Mixly系统设计：一分钟惊喜灯

吴俊杰

基于Mixly的MHPS学习模式

Mixly作为北京师范大学傅骞博士团队研发的图形化程序教学系统，从计算思维、设计思维的角度跨越图形化编程和代码编程，让学生通过具体的项目学习掌握程序设计和开源硬件系统设计的基础知识，并且融合了STEAM教育和创客教育的思想。项目学习的过程有时候很像《西游记》，因为我们发现《西游记》其实也是由一个个的小项目组成的，每过一关都经历着“遇到妖怪，师父被抓走，解决掉妖怪，继续往前走”四个步骤，而伴随着一步步地打妖怪，师徒四人更加团结了，对取经的理解日益加深，每个人的本领也提高了不少，而这个过程与STEM课程设计当中常见的“珠串式”的课程设计类似，每一颗“珠子”都是一个完整的项目学习过程，而一条主线则贯穿着所有项目。

我们用类似的模式，定义“一个完整的具有一定功能的可以由用户参与修改的开源软硬件项目”为一个Mixly系统，学生在学习这个项目的过程中经历了以下四个步骤：①制作（Making）。每个Mixly系统使用的都是用Mixly软件已经编好程序下载到下位机的开源硬件，按照说明，制作出这个项目的核心效果，即认识输入输出装置的连接。②改装（Hacking）。设计一个情境将输入输出装置以个性化的形式呈现出来，制作一个体现自己情感、个性和天赋的个人作品。③玩转（Playing&Programming）。解密创客项目事先下载的Mixly程序，并且修改个性化的程序，通过项目体会程序设计中的一些常见算法和规范。④分享（Sharing）。在学习社区中分享自己的程序，并且针对朋友圈、专业人士、普通人等不同的信息接收者设计不同的分享方案，同时尝试设计个人创客作品的生产方案。我们将制作、改装、玩转、分享的过程定义为创客教育中的MHPS模式（如图1）。这种模式将硬件连接和软件编程两个常见的学习过程分开，将难点分散，此外在改装环节，让学习者先将作品个性化，让其“爱上”自己的作品，使其在程序设计阶段能够自己提出很多改进需求。这种真实情境下的自主学习结合在分享环节、网络社区中做同样项目的互相学习，使得学生可以收获跨地域、跨年龄段和跨文化的学习体验，最终将个人作品整理为他们可以分享和重用的设计方案，给学生获取知识产权收入和服务收入创造了可能性，这样就构成了一个闭环的覆盖“家庭—学校—社会”的学习系统。

具体案例实践

以下我们通过一个具体的案例描述这一学习过程——一分钟惊喜灯。

1.制作

打开学习套装，每个学习套装都是一个用户参与式开源学具——学习者在学习的过程中会赋予这个物品新的价值。我用的套装型号是符合Arduino规范的UNO板，事先已经下载了程序，执行效果为通电一分钟以后板子上的绿色灯由熄灭状态转变为开启状态，这个灯显示的结果是UNO板的13号端口的电压，设定为高时LED亮，低时LED灭。我们可以将发光二极管的长的一端插入到13号孔中，短的一端插入到13号旁边的GND中，发现其和板子中的绿灯同步亮灭（如图2）。

使用两根一针一孔的排线可以将LED延长（如图3），外接出来方便安装在其他的位置，一般情况下，两根颜色不同的排线，颜色较深的接GND，颜色较浅的接13号端口。如果仔细观察，会发现UNO板上还有两个GND端口。

这样就将LED延长了，如果有更多的排线，可以延长更长的距离，以满足不同的需求。

2.改装

我们使用一个T1的纸盒作为构建一分钟延时灯的使用情境的平台。例如，我们在正面画上一个生日蛋糕，将LED制作成为蛋糕的蜡烛，当然这只是一个最简单的创意，更多的创意需要使用盒子的人共同构建，或者选择一张自己喜欢的海报粘贴在盒子上面也可以。盒子表面的图案设计如图4所示。

在盒子表面图案的重点部位安装几个LED灯，这些灯的长脚和短脚并联在一起（如图5）。在改装环节，在程序中一般没有改动，重点在于用电路的连接或者构建一个情境，来讲述一个故事，使作品变得更有意义。

连接好电路以后，我们就可以得到一个非常棒的一分钟惊喜盒子了，你可以提前一分钟将这个灯藏在角落中，然后等待一分钟，就会有一个角落亮起来，给别人一个惊喜（如图6）。

3.玩转

一分钟惊喜灯的原始程序为一个延时程序，然后点亮13号LED（如图7），使用Mixly可以很容易地编写这个程序，并且Mixly可以自动将其转换为Arduino代码，代码的字体和缩进都是符合专业规范的，这有利于后期的代码教学。

在玩转的环节中，我们可以修改延时的时间，或者将延时时间设定为一个随机数，做一个击鼓传花式的小游戏，或者像下页图8这样，将延时后的效果改为一段闪烁，让礼物更有趣味。总之改装的方案最好能和图案一致，应该由学生提出，而教师则可以对学生不同的需求进行总结，适时讲解或者给予一些学习资源。

4.分享

在分享环节，首先可以在图9的maker.bnu.edu.cn中注册一个用户名，这样就可以在论坛中分享成果，每个以一分钟惊喜灯为原型的改装作品，都可以在下面二维码所显示的帖子中回帖，这样就形成了一个系统资源，就像是一锅老汤，越煮越香，每个人都可以贡献并集成新的教学资源。

此外建议大家使用网盘建立一种过程记录的机制，这样有利于保存阶段性的学习成果和在论坛中分享知识，图10所示的二维码中有本案例中所涉及的电路连接、编写程序的详细教学视频，方便学习者自学。

这样就初步完成了一个分享的过程，学习就像酿酒，常常回味，往往会得到出乎意料的效果，网盘中的每一个项目的文件夹，就像一个个酒窖，我们将学习的快乐、个人的心得、他人的创意不断地添加在其中，便构成了一个立体的学习过程。

结语

Mixly系统设计是一个系统化思维的过程，一开始学习者看到的往往是一个个有趣的案例，但是我们期望在学习结束以后，学生可以自如地开发属于自己的DIY套件，并且知道如何积累资料、分享教程、拍摄营销视频。“再小的个体都有权利拥有个人的品牌”，而MHPS学习模式中的那一个个小小的珠子，只是这个美好的学习链条的一个开始而已。