信息科技典型实验：数字输出

范利玛

每间信息技术教室都应该成为信息科技和创新实践的创客空间，每一位信息技术教师都应该成为一名教育创客，每个孩子都可以成为创客社会中的消费者和创新者。这需要创客技能的全民普及，其中很重要的基本技能包括：如何设计一个外形——建模，这里面的控制逻辑和自动控制的顺序是怎样的——编程，哪些输入和输出装置可以完成这些互动效果——电子。当然，最重要的是要有一颗童心、一颗爱心、一颗分享之心，才能成为一名综合全面的快乐创客。在信息科技的教学中，实验是个典型的过程，使用掌控板可以很容易点亮一盏LED灯，但是如何通过这样一个过程建立一个明确的数字输入的科学概念，则是信息技术实验建设的一个难点。本实验通过“吉祥孔雀”的例子向学生呈现数字输出的各种玩法，并且通过综合作品的制作，将这一过程展现为一个综合的项目，是很好的信息科技入门课程。

项目准备

掌控板是一款优秀的开源硬件，上面有很多常用的输入和输出装置，它的编程仿真软件mpython可以很容易完成对各种输入和输出的控制效果。图1是使用掌控板的仿真软件完成，上方的三盏LED灯依次打开的效果。数字输出理解起来很简单，无非就是灯的亮灭，但是要做得有趣则不太容易，这就需要综合项目来实现。

用掌控板的仿真软件可以比较好地在大班教学中完成该过程。在大班教学中，常常在完成仿真教学后，再给学生发放真实的板子，这样可以做到分散难点，让学生在完成程序设计的基础上连接硬件（如下页图2）。

外观设计

作为一个综合项目，需要设计作品的外观，这里使用makerbursh平台来完成（https：//web.datui.tv/#/download），它是一个基于浏览器的三维设计平台，可以帮助我们设计3mm的瓦楞纸和木板的立体造型。木板比较硬作为支撑，瓦楞纸比较软便于加工，还可以完成LaserBlock积木的虚拟搭建，虚拟安装各种传感器，因此可以很好地完成创客作品造型的设计（如图3）。立体图纸可以展开成打印机或激光切割机加工的电子版图纸。

一个创客作品的外观很大程度上影响了对这个作品的第一感觉。在创客作品制作的过程当中，很多学生可能并不是很擅长编程，也对电子并不是特别感兴趣，但是他可能会因为喜欢一个作品的外观，而喜欢上制作东西的过程。所以，我们创作作品要先有一个外观，并且把相应的电子元器件摆在上面，这对把头脑中抽象的想法具象化，有着特别重要的作用。makerbursh可以将数字图纸展开成图片和Word文档（如图4）。这样用剪刀就可以加工作品。

接下来需要对项目作品进行装配，具体来说就是根据图纸安装拓展板和周围代表孔雀羽毛的LED模块（如上页图5）。在装配的过程中，内部的扎孔可以使用在边缘用安全图钉扎出轮廓再整体加工的技巧，也特别鼓励学生之间进行团队协作。

程序改进

在项目实施的早期，学生通过掌控板的仿真實验和真实体验已经初步了解数字量的控制，接下来需要控制连接在拓展板上的七盏灯，让七盏灯从中间到边缘，像孔雀开屏一样依次展开，程序如图6所示。

这种完整的作品还可以作为信息技术实验室里的“自制教具”长期展示出来。就像导演去看别人的电影作品的时候会忍不住思考镜头的剪辑一样，之后学生看到一些“渐次亮起”“分时启动”的现象的时候，也会思考其中数字输出的控制流程。

教与学的建议

这个项目是一个建模、编程和电子结合的过程，预计需要三课时来完成。但实际上，如果是动手制作，再加上用彩色画笔绘制孔雀或者重新修改孔雀进行二次设计，需要的时间可能更长。制作的过程涉及剪刀、安全图钉（用于扎孔）、胶棒（用于粘纸）、塑料乐高胶（用于粘接木板和瓦楞纸），这些工具都很安全、环保，没有任何异味，适合集体使用。通过数字加工和手工制作的结合，形成一个综合的作品，也与劳动教育和综合实践课程进行了整合。此外，跟孔雀开屏类似的效果还有“礼花绽放”“小河流淌”这样的案例，制作作品的外观，符合小学生的心理特点，也比较直观。信息科技实验是信息技术实验室发展的一个重要的方向，在实践的过程中，既要有科学的严谨态度，又要有技术的综合运用，还要有项目的多元和师生情感的注入，作为一个很“美”的信息科技实验，有必要让更多的“吉祥孔雀”绽放在信息技术的课堂中。