S4A在教育中的应用价值

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  梁森山(教育部教育装备研究与发展中心)
  S4A[1]原意是Scratch For Arduino[2],是Scratch为支持Arduino硬件简易图形编程而做的修改版本,也可以理解为是Scratch传感器版(Scratch sensor board)的一个扩展和提升版本。MIT提供的官方Scratch传感器板是基于RS232串口的版本[3],后经Lifelong Kindergarten团队[4]改造成USB接口,并命名为PicoBoard。PicoBoard内置一个按键输入,一个声音传感器,一个光传感器,一个滑动变阻器和四个可扩展的电阻型传感器接口。
  Arduino诞生于意大利的一家设计学校,基于一块CC协议开源[5]的USB接口Simple I/O接口板(包括12通道数字GPIO,4通道PWM输出,6~8通道10bit ADC输入通道),作为“科技艺术”的载体,使用类C语言的IDE集成开发环境。Arduino团队核心成员Massimo Banzi[6]是意大利米兰互动设计学院的教师,他的学生常常抱怨不能找到一块价格便宜且功能强大的控制主板来设计他们的机器人。2005年的冬天,Arduino团队的Banzi、David Cuartielles和David Mellis[7]在Wiring开源系统[8]的基础上完成了Arduino的开发,这块板子很快受到了广大学生的欢迎,吸引了更多各个领域的人们加入到Arduino的神奇世界里,并风靡全球。
  PicoBoard为用户带来便利的同时,也为某些交互应用带来限制,如传感器数量有限、不支持输出、不支持电机、扩展接口只支持电阻型传感器、扩展接口有限(4个)和传感器接口不支持量纲等问题。
  S4A针对上述问题,在Arduino硬件的基础上,对Scatch数字输入模块(2个通道)、数字输出模块(4个通道)、模拟输入模块(6通道10bit ADC)、模拟输出模块(3通道PWM)、直流电机模块(2个直流电机)和伺服舵机(1个伺服舵机)都做了扩展,特别是2类3种电机的引入,使得S4A具有了天然的机器人基因。S4A还提供了远程传感器的协议和安卓智能手机的配套APP程序HiS4A[9],使其更具时代性。
  S4A团队在MIT开源协议[10]的基础上通过对Scatch的改造,希望能够促成Scatch图形编程和Arduino开源硬件有机结合,实现两个目的:一是把对编程有兴趣的人引入编程的世界;二是为Arduino的编程和开发人员提供一个高级图形化编程方式,快速通过Arduino硬件和S4A软件实现互动作品设计。
  这和我们目前进行的STEAM教育[11]理念与实践,在方式和途径等方面不谋而合。科研型的精英教师团队已经将S4A应用于STEAM教育理念的平台建设,并做了不同途径的尝试,配套的学科和课程建设也如火如荼地进行,S4A在新一轮的课程改革中必将有一个大发展。
  [1]S4A:http://s4a.cat
  [2]Arduino:http://www.arduino.cc
  [3]Scratch sensor board:http://www.picocricket.com/picoboard.html
  [4]Lifelong Kindergarten:http://llk.media.mit.edu
  [5]CC开源协议:http://zh.wikipedia.org/zh-cn/Arduino
  [6]Massimo Banzi:https://twitter.com/mbanzi
  [7]David Mellis:http://zh.wikipedia.org/zh-cn/Arduino
  [8]Wiring:http://wiring.org.co
  [9]HiS4A:http://s4a.cat/android/index.html
  [10]MIT开源协议:http://opensource.org/licenses/MIT
  [11]STEAM教育:http://www.being.org.cn,
  http://blog.sina.com.cn/xiezuoru,
  http://www.imtcn.com
  武健(北京市东四九条小学)
  信息技术课程是正在发展的课程。
  发展中的课程一般都会有不少争论。像到底是“信息”课还是“技术”课?到底是信息技术还是计算机技术?到底是计算机软件操作还是要包括硬件技术?……不同层次、级别的争论非常多。对于争论最好的回应是实践,是课程的开发与建设。先将符合校情、地区特点的课程拿出来,然后再进一步提出如何改进。
  Scratch For Arduino(S4A)并不复杂,甚至可以说很简单。但对于学习者理解现代与未来的技术社会有着重要的意义与作用。
  从计算机技术的角度为看,一块小小的Arduino板子能够连接到计算机上,同时有着丰富的、不同种类的电子模块。可以让学习者在连接与制作过程中体会元件、传感器等级别的技术。只有这样才能使课程更接近“真正”的计算机技术。
  从计算机程序设计的角度来看,使用Scratch语言编程,连小学生都能够操作。这对于编程教学的系列性来说非常重要,从易到难的课程内容序列、从单一方向向综合发展的学习序列、从技术工具到生活应用的实践序列,对于学习者来说非常重要。
  从信息科技的角度来看,Arduino主板配上一块手机电池供电,就能够独立于计算机工作。而这个技术系统中既有获取信息、数据的单元,也有信息处理的单元。是一种典型的信息系统模型,也是未来发展的智能技术的现实模型。当主板连上计算机时,又成为两种不同系统交换信息的典型模型。这对于学习者加深信息系统的认识有很大帮助。   从学生的发展来看。Arduino丰富的电子模块配上操作简单的Scratch语言。既能够通过简单的设计来完成“制作中学”的任务,也能够将更多的应用与生活中的实际问题结合起来。有了S4A这个平台,在生活情境中强调应用,在应用中强调创新成为自然而然的事情了。
  ……
  不同的视角能有不同方向、不同的发展。信息科技课程就需要这样的百花齐放。
  如果我们有十种、百种、千种不同的实践,汇总起来将会对课程整体有着重要作用。S4A的系列教材就有这样的意义。
  这样的教材还不够,还需要更多!
  管雪沨(江苏省常州市天宁区教师发展中心)
  信息技术课程的意义在于它不仅仅是传授知识和技能,还是方法。信息技术从本质上讲是一种思想,一种创新的思想。十八大报告中明确指出:“全面实施素质教育,深化教育领域综合改革,着力提高教育质量,培养学生创新精神。”如果信息技术课程还是信息采集、信息处理、信息应用等相对形式化的诸如文字输入、搜索与编辑、发布、分享交流等,那么信息技术课程如何实现创新人才的培养?开发结构低、定位高、技术先进的课程成了教育的必然选择之一。因此,温州中学谢作如老师等开发的S4A系列课程受到了广大师生的欢迎。S4A的出现,正好让教育在培养学生创新能力方面多了一条思路,多了一种手段。它在培养学生创新能力方面起到以下积极作用。
  从社会发展过程来看,当前,种种社会现象和经济形态表明,科技创新、产业升级已逐渐成为当今社会经济发展的必然选择和构建新经济模式的核心。随着创新性、服务型经济发展方式的推进,社会对人才的创新能力要求将会进一步提升,从已有教育经验看,S4A必然会为培养创新人才打好坚实的基础。
  从学生信息素养来看,信息技术应用能力的提升仅仅是让人能适应社会,作为信息社会的原住民,信息素养的核心能力是信息创新能力。学生学习S4A不再是学习一种应用软件,而是一种创造,《互动媒体技术》中的一个个案例,都是一个小创造。而这背后就是信息素养的升级版——信息创新能力。
  从学生素质发展来看,人的全面发展是我们教育的追求,但实践中全面是相对的,就像学习S4A一样。它已经不仅仅是某个学科的课程,而是一个关联课程,在学习S4A的同时,相关学科如物理、化学、数学、工程、艺术等都有可能融通于一个创新项目。S4A是课程的统整和学科的融合,是促进人的全面发展。
  从面向全体学生来看,S4A是一门适合中小学学习的课程,就如同当时MIT Media Studio推出Scratch一样,让全世界的每个孩子都在“想象、创编、分享”中享受学习的乐趣。S4A进入学校课程,能让每个孩子在学习中感受成功和乐趣。
  随着时代的发展,我们的教育理念和教育追求将更加明晰,教育课程和形式也将更加多元,今天的学生将是中华民族明天的支柱,我们任重道远!
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