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2015年,算得上是“创客”年。李克强总理视察“柴火创客空间”和相关的讲话后,“创客”一词迅速火遍中华大地,各地创客空间如雨后春笋般创办起来。“创客”一词对笔者而言,只是整合了各种与“创新”“制作”相关的活动,如剪纸、橡筋飞机、泥塑,或者是近几年火爆的Arduino制作、机器人小车等等,这些都是大家一直在做的,所以,虽然“创客”这个词诞生不久,但我们其实是老“创客”了。对于老师们而言,在片刻的激动后,也会冷静下来思考,在这样的背景下,我们需要教给学生什么?怎么教?如果要成立创客空间,在经费有限的情况下,应该选哪些项目?
我校实际情况
我校早在2004年就开始了与智能机器人相关的社团活动,但只是为了竞赛服务。到了2011年,我校建立了机器人实验室,并将机器人引入大班教学,利用了自主开发的机器人小车和流程图软件,作为校本课程在小学五年级实施,每周一节课。在实际教学中发现,学生每节课都是在电脑上编程,再下载到机器人中进行调试。虽然我们编制了很多有趣的课例,但时间长了,学生难免生腻。针对这种情况,在2013年开始,我们尝试着将一部分课时用于Scratch软件的教学,并将Scratch与智能机器人编程相结合(Scratch虚拟机器人),图1和图2分别是双人赛车游戏和走迷宫游戏,这两个游戏分别模仿了机器人走轨迹与机器人走迷宫。手工绘制的机器人也能用Scratch脚本控制,让学生倍感新奇。
Scratch硬件教学
随着对Scratch软件研究的深入,我们根据官方通信协议自制了传感器板,取名为“CK测控板”,该版本是在官方的PicoBoard基础上进行修改的。字母“CK”取自“创客”一词的首字母,“测”是指输入,传感器将外界信息输入电脑,“控”是指输出,可以控制马达或LED等外部硬件设备。在社团活动中进行了半年实验后,本学期,我们将CK测控板正式纳入大班的教学中。测控板的输出功能,包含了一路马达的控制:顺时针转、逆时针转、能量调节,另外增加了红绿双色LED和一个蓝色LED,当马达顺时针旋转时,亮红灯;逆时针转时亮绿灯,蓝色LED的亮度与马达能量同步。经过这些创新性的改造后,即使不接马达,也能利用LED来做一些课例。测控板的输入输出功能如图3。
测控板除了集成的渭杆、光线、声音、按钮4种固定传感器外,还有A、B、C、D四路扩展输入。测控板上已经将A、B、C、D接到上、下、左、右四向按键上。当四向按键不用的时候,可以将其当作扩展输入,端口是3线制(信号,正,负),用3芯排针引出,可以接模拟或数字型传感器,使测控板的功能大大增加。
在实际教学中发现,学生对测控板表现出了无比的热情。它的优势在于:既可以做图文并茂的作品,又可以用虚拟的角色控制真实的硬件,比智能机器人有更多的绚丽多彩的艺术效果;比纯软件的Scratch作品多了硬件的互动。加之这块板的成本不高,容易自制,成为了创客们首选的利器。将Scratch及其硬件引入大班教学,也为我校的科技类教学注入了新鲜的血液。
教学实例
[实例1:红绿灯]
该作品利用红绿双色LED完成,如图4。脚本区左侧脚本实现了真实的红绿灯,右侧脚本实现了虚拟的红绿灯。对脚本适当修改,4位同学一组,就可以模拟一个十字路口的红绿灯变化。
因大班教学的特殊性,学生差异较大,所以我们特别注重分层教学,部分学生完成范例即可,有能力的学生要求增加更多新颖有趣的功能。
[实例2:吹气球]
任务1:能吹气,不吹会漏气。重点:如何调整吹气球的难度(吹气与漏气的速度)。
任务2:增加鼓励性语句(根据气球大小不同出现不同的提示)。
任务3:利用按键,模拟手捏住的功能,即按下按键,即使不吹气,也不会漏气。
任务4:增加场景,美化气球(在PPT里绘制,再导入Scratch)。
任务5:增加人物,并保持气球在放大和缩小时右侧边界不动。
任务1和任务2作为基本任务,学生都能顺利完成,如图5。其余任务作为拓展任务,学生可以根据自己的实际情况选择完成,也可以不按要求做,而根据自己的想象去完成,如图6。
[实例3:接苹果]
图7是学生独立完成的作品。滑杆的左右位置,控制篮子的位置,本作品由学生根据《接鸡蛋》改编而来。
[实例4:宠物猫咪]
将测控板做成一把扇子,当屏幕上的小猫很热的时候,只要给小猫扇几下,温度就会下降。如果扇得太久,小猫就会着凉。这是非常典型的软件、硬件互动游戏。
将倾斜开关接到测控板A、B、C、D任一端口上,用三芯杜邦线相连,测控板变成一把“扇子”,如图8-1。倾斜开关内部有一个钢球,当水平放置和垂直放置时,因内部钢球的滚动而使触点导通或断开。脚本中共三个独立的脚本段,第一段用于温度控制,当扇动的时候,温度下降,否则温度上升;第二段脚本用于根据温度的高低,改变小猫的颜色特效,当温度合适的时候说:“好舒服啊!”温度过高时说:“热死了~~”温度过低时说:“有点凉……”如图8-2。第三段脚本用于检测是否在扇动。
[实例5:小车制作]
利用盛思2.0软件,完美支持两路马达输出,这也为制作简单的循线小车提供了硬件上的支持。图9中的小车使用了无线测控板,使用两只灰度传感器,一只避障传感器。当然,如果将无线测控板当作机器人,仅仅作为演示,要用于机器人教学的话,缺点还是很明显的,因为是在线运行。
展望未来
我校从智能机器人单一的教学,到增加Scratch虚拟机器人课例,再到增加测控板教学。一路走来,我们的教学内容正在不断丰富,形式不断创新。展望未来,我们将努力创造出更多更好的“科技大餐”。在“创客”热的背景下,我们将会永远坚守自己的初心,那就是坚持带给孩子们更多、更好的“科技食粮”,培养学生的创新能力,带领孩子们进入科技的殿堂。
“创客”之行,我们在路上!
我校实际情况
我校早在2004年就开始了与智能机器人相关的社团活动,但只是为了竞赛服务。到了2011年,我校建立了机器人实验室,并将机器人引入大班教学,利用了自主开发的机器人小车和流程图软件,作为校本课程在小学五年级实施,每周一节课。在实际教学中发现,学生每节课都是在电脑上编程,再下载到机器人中进行调试。虽然我们编制了很多有趣的课例,但时间长了,学生难免生腻。针对这种情况,在2013年开始,我们尝试着将一部分课时用于Scratch软件的教学,并将Scratch与智能机器人编程相结合(Scratch虚拟机器人),图1和图2分别是双人赛车游戏和走迷宫游戏,这两个游戏分别模仿了机器人走轨迹与机器人走迷宫。手工绘制的机器人也能用Scratch脚本控制,让学生倍感新奇。
Scratch硬件教学
随着对Scratch软件研究的深入,我们根据官方通信协议自制了传感器板,取名为“CK测控板”,该版本是在官方的PicoBoard基础上进行修改的。字母“CK”取自“创客”一词的首字母,“测”是指输入,传感器将外界信息输入电脑,“控”是指输出,可以控制马达或LED等外部硬件设备。在社团活动中进行了半年实验后,本学期,我们将CK测控板正式纳入大班的教学中。测控板的输出功能,包含了一路马达的控制:顺时针转、逆时针转、能量调节,另外增加了红绿双色LED和一个蓝色LED,当马达顺时针旋转时,亮红灯;逆时针转时亮绿灯,蓝色LED的亮度与马达能量同步。经过这些创新性的改造后,即使不接马达,也能利用LED来做一些课例。测控板的输入输出功能如图3。
测控板除了集成的渭杆、光线、声音、按钮4种固定传感器外,还有A、B、C、D四路扩展输入。测控板上已经将A、B、C、D接到上、下、左、右四向按键上。当四向按键不用的时候,可以将其当作扩展输入,端口是3线制(信号,正,负),用3芯排针引出,可以接模拟或数字型传感器,使测控板的功能大大增加。
在实际教学中发现,学生对测控板表现出了无比的热情。它的优势在于:既可以做图文并茂的作品,又可以用虚拟的角色控制真实的硬件,比智能机器人有更多的绚丽多彩的艺术效果;比纯软件的Scratch作品多了硬件的互动。加之这块板的成本不高,容易自制,成为了创客们首选的利器。将Scratch及其硬件引入大班教学,也为我校的科技类教学注入了新鲜的血液。
教学实例
[实例1:红绿灯]
该作品利用红绿双色LED完成,如图4。脚本区左侧脚本实现了真实的红绿灯,右侧脚本实现了虚拟的红绿灯。对脚本适当修改,4位同学一组,就可以模拟一个十字路口的红绿灯变化。
因大班教学的特殊性,学生差异较大,所以我们特别注重分层教学,部分学生完成范例即可,有能力的学生要求增加更多新颖有趣的功能。
[实例2:吹气球]
任务1:能吹气,不吹会漏气。重点:如何调整吹气球的难度(吹气与漏气的速度)。
任务2:增加鼓励性语句(根据气球大小不同出现不同的提示)。
任务3:利用按键,模拟手捏住的功能,即按下按键,即使不吹气,也不会漏气。
任务4:增加场景,美化气球(在PPT里绘制,再导入Scratch)。
任务5:增加人物,并保持气球在放大和缩小时右侧边界不动。
任务1和任务2作为基本任务,学生都能顺利完成,如图5。其余任务作为拓展任务,学生可以根据自己的实际情况选择完成,也可以不按要求做,而根据自己的想象去完成,如图6。
[实例3:接苹果]
图7是学生独立完成的作品。滑杆的左右位置,控制篮子的位置,本作品由学生根据《接鸡蛋》改编而来。
[实例4:宠物猫咪]
将测控板做成一把扇子,当屏幕上的小猫很热的时候,只要给小猫扇几下,温度就会下降。如果扇得太久,小猫就会着凉。这是非常典型的软件、硬件互动游戏。
将倾斜开关接到测控板A、B、C、D任一端口上,用三芯杜邦线相连,测控板变成一把“扇子”,如图8-1。倾斜开关内部有一个钢球,当水平放置和垂直放置时,因内部钢球的滚动而使触点导通或断开。脚本中共三个独立的脚本段,第一段用于温度控制,当扇动的时候,温度下降,否则温度上升;第二段脚本用于根据温度的高低,改变小猫的颜色特效,当温度合适的时候说:“好舒服啊!”温度过高时说:“热死了~~”温度过低时说:“有点凉……”如图8-2。第三段脚本用于检测是否在扇动。
[实例5:小车制作]
利用盛思2.0软件,完美支持两路马达输出,这也为制作简单的循线小车提供了硬件上的支持。图9中的小车使用了无线测控板,使用两只灰度传感器,一只避障传感器。当然,如果将无线测控板当作机器人,仅仅作为演示,要用于机器人教学的话,缺点还是很明显的,因为是在线运行。
展望未来
我校从智能机器人单一的教学,到增加Scratch虚拟机器人课例,再到增加测控板教学。一路走来,我们的教学内容正在不断丰富,形式不断创新。展望未来,我们将努力创造出更多更好的“科技大餐”。在“创客”热的背景下,我们将会永远坚守自己的初心,那就是坚持带给孩子们更多、更好的“科技食粮”,培养学生的创新能力,带领孩子们进入科技的殿堂。
“创客”之行,我们在路上!