“创客”之行，我们在路上——Scratch硬件教学初探

文／洪亮

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l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。手工绘制的机器人电能用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。

测控板除了集成的滑杆、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S：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：“热死了一”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20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！

注：因篇幅有限，文中所提及的范例请到笔者的博客下载(http://blog sinacom.cn/u/2985133074)，或加入交流群：221880606。

（作者单位：浙江义乌市群星外国语学校）