智能设计社团教学的探索与实践

张冬群

摘要：信息技术社团课程作为对信息技术课堂的补充、延伸和拓展，有利于学生综合素养的培养。如何有效开展社团课程，并在信息技术社团课程教学中落实对学生核心素养的培养，是我们信息技术教师思考的方向。本文分析了在信息技术社团课中选择智能设计的原因，以及智能设计教学在社团课中的探索与实践。

关键词：智能设计 社团教学 项目化学习 探索实践

大数据时代的到来使得信息技术在人们的工作、学习和生活等方面的应用越来越广泛，信息技术核心素养的培养越来越重要，信息技术课程的重要性也越来越凸显。信息技术学科的关键知识综合素养包含信息意识、计算思维、数字化学习与创新以及社会责任。信息技术知识素养的培养不仅体现在信息技术的课堂教学中，更需要体现在信息技术的拓展性课程如社团课中。

一、智能设计社团课程开课背景

（一）课程自身特点

本学期我开设的社团课程是智能设计，即在Arduino开源套件的基础上使用可视化编程软件Mixly来进行创意制作。Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，它能通过各种各样的传感器感知环境，并可以通过控制各种灯光和其他装置来反馈、影响环境。Mixly拥有类似Scratch的图像编程界面，让编程就像搭积木一样简单。Arduino软硬件在开源的策略上，实时生成代码，通过USB接线与DIY硬件Arduino即时编译通信。通过设计的Mixly程序与开源电子元件组成的创客作品，学生既可以表达创意，又可以动手动脑实践创意，更能激发和吸引学生的学习兴趣。

（二）学校社团课程开设现状

我校自2016年建校就坚持开设社团课程，并开发了专门的社团课程管理软件。每学期包括信息技术社团在内，开课的社团达到20多个，其中九年级不开设，七、八年级每周五下午开展社团课程。社团课开设实行选课制，由于学生年龄跨度不大，七、八年级学生可以混合选报社团，学生根据自己的兴趣爱好在选课软件上自由选择社团。虽然社团学生的年龄不同，认知水平不同，学习能力也不同，但他们大都对创意设计感兴趣。

从学校社团课程开设现状、社团学生结构特点和课程自身特点综合考虑，我们决定在信息技术社团课中涉及智能设计，在创意设计过程中逐渐培养学生的逻辑思维和创新思维。

二、基于项目式学习的社团教学探索与实践

（一）善于发现问题，挖掘创新源动力

发现研究问题和收集研究问题是创客教育实施的基础，需要教师和学生给予充分的重视。生活中从来不缺少问题，也不乏发现问题的眼睛，但缺少能随时随地记录问题和收集问题的有心人，而这些问题往往能给我们提供创作的源动力。鉴于中学生的知识基础相对薄弱，我建议学生从生活实际出发，从身边的人、事着手观察，去发现问题、收集问题并记录问题。例如，班里有一个学生喜欢养植花草，种植花草可以改善环境，缓解压力，放松心情，一举多得。但照顾花草是一件极其麻烦的事，就连浇水都大有学问。不同的植物对湿度的需求不同，有的水浇多了会“淹死”，有的却可以水培。于是他想着能不能设计一款智能浇水装置，这样可以更轻松有效地打理植物，让我们及时知道植物缺不缺水，缺水到什么程度，该浇多少水合适。这就是从身边实际出发发现问题，有解决问题的需求也就有了创新研究的源动力。

（二）集体讨论问题，确定研究项目

学生们收集了许多研究问题，那选择哪个问题进行研究呢？这决定着后续的研究能不能高效顺利开展。若由教师指定，轻则学生会质疑教师的选择，对确定的研究问题产生排斥;重则可能导致学生失去对智能创作设计的兴趣。拿出时间全班一起讨论是必要的，也是值得的。

还是以智能浇水装置为例。这位同学发现、记录并提出了问题，学生在小组内集体讨论。首先进行需求分析，看看土壤湿度监测是否符合人们的需求。再进行可行性分析，我们能否实现预期需求，该如何实现。经过思考和讨论学生明确湿度传感器可以实时获取土壤湿度数据并返回给控制系统，那设想的装置功能就能实现。学生制订了一个初步方案：利用土壤湿度传感器将采集到的数据反馈给UNO控制器进行分析判断，并将结果通过RGB灯显示出来。如果RGB灯为绿色，则反馈花草不需要浇水;如果RGB灯为黄色，则反馈花草有点缺水，需要少量补水;如果RGB灯为红色，则反馈花草严重缺水，必须立即浇水。那用到的功能模块就包括UNO板子、土壤湿度传感器模块、RGB灯，以及USB数据线和杜邦线等一些辅助设备。明确方案后，完成创意表填写，阐述创意由来、创新点、结构图，以及程序设计流程图。

教师巡视查看每个小组创意规划表的填写情况，查看学生是否积极有效填写，做到心中有数，并鼓励他们创新。

（三）明确分配任务，实践优化方案

学生填写好规划创意表后，依据创意表进行实践。在创作的过程中如果是小项目，单个人能完成的，鼓励小组内所有同学都操作;如果项目较为复杂，则进行组内分工，明确各个组员的任务，确保所有学生都参与到项目设计中。通常由一名学生负责开源系统硬件搭建，一名学生负责设计流程图，一名学生负责编写程序，其他学生负责在旁协助理清思路。对于同一个问题，在思考的过程中大家必然会有不同的解决方案，教师就可以让他们一个个地来分享自己的思路与方案。学生叙述的过程中，教师在旁边聆听，当出现问题时，教师就可以提出疑问，让学生拓展思路，自查思路误区。如“自动浇水装置”可以根据气候和不同植物的最适宜湿度值设定不同的阈值范围;发现植物缺水时既可以用指示灯来提示，也可以通过蜂鸣器鸣声来进行提示。

大胆放手，以学生为主体，让学生按他们自己的创意创作自己的智能设计作品，培养学生数字化学习与创新素养和计算思维。

（四）分享交流方案，拓展提升能力

作品分享是智能设计社团教学重要的一个环节，我们在社团课教学中非常注重交流和分享。学生在分享作品、分享创意、分享技术、分享问题的过程中互相学习，取长补短，共同成长。我们鼓励学生参加各类比赛，开设校园集市展，将项目作品上传至线上创客空间，用不同的方式和更多的人分享交流，让学生更有成就感，更有信心进一步创作。

三、社团教学中核心素养的培养

我们以智能设计为载体，在学校社团课程实践中落实对学生核心素养的培养。学生联系实际生活发现问题、思考问题，培养了信息意识，形成计算思维，懂得使用信息技术主动获取知识、解决问题。创意设计的过程中提高了学生计算思维和逻辑能力，学生会用各种数字作品来表达自己的想法和创意。在项目化合作实践过程中，更好地锻炼了学生的沟通交流能力、协作能力，遇到问题时懂得如何借助工具与资源去创造性解决问题。在设计实践中，学生会发现自己的知识盲区，夯实基础，在自学、实践、探索中综合能力不断得到提升。

参考文献：

[1]陈月清.信息技术学科核心素养的框架与内涵[J].创新时代，2018（2）：90-91.

[2]任媛媛，刘杨，李高峰.例谈美国STEM课程的目标、导入及活动过程[J].中学物理教学参考，2017（17）：57-59.

[3]王浩.創客教育实践对初中信息素养教育内容的启示[J].求知导刊，2020（27）：63-64.

责任编辑：唐丹丹

3526501908262