基于掌控板的初中信息技術課程創客活動的設計與實施
來源:用戶上傳
作者:韓亞慧
摘要：現代信息技術的飛速發展使得作為時代產物的信息技術課程也隨之重新定位，創客活動教學作為順應時代發展的新興教學形式，已成為初中信息化教學的重要實踐形式。文章主要對初中信息技術課程存在的問題和將掌控板融入初中信息技術課程的價值兩方面進行了分析，并以“人體測溫系統”為例，設計并實施了基于掌控板的初中信息技術課程創客活動，以便能更好地在信息技術課程中培養學生的核心素養和高階能力，并提供實踐案例參考。
關鍵詞：創客活動；初中；教學；掌控板；信息技術
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A
文章編號：1009-3044（2022）32-0134-03
隨著人工智能、大數據和互聯網等現代信息技術的飛速發展，人類社會正走向以創新為核心的智慧時代[1]。信息技術課程作為時代化產物的一種，應重新進行定位，以根據新時代的要求重新賦能。信息技術課程可以通過改變傳統的教學方式，培養學生的創造性思維和學科核心素養，引領學生未來發展[2]。掌控板是由創客教育專家委員會推出的一款專門用于教學的開源硬件，是一款為反應一線Python編程教學需求而開發出來的迎接信息技術新課改的產品。掌控板體積雖小，但是它集OLED顯示屏、蜂鳴器、彩色Led燈、聲音傳感器、按鈕、環境光傳感器、Wi-Fi、加速度計等多種傳感器于一身，性能強大且擴展性強。同時掌控板上手簡單且易操作，只需一根USB數據線即可與電腦連接，實現代碼上傳與軟硬件連接。掌控板不僅支持如Mind+和Scratch這類的圖形化編程，還支持代碼式Python編程，功能非常強大。此外，掌控板的用途也很廣泛，可以用于造物，也可以用于輕松玩轉物聯網，還可以用于可穿戴的應用。目前掌控板已經成為中小學教師進行編程教育的好幫手，也是創客和編程愛好者的創作工具。
基于此，本研究在分析了現階段初中信息技術課程實施存在的問題和將掌控板融入信息技術課程的價值的基礎上，設計并實施了基于掌控板的初中信息技術課程創客活動，以期能夠為提升學生信息技術核心素養提供實踐指導。本文的主要目的是通過對基于掌控板的初中信息技術課程創客活動的實施，來探索出與時代發展相適應的信息技術教學方法，以便能在實際教學中提升學生學習的主動性和積極性，從而實現在信息技術課程中培養學生信息技術核心素養的目標。
1 現階段初中信息技術課程教學實施存在的問題
1.1 教學模式陳舊
現代信息技術的飛速發展使得學生幾乎人人都能接觸到計算機和互聯網，這就使得初中學生普遍對信息技術課程存在著較高的期待。而在初中階段，大部分學校把精力主要放在了和中考相關的課程上，導致很多學校對信息技術課程不重視，或者占用其授課時間，使得信息技術課程教學模式陳舊且不符合課程特點。學生在學校實際學習信息技術課程的情況與自己的期望大相徑庭，從而影響了其教學質量，導致信息技術課程無法發揮其教學價值[3]。
智慧時代的發展對信息技術課程提出了更高的要求，信息技術課程在教學中要培養學生的學科素養和創造性思維，但是其陳舊的教學模式使得這些目標變得遙不可及。所以，為了能夠在初中信息技術課程中培養學生相應的思維和能力，必須對信息技術課程的教學模式進行一定的創新。
1.2教學內容比較固定
相比于其他課程，信息技術課程由于大部分學校的不重視，以及經常被其他主課（如語文、數學、英語等中考必考科目）占用的原因，導致其實際上課的課時很少。甚至有些學校的信息技術教師還經常會身兼數職，從而導致這些老師很難投入大量精力來充實自己的專業知識，這就使得信息技術課程的教學內容比較固定，無法及時進行更新。且隨著現在信息技術的飛速發展，初中信息技術的知識體系也在發生著翻天覆地的變化。教師只有主動迎合信息技術的發展變化，并相應調整優化教學內容，才能使得信息技術課程的教學質量得到提高。同時，學校也應該加強對信息技術課程的重視程度，只有在學校和老師的雙重重視下，信息技術課程的教學內容才能夠與時俱進，不斷更新。只有這樣才能滿足在該課程中培養學生信息技術核心素養的教學要求。
1.3 缺乏合作，“搭便車”現象嚴重
傳統的信息技術教學模式很少會對學生進行分組，學生大都是聽老師講解相關知識，或者是聽老師講解如何完成一個項目，然后只要把這些知識牢記就好。這樣培養的學生十分缺乏動手實踐和合作完成任盞囊饈[4]。學生一般在遇到問題時會去求助老師，很少通過同伴溝通交流來解決問題，這導致學生之間的差距越拉越大。而且在實施以小組為單位的合作學習時，大部分情況下都是由學習成績好的學生完成任務，其他小組成員很少參與任務合作，這種“搭便車”的現象很嚴重。
1.4 思想僵化，缺乏創新意識
傳統的信息技術課程大多是學生根據教師提供的學習材料來模仿完成教師講解的項目制作，很少會主動提出自己的想法或者項目創新改進意見，這使得學生只有單一地創作模仿思想，很少自己動腦思考如何在給定的項目基礎上進行創新。僅模仿制作老師給定的項目，這種教學會使得學生的思想僵化，缺乏創新意識。智慧時代的教育核心就是創新[5]，所以信息技術課程也需要進行相應的改革，以便能在實際教學中培養學生的創新意識。
2 基于掌控板的初中信息技術創客活動的價值分析
2.1 時代發展的必然要求
隨著現代信息技術的飛速發展，以“程序驅動”的數字化工具開始融入人們生活、工作和學習的方方面面，甚至成為人們身體的一部分，人們開始需要在學會使用這些工具的基礎上，從深層次去理解這些工具，知道它們的使用方法和應用流程，并妥善處理好人與工具間的關系[6]，并從中學會發展相應的核心素養。掌控板作為應對新課改專門開發的一款開源硬件，小小的身體就集多種傳感器于一身，性能強大且擴展性很強。同時，掌控板操作簡單，不僅支持圖形化編程而且支持Python代碼編程。將掌控板融入初中信息技術課程創客活動是順應時代發展的一種有效嘗試，也是必然選擇。
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2.2 有利于提高學生的學習興趣
傳統的信息技術課程只是講解相關軟件的操作知識與技巧，或者是簡單的編程知識，很少涉及通過動手實踐來進行學習的內容，這樣的教學內容比較枯燥且不易吸引學生的學習興趣。創客活動作為一種新型教學模式，將其融入信息技術課程，可以提高學生的學習興趣，借助掌控板，學生可以通過做中學這種學習方式，親身體驗項目的整個制作過程，這樣獲得的知識能夠極大地提高學生的學習興趣和熱情[7]。
2.3 軟硬件相結合，提高動手實踐能力
傳統信息技術知識都是理論或者是軟件方面的內容，將掌控板帶入初中信息技術課程教學中，與Mind+結合使用，不僅可以教會學生相應的編程知識，而且可以讓學生通過掌控板類的硬件搭建過程提升動手實踐能力，這種把教學軟硬件相結合的教學方式，能夠讓學生在學習相應編程知識的同時，還具備動手實踐將想法變成現實產品的能力。這是順應時代發展要求的一種教育教學方式，它能夠培養學生的創造性思維和信息技術核心素養，還可以在一定程度上促進學生創造力的發展。
3 基于掌控板的初中信息技術創客活動的設計與實施過程
在初中信息技術課程中借助掌控板開展創客活動是初中信息技術課程教學順應時代發展的一種有效嘗試。傳統的信息技術課程教學只是講解一些軟件的操作和相關知識與技能，很少涉及教學硬件與教學軟件的結合，而將掌控板運用到初中信息技術教學中能有效培養學生的動手動腦能力，還能夠培養其編程能力和創造性思維。下面以掌控板“人體測溫系統”為例，具體分析了基于掌控板的初中信息技術創客活動的教學實施過程，每一個教學環節都是以學生為中心的，注重學生的體驗學習和動手操作學習，當學生遇到小組討論后還無法解決的問題時教師要及時給予針對性指導。
3.1 基礎講解，進行分組
在開始正式的授課之前，教師要給學生講解關于本節課的基礎知識，如使用掌控板有什么注意事項，使用教學軟件Mind+時應該如何進行操作，如何把掌控板和Mind+結合起來使用等。在講解完這些相關知識后，教師要根據班級每個學生的學習水平，對他們進行分組，使得每一個小組的學習水平都差不多，每個小組的人數是三個人。接著教師要讓小組成員選出每一組的小組長和設備管理員，小組長負責管理小組的各項學習任務并協調小組成員之間的溝通交流，設備管理員負責保護和管理本組的實驗器材。
3.2 設計問題情境，選定項目
在正式上課過程中，首先可以設置以下任務情境：“同學們，隨著疫情的發展，現在不管是去哪些場所，我們都需要出示健康碼、行程碼并測量體溫，以便檢查該人是否有發燒情況，然后才允許進入公共場所。那同學們知道如何使用掌控板實現這個過程嗎？我們是否可以借助掌控板和Mind+編程來實現對經過之人體溫的測量？我們能否捕捉到企圖不測量體溫就偷偷進入公共場所的人？”學生在教師提出的問題情境的一步步引導下，就會聯想到要將掌控板和其他能夠測量溫度和距離的傳感器結合起來，通過制作一個測溫測距儀來解決問題情境中遇到的問題。這樣，“人體測溫系統”的項目就此確定下來了，接下來學生們要以小組為單位進行分工合作，并制定相應的項目完成計劃。
3.3 小組合作制作項目，教師對學生進行針對性指導
項目已經確定好了，接下來學生們要以小組為單位進行協作學習，共同完成項目制作和相關知識點的學習，學生的學習過程主要有以下幾個過程：
首先是確定完成本項目所需的實驗器材有：掌控板、掌控IO擴展板、SEN0304超聲波傳感器（該傳感器既可以測量距離又可以測量溫度）以及若干連接線。在拿到實驗器材后要仔細聆聽老師對這些器材的使用方法和將掌控板與Mind+軟件結合使用等知識的講解。
其次是進行小組分工，從網上搜索相關資料。然后小組在整理好搜集的資料的基礎上，將掌控板和Mind+結合起來，畫出本項目程序的流程圖，并把硬件搭建起來。在這個過程中教師要觀察學生有無硬件搭錯的現象，并及時對其進行糾正。硬件搭建好后，學生小組可以進行頭腦風暴，借助紙板或其他材料給搭建好的硬件產品設計外觀形象，讓其更加美觀。硬件搭建的效果如圖1所示。
然后，學生要根據自己組繪制的流程圖在Mind+中進行圖形化編程，并將編寫好的代碼上傳到掌控板中，如圖2所示。在這個過程中，有的小組遇到了自己小組討論后都無法解決的問題，這時候就需要教師對這些小組進行針對性的指導，以幫助他們解決自己組難以解決的問題。
最后，小組成員要對實驗項目進行完善，并總結歸納自己小組在項目制作過程中遇到的問題。在代碼上傳到掌控板后，要檢查一下搭建好的硬件產品是否實現了我們項目所要求的功能，如果沒有則要仔細檢查代碼，并對代碼進行不斷完善，直至最后使上傳的代碼能夠讓掌控板實現預期的效果，如圖3所示。同時，小組還需要把自己組在做這個項目中遇到的問題總結起來并進行分享。
當然，在這個過程中不同的小組也可以在這個項目的基礎上添加自己的想法，并對該項目進行一定的改進與完善。教師在學生的整個學習過程中，只在學生遇到無法自行解決問題的情況下對其進行針對性的指導，這種學習方式主要是以學生為學習主體進行的。
3.4 作品展示與評價
小組協作完成項目的制作后，要在講臺上向大家展示自己小組的作品、遇到的問題和解決方法、小組成員之間的分工和自我評價。在小組展示的過程中，其他組要對這個組的項目進行評價，評價的內容可以是對這個項目的內容評價，可以是匯報存在的問題，也可以是對項目提出的改進或創新建議。在這個過程中學生也可以討論彼此小組在做項目時遇到的問題及相應的解決方法，還可以通過彼此之間的交流來歸納出更好地改進或解決辦法。教師在這個過程中也要對學生的作品進行總結評價，這些評價是鼓勵性的，目的是激發學生學習的積極性，并不斷鼓勵他們進行創新，鼓勵他們積極發表自己的觀點和想法。
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3.5 知識建構與反思改進
在觀看別人作品展示的過程中，每一位同學都需要根據匯報組的項目內容繪制相應的思維導圖，以便能夠清晰地了解這個項目的具體內容，在評價的時候能夠有理有據，從而培養學生的知識概括和批判思考的能力。在傳統的作品展示中，學生不使用思維導圖對匯報內容進行總結歸納，但這很可能會導致學生因為對項目的不了解而錯過相關知識的學習，也可能會導致學生對其他小組作品的評價變得沒有參考意義。
同時，匯報的小組要有一個人專門記錄別人對自己組提出的創新或者改進的建議。匯報結束后，小組要在這些創新改進建議的基礎上進行討論交流，反思自己小組存在的問題，并提出對自己組的項目進行改進或創新的想法或方案，并把這些想法或方案寫下來。
4 總結
基于掌控板的初中信息技術課程創客活動的設計與實施，是初中信息技術課程教學改革的一種新嘗試。這種通過軟件和硬件相結合來進行信息技術教學的方式，將會成為我國信息技術課程改革的一種必然趨勢。
學生通過際動手操作把自己的想法變成現實產品的這種學習方式，能夠大大加深學生對相關知識的理解和記憶，一定程度上提高學生學習的主動性和積極性。借助思維導圖記錄相關知識和創新想法的方式也能夠培養學生的知識概括能力和發散思維。最后對項目進行評價并提出創新想法以及在這些想法基礎上對項目進行改進創新的環節能夠鼓勵學生多動腦思考，并通過動手實踐把想法變成現實。這種教學方式在一定程度上改變了傳統教育模式陳舊的問題，使得學生的課堂學習更加豐富，學生在課堂學習中也變得更有活力，極大地改善信息技術課程的教學效果。
參考文獻：
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[3] 孫麗娜.初中信息技術教學中的問題及策略初探[J].新課程，2022（2）：174.
[4] 謝如.基于PBL的小學信息技術Scratch編程教學設計研究[J].中小學電教（教學），2021（5）：54-55.
[5] 馮熳，陳琳.信息化支持的智慧時代教育創新發展探索[J].中國遠程教育，2018（6）：75-78.
[6] 李鋒，熊璋.面向核心素養的信息技術課程：“數據與計算”模塊[J].中國電化教育，2017（1）：27-32.
[7] 韋練.創客教育和STEAM教育的融合與創新[C]//融合信息技術?賦能課程教學創新――第六屆中小學數字化教學研討會論文案例集.北京，2021：307-310.
【通聯編輯：王力】
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