师的主导地位逐步淡化，学生越来越独立地进行思考，自主地推进方案执行。

王丽丽 上海市世界外国语中学 200233