基于Micro∶bit的小学创客校本课程的设计与实践

刘海武

学校是创新型人才培养的重要场所。如何在中小学课堂教学中更好地开展创客教育？本文从什么是Micro∶bit板，Micro∶bit校本课程的开发与设计，小学Micro∶bit创客教育课程的设计与实践、课程实施感悟与收获等方面进行阐述和分析，为Micro∶bit在中小学课堂教学的实施提供了一定的借鉴。

基于Micro∶bit的校本课程

Micro∶bit是一款由英国电视广播公司（BBC）专为青少年数字化编程教育开发设计的大小为4cm×5cm的微型电脑开发板。Micro∶bit主板配置有25个红色的LED，3个可触控按钮，其中包括两个可编程按钮和一个复位按钮，除此之外还配置有一个内置加速度计和磁力计。Micro∶bit可以通过鳄鱼夹与各种电子元件互动，支持读取传感器数据，控制舵机与RGB灯带，因此能够轻松胜任各种编程相关的教学与开发场景。目前，我国中小学教育对Micro∶bit的研究并不多，将其作为小学生学习编程语言的校本课程的就更少了，加之创客指导教师一般为计算机或物理教师兼任，因此，基于Micro∶bit的校本课程在国内总体上呈现课程课时少、师资设备参差不齐等现状。虽然Micro∶bit目前在国内还处于探索阶段，但其对中小学开展创客教育课程研究和创新型人才的培养有一定借鉴作用。

小学Micro∶bit创客教育课程开发实施方案设计

1.设计原则

开发小学Micro∶bit创客教育课程涉及Micro∶bit网页版编程软件和Micro∶bit硬件的运用，并将软件知识与硬件技能进行重构。课程中涉及的教学案例均以与学生生活息息相关的项目学习理论为指导，通过传感器的使用，让学生感知周围的微观世界。在知识探究中还要求学生根据自己的知识和水平，联系生活实际，积极主动地发挥个人的想象开展探究，从而完成规定式和开放式目标。本课程开放式目标分为两个层面的内容，一是在课程案例的基础上进行程序的完善和功能扩展，二是根据所学的知识与技能完成生活中的其他案例分析、制作和分享。例如，在学习《扩展程序——LED灯》时，学生通过观察能很快了解LED灯的显示规律，在笔者的指导下了解矩阵和矩阵的寻址的特点，并通过实践完成各排灯的逐个显示。之后，笔者带领学生对生活中LED灯带的显示进行分析，让学生通过模仿、改造等方式创造出更多的模型。通过目标实现能进一步促进学生动手操作能力的培养，提升学生的认知能力，提高学生的创客思维和创新能力。

2.教学设计模型（如图1所示）

小学Micro∶bit创客教育校本课程涉及案例共15个，课堂教学中笔者以培养学生创新意识和能力为目标，根据学生认知水平和规定式目标，选择恰当的教学方法。在讲解LED灯显示时，可以带领学生先分析生活中能观察到的灯光现象，并引导学生小组分析灯光显示的规律及功能并绘制流程图，然后根据流程图进行程序的编写、交流、评价、完善和分享。

小学Micro：bit创客教育课程开发实践

小学Micro∶bit创客校本课程教学内容和课时安排可参考下表。现以“灯带”一课为例，对课堂教学中的教学设计与教学过程所涉及的各个方面进行阐述。

1.案例观察明确任务

Micro∶bit灯带是模仿生活中LED灯带显示原理而设计的。Micro∶bit板面由5*5个LED灯矩阵组成，每个矩阵灯通过控制可输出两种状态——灯亮和灯灭。程序一开始灯全部灭，从1*1个矩阵开始亮灯，之后1*2灯亮，依次到1*5灯亮，之后从第二排开始依次灯亮，然后第三排、第四排、第五排依次灯亮起来，形成了非常漂亮的灯带效果。在整个展示过程中，笔者提醒学生注意观察灯亮的位置和时间，引导学生查找规律，从而进入课堂探究主题——制作LED灯带。

2.案例分析绘制流程图

流程图是使用图形表示算法的一种极好的方法。通过流程图能很快地让学生了解到程序设计的过程、方法和步骤，学生在绘图时也能很快地感受到程序设计的重点和难点。笔者展示完灯带程序后，让学生先讨论灯带实现的功能，并3人一小组讨论绘制流程图。之后进行小组展示，其他组进行补充完善。学生在开始绘制流程圖时会碰到很多困难，如流程图中符号的意义、条件和循环的绘制等。为此，教学初期，在绘制流程图前应先训练学生用自然语言进行表达的能力，然后再带领学生一起了解流程图框的绘制和作用，在此基础上学会绘制顺序、条件和循环结构流程图的绘制方法。几节课下来，学生自然就习惯并掌握了，而且对于同一个程序可能还会碰到多种流程图结构，这需要学生在实际中加以运用。本课LED灯带流程图如图2所示。

3.自主探究确认解决难点算法

算法是解决问题的方法。在学生完成流程图设计之后，笔者引导学生说出灯带设计的难点和解决难点用到的算法。本程序设计主要难点有两个，一是在每行中依次显示灯亮，二是在完成一行显示后，跳转到下一行并继续依次显示。为了更好地引导学生开展自主探究，笔者以座位排序为案例，引入行X和列Y变量，当行X为1时，列Y可以从1到5依次增加，之后行X增加1到第二行，列Y继续从1到5依次取值，如此往复可以实现效果。为了让学生少走弯路，笔者在PPT课件中展示了变量从0至4依次取值模块，如下页图3所示。

4.动手实践制作灯带程序

动手实践是在学生理清了程序的设计思路和方法之后展开的探究性学习，学生在实践中如遇到困难可参考E加互动平台学习微视频，也可以与学生交流合作共同完成。课堂教学中学生基本都能建立变量X、Y，并通过PPT提示的模块完成一行的灯带效果展示，但因两个点之间显示没有停顿时间，导致没有依次出现的效果。为此笔者进行了学生作品的班级展示，引导学生用“暂停模块”。在完成一行显示后，接下来是循环的嵌套，这也是本节课的难点。笔者让学生在组内讨论，并进行观点阐述，有的学生说可以将一个同样的模块放在程序下面，有的学生说在变量模块里面有一个“以1点幅度更改变量”模块，可以组合运用。最后，笔者进行板书，设置两个变量，然后进行嵌套循环的每步分析。学生听完后发出了“哦”的声音，通过分析也基本解决了本节课的难点，学生对复杂的循环嵌套也有了新的认识。程序如图4所示。

5.作品交流、完善与功能扩展

在作品交流前，笔者先让学生在组内进行交流分享，然后进行班级分享，小组之间也可相互借鉴。小组讨论完之后，学生都积极展示，有的学生在程序设计中添加了变量的初值，也有的学生改变了变量X和Y在程序中的位置，产生了不同的灯带效果，还有的学生添加暂停时间变量，让灯由慢到快显示……令人欣慰的是，这些学生的设想在Micro∶bit板中都一一实现了。

6.作品上传、评价与分享

E加平台是苏州工业园区自主研发的教学云平台，提供了资源共享、课程建设、学生微课学习和作品上传交流评价等功能。作品评价主要分为两种方式：一是学生展示作品后的师生口述评价；二是学生将作品上传到E加互动平台，班级中每位学生都能对上传的作品进行查看、互评和点评。学生可根据评价意见进行作品的进一步完善并上传到Micro∶bit的官网平台与各国程序爱好者交流。

课程实施感悟与收获

Micro∶bit是近两年才引入中国的，因此，教师在开展Micro∶bit创客教育时，必须熟练地掌握Micro∶bit硬件的相关知识和Micro∶bit网页软件编程，在教学中不能因技术而教，在学生面临困难时应作为学生的引导者、激励者，要充分相信“只要给学生时间和空间，他们总会给我们更多的惊喜”。在创客学习中，从探究主题的确定，到流程图的绘制，到网页软件的编程实践，再到Micro∶bit板的展示、平台交流和网络分享等，整个过程的体验实实在在地引发了学生仔细观看、动手操作、认真思考，让学生时刻感受创客教育带来的智慧碰撞，学生在完成作品、相互交流分享后欲望高涨，兴趣盎然，作品创意也层出不穷。

Micro∶bit板进入中国教育还处于起步阶段，创客课程的设计与开发还需要广大教育工作者不断地去实践和完善，但无论采用什么样的教学方法，在教学中教育者都应该义无反顾地实施创客教育，进一步提升学生的创新意识和能力。