面向高中课堂的Arduino创客教育实践研究

摘 要：2015年李克强总理在《政府工作报告》中指出，把“大众创业，万众创新”打造成推动中国经济前行的“双引擎”之一。文章主要研究利用Arduino平台，以项目——打地鼠游戏盒的创客教育，从玩游戏转换为开发游戏，重在培养高中学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新等。

关键词：创客教育;Arduino;教学实践;打地鼠游戏盒

一、 引言

党的十九大报告指出：“创新是引领发展的第一动力，是建设现代化经济体系的战略支撑。”

在2017新课程标准及创客教育的指导下，学生创新能力的培养尤为重要。开创基于创客探索和实践的创新教学，落实国家的方针政策，顺应新时期教育改革的需求。

二、 面向高中学生创客教育的打地鼠教学实践

Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，适合高中创客教育课堂当中使用。

打地鼠是一款经典的游戏。笔者利用Arduino制作打地鼠游戏盒，可以自由携带，玩起来体验效果又非常好。打地鼠游戏盒项目开发的课堂教学中，以开发“打地鼠”游戏盒为情境，引导学生开展项目学习，体验项目开发的全过程，提高了学生的计算思维、数字化学习与创新等能力，有效提升学生的信息素养。

（一）情境引入

课堂开始时，让学生体验电脑的打地鼠游戏，激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛。师生一起探讨，能不能利用Arduino制作一个打地鼠游戏盒？这样的游戏盒可以方便携带，又有很好的体验效果。

（二）主题项目论证与确定

课堂上，3个学生组成一个小组协作学习，进行Arduino制作打地鼠游戏盒的可行性分析。结合已学的知识和手头上的硬件，通过表1从硬件方面分析项目的可行性。

教师随堂指导，各小组讨论完成后，分享论证结果。

（三）查找资料，制订方案

学生通过Moodle教学网上提供的学习资源或者到互联网查找相关内容来了解Arduino硬件的功能及使用方法，制订打地鼠游戏盒的制作方案。

学生选择的Arduino硬件主要有：nano3.0芯片、扩展板、LED灯、按钮开关、人体触摸感应器、光敏电阻、LCD液晶显示器、数码管等。

学生通过自主学习后，根据选定的Arduino硬件，画出打地鼠游戏盒项目的硬件连接图。

学生画出的硬件连接图大体如下：

学生通过表2来明确程序要有的功能及如何实现打地鼠游戏。

学生制订的方案归纳如下：

通电后，游戏盒运行。按一下开关，游戏开始，数据进行初始化。用LED灯模拟地鼠，LED灯亮表示地鼠出现，按下对应的感应模块表示打地鼠成功，成功数加1;错按感应模块表示打地鼠失败，失败数加1。使用随机数让LED灯随机亮起来。通过设置时间间隔来调整游戏的难度。使用1602型LCD液晶显示屏或者数码管显示成功数与失败数。设置时间（如：30秒或1分钟），到了时间后，游戏结束。

（四）系统集成，功能调试

1. 小组合作，根据已经制订的方案，进行打地鼠游戏盒的电路硬件的连接。通过已学的知识以及Moodle教学网上提供的学习资源或者到互联网查找相关内容来实现电路硬件的连接。

小组合作进行电路硬件的连接后，认真检查确认连接是否正确。

2. 利用Mixly编写程序，Mixly编写程序是采用积木式拼接法来完成编程。

小组成员根据小组制订方案中的流程图，编写程序，调试运行，实现功能。

（五）结构搭建，完成作品

1. 简单设计外部结构，选择合适的材料，实现打地鼠游戏外部盒子的制作。

2. 把Arduino硬件安装到盒子内，实现打地鼠游戏Arduino硬件的固定封装。

把外置电源接上调试，测试游戏盒子是否正常使用。游戏盒子调试成功，作品完成。

（六）课堂引导

学生对打地鼠游戏盒制作这一项目兴趣浓厚。项目操作性强，学生有很好的发挥余地。

（七）展示分享，学生互评反思

1. 在项目开展过程中，学生的每一个阶段都要分享展示。通过学生作品展示介绍、自评、互评，增强学生的自信。

2. 最终作品学生互评，根据表3的评分标准给作品打分。

学生给自己的作品打分，也给其他小组的作品打分，能够互相学习，共同提高。

（八）教师点评与拓展

1. 每一个环节的学生分享展示，教师都进行适当的点评分析，鼓励大家学习各组作品的优点与长处。

2. 教师提出问题让学生思考，如何使用我们小组制作的打地鼠游戏盒更完美？可以有效地激发学生继续探究的热情和对完美的追求。

（九）项目总结

此次打地鼠游戏盒项目开发，是学生喜欢的课堂学习活动，学生的参与度和积极性空前高涨。通过小组协作对打地鼠游戏盒项目的设计和开发，学生对整个Arduino的开发过程有了系统性的认识。在小组协作完成作品的过程中，团队成员及各组分享信息，实现信息更大的价值。每个人都为项目出谋划策，提升了学生的信息意识，加强了他们的信息社会责任。学生使用数字化资源与工具有效地学习，创造性地解决问题，完成任务的同时形成创新作品的能力，助力终身学习能力的提高。

三、 结语

开发项目——打地鼠游戏盒的创客教育，学生小组合作学习，在真实的项目之中进行思考、尝试与探索，亲自动手实践，培养学生的创新意识、创新思维和团队合作能力，为创客教育的高中教学实践提供一种可行的教学模式。

面向高中课堂的Arduino创客教育实践，以项目式学习为依托，通过“提出问题”等教学流程，使学生体会到做一个小创客的乐趣。

促进学生的综合素质提高，使学生成为全面发展型人才新课程改革已经开始，信息技术教师要学习新的教育理念，为课程改革贡献一份力量。

参考文献：

[1]朱立伟.基于“5C”模式的STEM教学活动设计[J].教育信息技術，2018（9）：19-21.

[2]戴琴.基于App Inventor的“打地鼠”游戏的开发与实践[J].中小学电教，2018（11）：77-80.

作者简介：欧境成，广东省中山市，中山市实验中学。