基于Linkboy的创客校本课程的设计与实践

作者:未知

  【摘 要】创客运动与教育的融合使得创客教育迅猛发展,支持创客活动开展的工具也日新月异,校园内开展创客教育也如火如荼。本文首先对创客、校本课程发展的背景进行概述,进而对Linkboy软件进行了介绍,并分析其应用于创客教学的优势,最后,阐述基于Linkboy的创客校本课程的设计与实践。
  【关键词】创客Linkboy;校本课程;创客教学
  【中图分类号】G633.67 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2019)20-0-02
  引言
  创客源自英语单词“Maker”,是一类具有一定专门领域的知识储备和创新、实践和交流意识的人,他们出于自己的兴趣爱好,在一定的技术支持下将创意转变为现实[1]。其中,将创意转变成现实需要依靠3D打印、激光切割、微控制器以及电脑编程软件等工具的使用。
  科学技术的快速发展推进了创客教育的发展,图形化编程软件的出现、Arduino开源硬件的普及为创客教育在中小学开展提供了基础。图形化编程软件极大降低学生学习者编程的难度。Arduino开源硬件创新平台的普及,让人们可以更便利的获得创新元件器材,通过编写相应的编程语言就可以实现自己的创意。
  立足学校,为更好开展创客教育,需要学校根据自身情况开展创客校本课程的开发。校本课程是以学校教师为主体,以国家及地方制定的课程纲要的基本精神为指导,依据学校自身的性质、特点、条件以及可利用和开发的资源,通过对本校学生的需求进行科学评估,旨在满足学生学习需求而开发的多样性的、可供学生选择的课程。创客的校本课程需要围绕学生需要研讨和解决的问题来组织具有多样性、动态性的课程资源,引导学生在调查研究、讨论探究等活动中进行创新实践的学习。
  一、Linkboy及其运用于创客教育的优势
  Linkboy是一款开源的图形化编程仿真平台,集成了软件、电子、机械在内的一整套设计环境。Linkboy拥有同样如搭积木一样简单的编辑环境,其最大的亮点在于内置丰富的硬件,支持实物连接模拟,可以直观检查模拟仿真效果。
  运用Linkboy软件开展创客教育的优势体现在:1.降低试错的成本。在Linkboy开源免费的图形化编程仿真平台上,利用软件模块列表找对应开源硬件模块,当选中硬件模块的时候硬件接口与控制器之间就建立模拟连接参考界面,直接按照参考线进行连接,连接硬件之后,对元器件进行编程,编程完成之后在Linkboy中可以运行模拟仿真。模拟仿真的操作可以让失误都停留在模拟仿真阶段,从而避免因操作失误而引起的的设备损坏。2.克服元器件不足的缺陷。在Linkboy软件中内置大量的预制模块和元件,为搭建复杂的作品提供了基础。软件内部包含众多逻辑和流程控制语句,能实现各种复杂逻辑编程功能。软件开源持续更新,支持用户自行添加自己的专有模块。
  二、基于Linkboy的创客校本课程的方案设计
  1.设计原则
  开发基于Linkboy的创客校本课程需要涉及Linkboy软件和Arduino开源硬件的运用,并将软件和硬件的相关内容进行重新构建。课程中主要是以硬件项目的使用开设,依托软件的综合实践。在项目单元中,学生可以通过模仿案例进行学习,对案例的分析、改造、升级,可以拓展学习维度,通过一步步任务的升级破解,培养学生的动手操作能力,提升创客思维和创新能力。
  课程的设计应遵循下面原则:1、实践性原则。创客的理念就是把想法变成现实,在这个想法的可视化过程,需要不断的进行探究实践,才能把想法变成现实,实践对于创客教育而言不可或缺。2、趣味性原则。兴趣是最好的老师,要立足于现实生活实际,从学生兴趣出发,设计出有趣味性的项目。3、创造性原则。每一个创客的作品都是思维呈现的表达,在具体设计过程中通过发现生活中的问题,运用编程思维知识和Arduino开源硬件技术有效解决实际问题。
  2.教学设计模型
  课程均采用项目学习的模式,一个项目就是一个主题任务,学生在案例学习内容、明确任务之后,一起讨论分析任务,归纳任务中要解决的问题,制定解决方案,实践完成任务,提升拓展。教师是一个参与者、聆听者、技术指导者。当学生不会使用器材的时候,教师进行技术指导,等学生掌握技术后,继续完成自己的任務。任务达到预期效果,教师鼓励学生拓展思维,将已有的知识能让进行再整合,完善已有的设计,拓宽作品应用的范围。
  三、基于Linkboy的创客校本课程的开发实践
  2.Linkboy在创客教学中的应用实践
  Linkboy作为创客的新工具,还没有为创客教学提供参考的正式教材。在创客教学的过程中文章以项目学习的方式进行。下面以“制作智能路灯”为例,简要阐述使用Linkboy软件在创客教学中的实施步骤:
  步骤一:创设情境,提出问题
  情境的创设要从学生已有的生活经验出发,根据教学的内容进行情境创设。在“制作智能路灯”内容中,教师先让学生描述自己所认识的路灯是什么样子并想象他所期待的智能路灯具备什么功能?然后展示用Arduino主板制作的智能路灯,调节光值得变化让路灯实现开灯和关灯。通过展示引起学生的兴趣,进而提出问题,引发学生的思考:这这么智能的路灯是怎么做出来的?激发学生兴趣之后,对新硬件的使用方法进行讲解,进而呈现学习任务。
  步骤二:分析细化任务并分工解决问题
  完成创客的项目,需要根据项目的内容进行分工合作,小组同学需要根据自己的特长进行分工合作。在完成智能路灯制作的过程中需要对任务细化如下:①了解教师为完成任务给出Arduino套件光敏传感器、面包板、LED灯等元件的功能和使用方法;②熟悉Linkboy软件的操作,找出对应的元件搭建作品。③在Linkboy软件中编写实现智能路灯功能的程序,进行模拟仿真操作。④对照Linkboy软件元件连接的方式,连接实物Arduino套件,下载程序进行检验。为提高完成制作智能路灯的效率,小组成员之间需要合作探究。
  步骤三:对任务进行拓展创新
  小组在细化并完成任务的过程中,是对已有作品的模仿创作。而对创客的教学并不是简单传授技术的过程,创客教育能让想法变成现实,我们要教会学生的是创作,因此,课程内容的设置上,根据学生掌握水平的层次,增添了拓展任务,旨在希望学生能够从模仿学习的阶段,升级到创新的过程。
  在完成“智能路灯”制作的任务后,引导学生在原有作品的基础上发散思维融入新的小创意,添加不同的元件,让作品能有多样的功能。例如提示学生,是否可以改一下程序,使其变为另一个功能的小作品,如怎么实现当同时满足天黑和有人路过时路灯才亮起?拓展任务引导学生提出自己的创意想法,再付诸实现,有助于学生不断积累创意设计经验。
  步骤四:学生作品分享展示、点评。
  教学过程的最后是让学生将小组作品进行展示,讲解作品制作的过程,使用了哪些套件,具备怎样的功能。通过这样的展示交流,相互评价,能够让学生在创客的学习中得到心理上的满足和技术水平的提升,同时相互观看作品展示能开拓学生的思维和视野。
  四、结束语
  将Linkboy图形化编程仿真软件引入到创客校本课程的设计与实践,不仅降低开展创客校本课程的开课门槛,更重要的是在Linkboy可视化学习环境中激发了学生更多的创意与分享热情,培养了学生的逻辑思维能力和创新能力。本文从设计原则、教学模型、课程编排和教学实施四个方面构建创客校本课程开发模式,并以智能路灯制作创客课程为例,探讨了该模式在创客校本课程开发过程中的实践,为创客校本课程的发展做出了一点思考。
  参考文献
  [1](美)安德森·克里斯.创客:新工业革命[M].北京:中信出版社,2012:9-23.
  [2]创客教育:信息技术使能的创新教育实践场[J].祝智庭,孙妍妍.中国电化教育.2015(01).
  [3]基于AppInventor和计算思维的信息技术课堂教学研究[J].郭守超,周睿,邓常梅,狄长艳,周庆国.中国电化教育.2014(03).
  [4]面向STEM教育的创客教育模式研究[J].王旭卿.中国电化教育.2015(08).
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