在创客教育中培养学生的计算思维能力

杨震国

摘 要：在创客教育中培育学生的计算思维能力。不但可以提升学生创客项目制作能力，还能培养良好学习习惯。在实际问题中，掌握正确的处理方法。

关键词：创客教育;计算思维;教育探索

近年我校利用信息技术积极尝试创客教育，并创建了西林校园创客空间。创客教育在校内正引导学生由单一的知识接受者向创造者逐步转换。我校在日常推广实施活动中将信息技术核心素养的计算思维能力作为首要学生培育目标。随着“scratch传感器”“3D绘图笔”“三维建模”“电路工程师”“无人机”等先进技术已快速迈入小学创客课堂。琳琅满目的创客活动在小学逐步推进，但学生计算思维的能力培育却显得尤其关键。因此，笔者在小学创客活动中着重从培育学生计算思维能力方面做了如下教育探索。

一、巧设生活化场景，激发计算思维需求

在创客活动学习中，一旦学生具有强烈的创造欲望，教师就能轻而易举带领学生探索创客活动的设计。任何创客活动作品都对计算思维存在内需要求，每个细节都考验着学生的综合素养。一般创客学生都只想获得参照样品仿制一个有趣的创客作品。如果每一个小创客都身处此般创作环境，将只会给创客教育留下无穷的隐患。所以首要任务是激发学生的创作热情，基于小创客们熟悉喜欢的生活场景，引导他们用计算思维更好地解决问题。

例如3D绘图笔项目中教学“可爱眼镜”时，传统教学中为了学生都能快速掌握制作方法，总是会用讲授法来指导。一般都由老师分析好普通眼镜的大小尺寸，讲解眼镜的创作步骤。紧接着就让学生按部就班地进行制订，最终学生完成的眼镜和老师所示一模一样。笔者避免以上情形作出略微的教学改进，先展示了由3D打印笔设计的漂亮花式眼镜。学生观察了各异的眼镜，调动了学生的学习兴趣，都在商议哪个眼镜更漂亮舒适。小创客们积极主动地思考用哪种方法可以创作出眼镜的外形、装饰片等。还从生活中的个人眼镜尺寸是多少，是否有快速计算的方法能得到所有的眼镜框、镜腿、眼镜间距尺寸等方面的数据。所有的数据要求符合个人的实际需要，最终戴在脸上要较为贴合。最后让学生把眼镜上的装饰插片也叠加在表面，就能得到一副精美实用的眼镜。

二、面向实际项目，巧用计算思维策划

创客作品设计中，往往实用性和创新性是密切关联的，作品的创新也都是针对实用需求进行设计开发。在创客作品设计中倾注更接近生活实际的客观数据，从而构建出更具有实用性的新型美观成品。创客作品设计过程中如果配合多维度计算思维能力，设定不同组的数值就能够产生各式的成品。为了提升学生面对实际问题找到不同方法的能力，特引入趣味益智类设计，如五巧板、套娃、鲁班锁、九连环等;实际问题类设计如智能书桌、智能垃圾分类器、智能快递小车、多功能厨房、智能校园报警、现代家园卫士等。

例如scratch传感器项目中教学“多功能厨房”模型创建时，有部分同学用乐高积木件很快制成了一个简单的厨房外型，略显单一。老师适时带领同学们一起分析智能厨房所需装备的一些功能，如自动传菜、自动切菜、播放配音、燃气警报、双轴遥控升降等。每一项功能的实现都要涉及传感器数值的选取范围，不同的数值段在程序中可以设定为不同的效果。当燃气传感器的值超过300时，发出警报声，当低于这个值时，播放悦耳的音乐。遥控升降采用马达正转和反转实现上升和下降，但上升的速度和时间以及下降的速度和时间也都需要在程序中不断反复调试，才可以最终确定。在学生已掌握S4A编程技巧的前提下，再引导学生开展数据分析工作，从而让学生逐步明白计算思维运用规则，最后不断调试完成作品。

三、引入多元评定，拓展计算思维外延

在创客项目的开发实施中，每个学生的思维角度不同，教师可根据每组情况给予恰当的指导。引导学生细心分析遇到的场景，测算每个项目零件如何成型、组装、运作。从实际例子着手，分析哪组数据可更接近项目。让学生知道，项目设计最将都将运用到实际中来。如果完成的零件模型在项目中不完全匹配，那就需要对数据进行再加工测算。老师接收到学生依据不同的计算思维制作的零件，不能完全否定，而应对其中的进步之处大加赞賞。让学生可以从多个方位思考解决项目中的问题。

再如三维建模项目中教学“我的漂亮文具盒”时，没有先展示给学生制作好的漂亮文具盒。而是鼓励相近的学生形成合作小组、分小项目合作，商议零件间的尺寸数值。同学们先把文具盒外形数据，表面装饰图尺寸，内部的直尺、橡皮、钢笔、铅笔、修正带的尺寸数值进行罗列。然后组内成员根据实际生活把比例值固定。在作品草图编辑过程中就把组员的计算思维成果保留在作品中，如最后渲染三维作品时发现尺寸不合实际场景，就需要再优化设定的尺寸。当发现恰当的计算数值组时，师生可给予其充分的赞许。

在创客教育中充分培养学生计算思维能力，能提高设计创客作品的良品率，培养学生的实际工程问题解决能力。在信息时代不但要求学生在创客项目设计中不断锤炼思维能力，而且要加强各学科教师之间的合作沟通。通过广泛的创客活动历练，必将促进学生心智积极健康地发展。

参考文献：

[1]杨现民.建设创客课程：“创课”的内涵、特征及设计框架[J].远程教育杂志，2016（3）.

[2]金元君.创客背景下的校本教材开发研究与实践[D].上海：上海师范大学，2015.

编辑 杜元元