基于好好搭搭小车的小学生创客课程设计

许素

摘要：随着创客空间在中小学的普及，创客教学课程设计成为一线教师关注的焦点。而其中选择何种产品，如何更好地体现创客精神和STEM的教育理念是更值得教师们思考的问题。因此，本文提出基于“好好搭搭在线”网络社区，以好好搭搭小车为载体开展创客课程教学，本课程既培养了学生的动手能力、分析和解决问题的能力，又为创客和STEM教育找到新的突破点，也为开源机器人智能教学提供了教学案例。

关键词：创客课程设计；好好搭搭小车；STEM教育

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2017）21-0036-04

“好好搭搭在线”（http：//www.haohaodada.com）是杭州祝良友老师发起的一个基于Scratch在线编程及开源硬件交互设计的网络社区。学习者注册网站会员后，可以下载相应的插件安装到本地客户端，并使用谷歌浏览器访问网站，就能获得Scratch编程、3D打印、Arduino、Nova电子积木和小车硬件作品设计等丰富的创客学习资源。

“好好搭搭小车”又称“Nova智能小车”，采用好好搭搭芯片，与Arduino类似，能通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影响环境。Nova芯片与Arduino IDE和Mixly编程环境相兼容，而且采用不同顏色来标识不同接口（白色表示数字口，黑色表示模拟口，红色表示高电压口，M0-M3是马达专用口，C0是串口1，C1是I2c口）。编程时，不同的传感器依据不同颜色来确定连接到相应的端口，程序内部也只能选择相应的端口，在硬件和编程方面都容易上手，非常适合初学者使用。除此之外，好好搭搭小车还具有“好好搭搭在线”网络社区丰富的资源以及低廉的价格。

课程理念

本课程借助Nova智能小车套件（HD版）开展创客教学活动，以学生的自主探究和动手操作为核心，让学生在学习过程中综合运用信息技术、数学、科学等知识来解决真实的问题，从而培养他们的计算思维、STEM素养、创新意识和实践能力。

课程目标

（1）熟悉小车的硬件组成，能够熟练地拼搭小车。

（2）了解小车各传感器的功能和使用方法，能够依据实际情况调用相应的传感器。

（3）能够熟练完成小车的循迹和避障。

（4）在调试程序过程中培养学生的观察力和思考力，以及发现问题、分析问题、解决问题的能力，提高他们的问题意识，使其形成勇于探索、积极实践、乐于合作的学习态度与品质。

学习者分析

本课程针对的群体为小学4～6年级的学生，这一阶段的学生抽象概括、分类、比较和推理能力逐渐形成，思维的敏捷性和灵活性有所提高，是培养其思维独立性和发散性的关键时期。同时，这个阶段的学生有自己独立的见解，独立意识开始增强，能够进行主动的学习和意义建构，可以胜任更加复杂的学习任务。他们对新鲜事物有强烈的好奇心，也具备一定的动手能力和思维能力来接受小车拼装和编程的挑战。

教学内容

本课程内容大致分为三个阶段，第一阶段为入门阶段（如表1），学生对好好搭搭小车有一个初步的感受和认识，对“好好搭搭在线”网络社区有一个初步的了解，学生编写程序与计算机操作以模仿教师示范为主。通过这一阶段的学习，学生能够知道如何拼装小车、如何将程序烧录到主芯片中，能够通过简单的命令让小车动起来。

第二阶段为深入了解阶段，学生通过对每个功能模块的使用，对传感器的功能有一个直观的认识，能够通过简单程序调用相应的模块让小车实现特定的功能。在这一阶段，学生能够体会到程序如何控制硬件，并体验到抽象代码控制实物运行所带来的奇妙感觉。

第三阶段为自主创作阶段，学生知道功能模块的使用方法之后，将自己的创意和想法融入到程序中，有目的地让智能小车同时调动多个功能模块，解决更加复杂的问题，完成一系列任务。

这两个阶段的内容有时体现在同一节课的不同活动安排中，有时循序渐进地穿插在不同的课时中，呈现为迭代式学习过程。具体课程安排如下页表2所示。

教学策略

创客教学活动的教学过程和方法主要是围绕真实情境的问题解决，基于项目来开展。学生自主探究和动手体验是教学的核心，学生在项目活动中通过教师指导、同伴互助、自我反思、不断尝试得以达到教学目标。

1.基于真实情境的案例教学，鼓励再创作

创客教学的重要方法之一便是案例教学。学生对智能小车各种传感器功能的认识和了解是在案例基础上习得的，案例作为脚手架，给学生提供了必要的知识与技能。学生通过对案例的模仿，能够体会到传感器的使用方法和要领，在此基础上，教师鼓励学生将自己的创意融入程序中，进行再创作。例如，在教学《我的小车会转弯》一课时，首先，教师和学生一起观察分析小车左转弯过程中两个电机速度的差异（左轮前进速度小于右轮），学生按照教师的思路模仿编程。接着，教师请学生思考并讨论还有哪些方法也能够实现小车左转弯。学生提出另外两个方法：①左轮停止，右轮前进；②左轮后退，右轮前进。大家用程序实现这两种转弯过程后，对“小车按照不同的左转弯方案进行左转弯有哪些区别”这一问题谈谈自己的想法。学生们经过实践和讨论，总结出：左轮的速度会影响小车左转弯的角度和快慢，当左轮后退时，左转弯进行得很迅速。在此基础上，教师让学生进行转弯比赛，看谁的小车走出的圆最大。最后，教师出示真实的任务情境，请学生任选一个任务完成：小车走出三角形、圆、方形这三种几何图形。（学生可以灵活地应用这节课所学的知识，让小车左转弯或右转弯来实现）由此，学生在案例模仿的基础上进行头脑风暴、协作讨论，解决更加复杂的问题。

2.基于竞争机制的小组协作，鼓励学生以实践来论证猜想

竞争是个体或群体间力图胜过或压倒对方的心理需要和行为活动。学生都有一定的竞争本能，教学中教师若积极调动学生的竞争意识，则能使教学活动更加生动有趣。endprint

第一节课的内容是Nova智能小车的拼装，为了让学生加深对小车结构的理解，能更加熟练地拼装小车，笔者安排了两次拼装小车的活动。第二次拼装，以组为单位开展拼装比赛，学生两人一组，将各自小车的零部件拆散之后，选择其中的一辆小车进行拼装，在拼装的过程中，两人商讨如何拼装才能够提高小车的速度和稳定性，拼装速度最快并且小车最结实的小组将获胜。

由于开展组间竞争，学生在操作过程中精力高度集中，组内讨论非常活跃，同伴之间大胆猜想，并分工合作尝试着用实践论证其可行性。拼装比赛结束后，每个组的代表分享了自己的心得，也总结了经验教训，很多同学在课后还自发组织拼装比赛。在课堂内的拼装比赛中，学生为了提高拼装速度而对材料的拼装顺序做了大膽的猜想，并用实践论证了猜想的正确性，进一步加深了对小车主体框架的认识，不仅较好地完成了本节课的教学目标，还锻炼了动手能力、分析能力、合作能力等多种解决问题的能力。

教学评价

学生通过Nova智能小车的学习，在以下几个方面有比较明显的收获：

①能够通过“好好搭搭在线”网络社区分享自己的互动媒体作品，能够主动检索相关内容开阔自己的创作思路，甚至经常和同伴一起讨论作品。检索、交流、分享使得学生的信息素养有了一定程度的提升。

②有的学生以前从没用过螺丝刀，在第一次拼装小车的时候存在把小螺丝弄丢，甚至旋不上螺丝的情况；用螺丝刀调节灰度传感器时，有的学生经常调过头，使得传感器对黑色不敏感。而本课程结束时，每个学生都能够熟练地拆装小车和微调灰度传感器，学生的动手操作能力有了明显的进步。

③学生在遇到疑难问题时常常会向同伴寻求帮助，动作快的学生还会给他人提建议，良好的互助氛围使得学生的协作互助意识有了一定程度的提升。

参考文献：

[1]Martinez.S & Stager.G.S.How the Maker Movement is Transforming Education.[EB/OL].http：//www.weareteachers.com/hot-topics/special-reports/how-the-maker-movement-is-transforming-education，2014-10-08.

[2]王旭卿.面向STEM教育的创客教育模式研究[J].中国电化教育，2015（8）.

[3]http：//www.haohaodada.com.

[4]杨现民，李冀红.创客教育的价值潜能及其争议[J].现代远程教育研究，2015（2）.

[5]https：//baike.baidu.com/item/%E7%AB%9E%E4%BA%89/1619587#1.

[6]王辞晓，傅骞，杨思思.创客视野下的创意电子课程设计研究[J].现代教育技术，2015（10）.

[7]https：//sowing-the-seeds.attendease.com/.

[8]李凌，王颉.“创客”：柔软地改变教育[N].中国教育报，2014-09-23（5）.endprint