基于micro：bit的Python编程教学策略的实践研究

王玲

基于micro：bit的Pvthon编程学习基于教学硬件，鼓励学生立足真实世界问题解决，借助micro：bit开发板及多种传感器、扩展接口、连接线等硬件设计制作产品，并通过Python编程实现产品应用，旨在激发学生的创意想法，培养学生的创新思维、信息素养及合作交流能力等，引导学生逐渐学会应用科技让生活更美好。

本文结合初中教学实践和项目学习等理论，提出了基于micro：bit的Python编程教学策略，并以“创意灯光秀”主题教学为例进行了详细介绍，以期为广大同仁提供一些参考借鉴。

项目背景

夜幕降临，华灯初上，满街霓虹。各式各样的灯，已经成为人类生活不可或缺的一部分。路口的红绿灯、出警车上的红灯、演唱会上的灯牌、舞台上的唯美灯光、标志性地标建筑上的灯光秀……这一切无不昭示出现代灯光的功能拓展与变化。随着科技的发展，灯光不再仅有照明功能，还有指挥、预警、提示、表达、装饰、宣传等功能，灯光在学生的生活中稀松平常、随处可见，但却鲜少有学生探究其背后的原理或亲手设计制作。由此，根据对学生学情和学习内容的双重分析，我们选择灯光为探究对象，将学习内容与学生实际生活建立联系，确定以“创意灯光秀”为基于micro：bit学习Python编程的项目学习主题。

项目目标

本项目是一个起始项目，将引导学生体验分析问题、设计算法、准备材料、搭建安装、编写程序、调试完善、交流分享这一系列结合硬件运用计算机编程解决问题的过程，具体学习目标如下。

◇通过观察示范和自主实践等方式，了解ThonnV编程环境，對micro：bit及其扩展模块形成初步认识。

◇通过小组合作实践探究，掌握用Python程序使用micro：bit显示模块的方法。

◇结合程序编写、分析、对比，理解Python无限循环的作用与编写规范。

◇通过体验结合开源硬件用Python编程解决问题的基本过程，感受用开源硬件学习编程的乐趣。

策略实施

创设问题情境，引出项目主题

教师可以从时事新闻、热门事件或学生生活中的普遍现象人手，以视频、图片、文本等形式清晰地呈现给学生，激发学生的学习兴趣，再使用恰当的支架问题，从而成功地为学生创设出真实的问题情境，让项目主题在课堂上自然生成。例如： “为喜迎新中国成立70周年，人民网精心组织策划了以‘向祖国表白为主题的一系列城市灯光秀联名活动，并在全国多地同时投放。2019年9月20日晚，城市联合灯光秀迎来巅峰，全国25个省46个城市76个地标建筑集体点亮对祖国的爱。这么多地标建筑的灯光秀是如何保证同时点亮的？又是怎么实现呈现的灯光图案各不相同？”教师可以直接用这些问题引出“创意灯光秀”项目主题。然后，教师可以展示更多灯光秀的应用场景，拓宽学生的思路，让学生经历思维发散和聚焦的过程，明确本组具体想表现的创意灯光秀主题。例如，疾驰的警车、路口的红绿灯、演唱会上的应援牌、舞台上的灯光、不同节日主题的灯光秀等，尽可能为学生提供更多应用情境，为他们的思维发散提供支架。

小组头脑风暴，拟定初步方案

学生以小组为单位，围绕本组制订的创意灯光秀主题，思考本组想要显示的具体图案类别，以及图案的持续时间、呈现方式和出现顺序等（可提供思维导图范例供学生参考，如图1）。学生需要借助思维导图体现本组的讨论结果，并进一步确定任务内容及分工，完成最终的项目规划书。在这个过程中，教师要充分发挥同伴的力量，给予学生充分的时间，让学生在讨论中思考、拓展、提升，形成初步方案。同时，教师要充当指导者的身份，给予学生适当的问题提示，鼓励学生独立思考、激发创意。

有指导的学习，论证细化方案

有指导的学习以学生为主体，教师可以为学生提供教材、自主学习单、视频教程等让学生在项目学习过程中合作探究。当然，如果学生通过合作学习仍无法解决，则需由教师演示或示范。在“创意灯光秀”主题项目实施过程中，教师在本环节需要指导学生掌握三部分内容：一是micro：bit上5×5的LED点阵屏可以显示的图像范围;二是程序录入并写入到micro：bit上运行的具体步骤;三是总结强调本项目过程中重点需要掌握的语句。在此环节之前，由于学生并未掌握完成项目产品的所有知识技能或者可能存在思虑不周的情况，初次制订的方案存在超出micro：bit显示屏所能显示图像的范围的问题。因此，学生在掌握了用Pvthon使用显示模块的方法后，需要再次论证优化方案，以提升方案可行性和操作性。

实施项目方案，形成项目作品

一旦方案确定，学生就可以根据分工合作实施项目方案，形成项目作品。但是，在这个过程中，学生主要面临的问题不在于语句的理解与书写，或者程序的上传与硬件的使用，而是容易面临思维上的阻碍，即面对一个问题不知该从何下手。因此，教师需要为学生引导分析出需要解决的主要问题。例如，“创意灯光秀”需要解决的问题如下。

·如何显示出自主设计的图像7

·如何让自主设计的图像动起来7

·如何让图像一直动呢？

另外，在教学过程中，教师可以结合范例，给予学生自主分析问题、解决问题的机会与时间，并给学生提供适当的提示、引导与帮助，为学生搭建思维阶梯。

组织交流分享，进行项目评价

在“创意灯光秀”案例中，每组有5-8分钟介绍本组作品。由于是起始项目，教师事先为学生提供了分享PPT范例，以减轻学生负担。在一个组分享时，教师和其他同学进行评分，每个学生也需自评。评价主体分别为教师、个人、他人，评价维度分别是学习态度、小组合作、个人贡献、课堂表现、作品效果。这样做的意图是为了让学生之间能够相互借鉴、互相启发，并逐步了解到在团队协作中每个人都需付诸努力、作出贡献。

总结与反思

Python语言是一种纯文本语言，是简单易学、功能强大的编程语言。结合硬件能够让这种纯文本类的语言学习更加生动具象，让学生在计算思维发展的过程中，在组装、搭建的过程中锻炼动手实践能力。在项目实施之前，教师还需对学习内容、学生学情等进行深入分析。根据内容和学情分析结果，教师方能确定项目主题，而非随意为之。项目主题至少需要满足两方面要求：一是对学生的实际生活有现实意义;二是能够指向课堂学习的关键概念、技能或方法等;三是给予学生一定的自由度，能够让学生发挥想象力。例如“创意灯光秀”这一主题能够直接指向“用Python编程使用micro：bit显示模块的方法”的教学重点，但却并未限制学生的思维广度，可以让每组学生都能设计制作出属于他们的独一无二的灯光秀。

“创意灯光秀”是一个起始项目，内容非常简单，只花费了2课时的时间，每课时为1小时，间隔1周，旨在从学生的实际生活情境人手，激发学生的学习兴趣。因此，项目任务难度设计不高、耗时不长，仅循环1次，重在让学生建立整体认识、激发学习兴趣、初步体验项目学习过程，意识到科技与我们的生活息息相关。