摘要：micro:bit是新一代开源微电脑开发平台，拥有高集成、灵活的硬件和易用的软件，专为提升青少年学习编程的兴趣而设计。micro:bit能够独立运行，像U盘一样灵活与计算机进行连接。本文以“创意编程”课程为例，分析了基于STEAM理念的农村小学生创意编程的教学探索，从实践创客教育中激发学生学习编程的积极性与参与热情，更好地促进学生创新思维、编程思维的培养。
关键词：STEAM理念；micro:bit；创意编程
一、引言
随着全球信息化、数字化时代的到来，社会的发展对未来创新型人才的培养越来越重视。继美、英等国纷纷将STEAM及创客教育纳入本国的教育战略之后， 2016年6月，我国教育部发布《教育信息化“十三五”规划》，明确提出“要积极探索信息技术在‘众创空间’、跨学科学习(STEAM教育)、创客教育等新的教育模式中的应用”[1]。2017年7月，国务院又发布《新一代人工智能发展规划》其中明确指出应逐步开展全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育[2]。因此研究基于STEAM理念的农村小学micro:bit创意编程教学具有重要的意义。
二、农村小学开展创客编程教育的意义
（一）教育均衡发展的需要
曾经有一位人大代表提出：“我们也不鼓励农村的孩子去上大学……”无论她的初衷是什么，但她的一些想法显而易见：农村是相对落后的地区，无论是教育还是经济都跟不上城市的发展水平。当前，创客教育因为投入较大，一间创客实验室动辄十几至几十万，城市学校已经走在了前列，如果农村学校再不紧跟形势开展创客教育，农村孩子们的未来更艰难。
（二）STEAM教育理念的体现
编程教育本来就是信息技术教育的热点项目，结合了开源硬件平台的编程教育既要运用编程知识，又要运用到一定的电子电路知识和数学运算知识，因此更能体现STEAM教育理念跨学科融合、体验性强的特点。
（三）培养学生创新思维的途径
本文中，创意编程是创客与创新思维的结合。创客教育的目的是让学生发挥创造力。micro:bit以其独特的特点，可以轻松编写电子游戏、机器人控制、声光互动、可穿戴装置等程序，能够更直观地将孩子们的创意变为现实，更好地激发学生的创新思维。
三、STEAM理念下农村小学micro:bi创意编程教育的价值
（一）micro:bit简介
micro:bit起源于英国，是由BBC公司联合微软、ARM等29家全球知名公司开发的微电脑开发板。这是一块开源的硬件平台，其设计的目的是希望通过micro:bit驱动青少年参与到创造性的硬件制作和软件编程学习。这是一款专为青少年编程教育设计的微型电脑开发板[3]。
（二）农村小学选择micro:bit开展编程教育的优势
1.易于激发学生学习编程的兴趣
micro:bit因为主要面向11岁及以上青少年及爱好者，且得到了时下中小学热推的python、scratch3.0编程软件的直接支持，也可以免费使用官方的Microsoft MakeCode在线或离线版编程软件。无论是scratch3.0还是Microsoft MakeCode都是面向初学者简单易用的积木式图形编程软件，特别适合农村小学生使用。广州地区的小学信息技术课程已经开展scratch的教学，学生可以直接使用scratch3.0 Beta进行前期课程学习，迅速体验到“软硬结合”的编程乐趣，更好地激发小学生学习编程的兴趣。
2.集成度高让师生更专注于教与学
Arduino对于电子专业或高中以上爱好者很适用，因为初学者都需要插模块或通过搭电路、直接使用电子元器件才能进行学习，这样能更深入了解元器件性能、电路原理，方便以后自己设计电路。
与Arduino相比，micro:bit微电脑开发板仅长5.2cm宽4.3cm，却集成了25枚LED、指南针、加速传感器、温度传感器、无线电、蓝牙4.0模块、两个可编程按钮、25个引脚、USB接口等常用模块。这个优势可以让教师一拿到它便可以开展关于LED灯、集成传感器应用等系列的课程，无须让初学者面对复杂的模块连接、拆解过程，极大地减少插错线、烧坏开发板、模块等意外状况，可以明显减轻教师的工作量，让教师更关注课堂的教学，让学生更专注于编程。
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3.价格适中适合农村小学推广普及
Arduino开发板版本较多，最便宜的意大利原装进口Arduino UNO R3开发板大约一百六十元人民币（国内山寨版众多，本文不列入比较范围内）且无法直接开展创客实验；而原装英国进口micro:bit微电脑开发板仅约一百元，因为集成了多种内置传感器及可编程LED灯阵列，加上一条安卓数据线便能够直接开展多项基础实验，满足初级学习阶段；如果与Arduino一样配置相应的扩展模块更可以开展穿戴式装备、智能小车（机器人）、声控灯等进阶学习要求。
如果micro:bit微电脑开发板配备不足，还可以利用Microsoft MakeCode编程软件自带的仿真界面测试及体验编程效果，确保学生学习的顺利进行。
四、教学实践探索——以智能温度计为例
micro:bit微电脑开发板的优点良多，但考虑到本校学生的实际以及实践初期不适宜全面铺开，因此笔者以“创意编程兴趣小组”的形式开展教学实践。下面便以“智能温度计”创意编程为例说一说。
（一）活动设计
“智能温度计”是一个拓展性比较强的项目，按难度高低及学科融合程度可细分为基础设计、进阶设计两个梯度。因为集成了温度传感器，所以基础设计的硬件只需要micro:bit微电脑开发板及一条安卓数据线就能够完成，学生进行编程设计后先仿真测试，然后再连接micro:bit检验设计实测现实环境的温度。进阶设计适合后期学习，在基础设计的基础上增加鳄鱼线夹（或基础扩展板、面包板、针式接线）、蜂鸣器可进阶为实现高温警报功能。进阶设计需要科学学科老师更深层次的介入，因为学生在掌握micro:bit编程的基础上还要跨学科学习对电路、模块的对接实现对蜂鸣器传感器信号的收发。
“智能温度计”活动设计的作用在于让学生从纯虚拟的编程环境过渡到现实解决生活中的实际问题，激发学生学习编程的兴趣。
（二）活动实施
1.情境设计（2分钟）。
抛出“冬天和夏天的感觉有什么不同？”引导学生得出温度变化，“人们常常凭感觉判断物体的冷热程度，这种做法可靠吗？”从疑问中突显温度计的重要性，再抛出micro:bit集成温度传感器的事实，将学生从情境带入问题。
学生对于micro:bit能否变身为智能温度计充满疑问的同时非常有信心，也很感兴趣。
2.任务规划（10分钟）。
学生通过《智能温度计》导学案获得对该任务的初步理解，以小组讨论的方式分析问题的关键点以及可能的解决方案，对问题解决需要用到的积木进行列举等。同时，教师讲解关键知识点，如温度传感器的原理及数据的显示导出等。通过集思广益，兴趣小组成员很快讨论出“智能温度计”的设计流程是把感应到的“温度数据”显示在LED阵列中，所用到的积木模块为基本模块中的“显示数字”与输入模块中的“温度（。C）”。
3.编程设计与调试（15分钟）。
按照任务要求编写程序代码、仿真测试，连接并发送程序到micro:bit，将载入程序的micro:bit放入现实环境进行调试（可增加风筒稍微加热micro:bit测试温度的变化），最后优化程序的编写。
得益于micro:bit集成了传感器及软件的易用性，学生在操作中基本没有类似出现插错线的问题，能够全身心地投入到学习编程设计、调试中，教师能更全面地关注课堂的教学。
4.设计延伸（创新拓展）。
引导学有余力学生思考“超温提示功能”，如：增加“hot”或“cool”的短语提示。
5.评价总结（3分钟）。
即任务完成情况的展示和学生作品评价，知识点总结。并提出如何让温度计变得更“智能”的问题，让学生回去思考。
五、结束语
在本研究的课例教学中，笔者发现利用micro:bit在农村小学进行“创意编程”课程在培养学生的STEAM素养方面具有独特的优势，通过创意编程的学习不但能够加深对其它学科知识的了解，还体会到通过编程能让硬件更智能，显著提高了学习编程的兴趣。但如何更好地在课程中实施STEAM教育理念，是值得信息技术教育者认真思考与研究的问题。
参考文献
[1]教育信息化“十三五”规划. 教育部，2016-06
[2]新一代人工智能发展规划. 国务院，2017-07
[3]Joanna@DFRobot. 关于micro:bit的介绍. DF创客社区论坛，2017-3-24
[4]刘文东.基于Arduino的小学创客教育探索与实践[J].中国信息技术教育，2017（22）:77-80.
论文作者:李杜平
论文发表刊物:《知识-力量》2019年8月24期
论文发表时间:2019/5/7
标签：创意论文; 温度计论文; 农村论文; 模块论文; 进阶论文; 小学论文; 微电脑论文; 《知识-力量》2019年8月24期论文;