micro：bit在Python网络教学中的应用实践

罗晶

随着国家对人工智能、编程的大力推广，越来越多的学校将micro：bit引入信息技术课堂。毕竟对于学生来说，单纯的编程语法学习枯燥并且抽象，选择一款具有创造性和趣味性的开源硬件辅助开展编程教学，能够帮助学生在学习编程这条路上走得更远。

然而受新冠疫情影响，传统课堂不得不转入在线学习模式，知识获取方式和传授方式，以及教和学的关系发生了明显变化。本文结合教学实例，分享micro：bit在Python网络教学中的应用实践和教学注意事项。

教学主题

Python硬件实践

教学对象

有一定Python基础的学生

教学目标

学习并掌握micro：bit硬件的基本知识，通过Python控制硬件，让学生将计算机与生活紧密联系起来。

教学内容

课前准备——软件和编辑器

方法l，通过下载安装MU软件，可直接将代码刷入到micro：bit板子上（见图1）。

方法2，如果网络环境较好，可直接使用在线编辑器，随时随地进行编程（见图2）。

教学说明

◇认识micro：bit（见图3）

nRF51应用处理器IC：nRFi1应用处理器IC是让使用者作主要程控的处理器，完整的程序包含了用户客制与中介层（ runtime），以及蓝牙协议层（stack） （注：浏览器编译环境会在用户程序写完同时将这3部分整合完成），一旦用户将完整程序（HEX文件）放在USB闪存根目录上，处理器便会直接执行程序代码。使用者也可对连接在处理器上的GPIO进行控制，也可通过2.4 GHz无线进行相关周边控制。

·蓝牙通讯：micro：bit板子上2.4G无线相关设计提供了对手机、平板的蓝牙通讯功能，可以通过蓝牙控制micro：bit，或者通过蓝牙把信号传人手机或者电脑。

·无线通信：micro：bit板子上2.4G无线相关设计提供另外的无线通信协议，此通讯协议在不同的程序语言环境可以直接使用，并且可以在多个micro：bit装置中互相传递并且群组化，进行无线通讯。

·金手指触片引脚：25个引脚，一般可以配合鳄鱼夹使用，或者插接到扩展板上进行转接使用。这些引脚使micro：bit的功能更加强大，可控制电机、舵机或其他电子模块。

·电力供应：给micro：bit的电力主要是由接口IC通过USB提供，亦可由电池盒连接器提供，在金手指上有电力供应的功能，需要熟悉电路设计的人操作。

·按键：micro：bit板子正面有2个按键，背面有1个。背面的按键连接nRF51处理器作系统重置用（reset）。正面的按键A、B可以由使用者程控，包括了短压、长压，或是A、B同时按，按键A、B均连接至金手指上的GPIO，加上电路设计可以做logic0或1值的操作。

·显示：在板子上有5×5组LEDs作为显示屏，光线传感器通过反向二极管电流的作用，把点阵屏转换成光敏传感器使用，用来检测周围的光线。

·重力传感器（加速度传感器）：重力传感器是经由12C与处理器连接，提供了三轴感应数据，并包含手势感测算法。

·磁力传感器：磁力传感器也是通过I2C与处理器连接，提供磁力感测数值。

·温度感测：提供了板子上的实时温度感测。

·陀螺仪传感器：可以测量micro：bit的三轴转动角度，可以检测加速度大小，也可以检测micro：bit常见的状态（摇晃、倾斜、自由落体等）。

·指南针：可以用来指示方位，并且可以检测磁场强度。

◇介绍应用软件

MU是第三方编辑器，在工作时，需要把micro：bit与电脑USB进行连接，通过Python编辑器将代码写入。当看到背后reset按键边上的LED开始闪烁时，说明可以进行代码写入。

我們可以在MU主要区域开始写第1段代码。默认情况下，MU给我们写了1段代码，但是代码前面有#号，表示代码内容注销不运行。

写完代码之后，就可以刷入代码了。在进行这一步之前，我们需要再次确认micro：bit已经与电脑相连接（在“我的电脑”里可以看到micro：bit已经读入），然后点击刷入，将代码刷入到micro：bit板子上。

当后灯开始闪烁，闪烁过程大约10秒左右，表示代码已经在刷入。

当然，也有很多种其他方式进行刷入Pvthon脚本。通过对代码保存再拖拽，找到micro：bit文件进行刷入。打开MU，点击REPL，可以看到代码下面的2个对话框（见图4）。

另一种方法，通过在线编辑器进行代码编辑和micro：bit刷入。首先，在编辑器的指定区域进行代码编写。然后，确认电脑与micro：bit已连接（可以看到提示）。选择micro：bit开发板。点击刷入，刷入后可以看到micro：bit板子刷入灯闪烁。

在本节课的最后，学生成功完成了教师分配的指定任务，通过网络实现了硬件学习，感受到了创作的快乐。

教学注意事项

◇要能看到学生电脑屏幕。学生在实际操作中会遇到很多问题，比如代码书写过程中的语法错误、电脑日常小问题、USB与micro：bit板子连接问题、软件应用错误等。教师在教学过程中需要通过屏幕随时远程指导学生解决问题。

◇要通过学生端的摄像头随时注意学生表情。学生在硬件操作中，可能会遇到接线问题、电源正负连接问题、元件选择出错等。此时，有的学生会通过摄像头向教师说明，而有的学生则“埋头不语”。此外，有的学生可能在做学习之外的事情。因此，教师需要通过摄像头随时观察和注意学生的表情.及时帮助学生解决问题或纠正其行为。

◇注意分享教师端的屏幕。教师不仅要讲解课件，还要编写代码并讲解，部分代码还需要标注，这些都需要通过分享教师端的屏幕展示给学生。

◇注意分享教师端的摄像头。在讲解micro：bit硬件时，教师需要对选择元件、插线等进行展示。因此，摄像头需要能够照到所需展示分享的元件和硬件上来。

◇注意教学内容和节奏的把控。在线教学的内容应难度适中、循序渐进。当发现几个学生都困于同一个问题时，就需要放慢教学进度，给学生充足的时间思考，或是给出一些提示，引领学生完成“摘桃子”的过程。学生多一分成功的喜悦，对学习也能多一分热情和主动性。

相比传统教学模式，在线教学较难把握学生的真实学情。因此，在线教学时，教师需注意和学生之间的互动，并形成一定的监督机制，同时还需要准备充分的教学内容，从而保证教学质量，提高学生学习主动性。