基于生活情境的初中信息技术计算思维培养-以arduinouno+米思奇程序设 .pdfVIP

基于生活情境的初中信息技术计算思维培养

——以arduinouno+米思奇程序设计“楼道

灯”为例

摘要：计算思维是信息技术科学的核心素养,arduinouno开发板+米思奇程序是培养学

生计算思维的重要载体,本文基于学生计算思维的培养提出以生活情境的模拟再现，发现生

活中的技术现象、问题的分析、模拟现实和程序实现，以达到观察生活，从生活中来到生活

中去的信息技术计算思维培养。

关键词：核心素养；计算思维；arduino；米思奇

一、问题的提出

2018年1月，教育部印发了《普通高中信息技术课程标准》（简称新课标）。新课标详

细阐述了什么是学科核心素养，从四个核心要素进行了具体描述，分别是信息意识、计算思

维、数字化学习与创新、信息社会责任。在新课标中，计算思维首次被列入信息技术学科教

学范畴，标志着计算思维的培养在中小学教学中占据重要地位。

在日常生活中，只要稍微关注一下，就能发现很多事物都有着微妙的思维逻辑在里面。

比如，楼道上的灯，为什么它能“听”到有声音响，就很“听话”的亮灯，亮起之后，又会

很自觉的当你走了之后又关闭了。稍加注意观察，发现这样的灯在白天的时候，无论声音多

响，都不会亮。

二、什么是计算思维

计算思维是指学生运用信息技术解决实际问题的思维活动，相关研究者们对计算思维的

定义有一个共同点，即计算思维与“问题解决”密切相关，与我们的学习、生活密切相关，

是一种描述当人们思考如何利用计算机来解决问题时所采用的过程和方法。当今社会，信息

化高速发展，人们需要具备一定的计算思维能力才能更好地认识和适应社会，计算思维应该

像写作、算术一样成为日常生活中人们都会做的事情，计算思维也应是人人都具备的，最普

遍、最适合、最不可或缺的思维方式。

三、密切联系实际，培养学生善于发现问题的能力

（一）生活情境的导入

良好的开始能激发一节课的学习兴趣，问题是课堂教学的重要载体，创设具体的问题情

境有助于课堂教，为学生课堂学习活动构建学习情境，激发学生探究问题的兴趣。问题情境

的创设要贴近生活，将问题有机融合在情境中，学生将在情境的作用下，激发寻找解决问题

的有效方法与多元化路径，主动完成知识构建和分析问题的能力。信息技术教师可以创设生

动的情境导入，将生活中的真实事物通过视频拍摄的形式在课堂中导入。如“楼道声控灯”

一课，在导入环节，教师通过播放“楼道声控灯”的视频。在视频中，通过声音控制楼道的

灯开与关，引起学生观察生活事物的兴趣，发现生活中的问题：为什么灯能“听”到声音后

亮起呢？为什么只有在光线很暗的条件下才会亮？是因为它长“眼睛”了吗？带着一系列疑

问，学生的学习兴趣更加浓厚，想解决问题的心迫不及待。

（二）Arduinouno+米思奇程序设计的模拟实践解决问题

在解决“楼道声控灯”的问题中，用arduinouno开发板+米思奇程序设计，真实还原

“楼道声控灯”的实现效果。为实现“楼道声控灯”效果，准备的器材主要是声音传感器、

光线传感器、按钮、led灯珠、杜邦线若干。

在学生理解什么是模拟信号和模拟输入输出端口以及什么是数字信号和数字输入输出端

口之后，实现传感器与arduinouno开发板的正确接线，并且了解了声控灯的原理是用一个

声音传感器来控制灯的亮与灭。

（三）通过计算思维中的小问题解决思路

将计算思维细化成四个核心元素，分别是：分解，模式识别，抽象，算法实现。以程序

的表现形式，通过计算，将大问题分解成小问题来解决，解决一个问题后再解决下一个问

题。在“楼道声控灯”一例中，首先第一个小问题是用声音“控制”LED灯珠的亮。通过声

音传感器和LED灯珠与arduinouno开发板的连接后，进行程序设计。设计声控灯，表2

中，通过图1的模拟声控灯硬件连接，初步实现声控灯需要的条件是声音传感器+led灯

珠，用arduinouno+米思奇进行程序设计初步实现效果。

（四）成功的喜悦进一步激发解决问题的兴趣

当学生们实现声音传感器控制led灯珠后，立马就意识到作品的不足之处。比如，灯的

用途主要是在晚上看不清楼梯的时候，帮助我们看清楼道，而目前的程序实现却导致电资源

的大量浪费，因为白天也能亮灯。用计算思维解决第一个问题后，开始着手研究下一个问

题：如何解决在光线亮度足够的情况下，楼道的灯不会受响声亮起？因此，教师在这里引入

了光线传感器和逻辑运算。在这里既要满足声音信号的输入条