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素養導向教學激勵困境突破

Pecu

科技教師個人的專業蛻變

文∣新北市立青山國中小學 張嘉芸老師　SDG4 ∣ 優質教育

【源起】

青山國民中小學是新北市第一所程式教育體驗中心，學校的特色教育是讓資訊科技 ｅ 起來，在 107 年寒假科技營隊課程中，開辦木箱鼓製作課程，目的是讓有興趣木工製作的同學能體驗各項木工模具運用，並能藉由製作木箱鼓的過程，讓同學們了解木箱鼓的構造，課程也結合藝術領域，同學們用著自己親手所製作的木箱鼓透過演奏體驗課程，了解原聲節奏樂器的聲響節奏。在活動的最後一天，同學們提出是否能將木箱鼓加入燈光效果，並且帶到快閃活動，可以將每年的快閃活動特色增添新元素。

在開學的共備課程中，科技領域老師將孩子們的想法提出討論，於是閃亮木箱鼓的課程便蘊育而生。

【困境1】：(技術困境)

有了想法， 該如何落實呢？目前沒有老師有類似教學的技術與經驗，於是我們向外找尋支援，感謝校長的協助，我們結識到台灣大學的 Pecu 老師團隊，大家的理念一致，面臨 108 年新的領綱中，如何能真正落實科技教育，於是特別為我們青山團隊和一群來自全台各地的熱血國中小老師們，舉辦了一場兩天一夜的科技研習， 研習內容包含 WS2812B 燈條、麥克風元件的焊接與 arduino 板程式設計。

【困境2】：(教學困境)

如何教會從未學習過Ｃ語言且未從接觸 Arduion 板子的國中八年級學生？然後在一次又一次的科技領域教師的共備課程中，我們討論的共識是一定要從基礎觀念打底，決非一蹴可幾就直接能學會的，於是我們設計以下八堂的課程。

  1. 第一堂： 認識Arduino：下載、安裝與執行 Arduino IDE、Arduino 操作環境介紹、程式架構介紹 void setup()、void loop()。
  2. 第二堂： 執行第一個程式 (讓內建 LED 閃爍)、硬體 Arduino 版子、軟體程式碼與指令介紹 pinMode、digitalWrite、delay、OUTPUT/INPUT、HIGH/LOW、/……/、//、; 編譯、上傳、與除錯。
  3. 第三堂： 基本電子元件認識、認識電路圖、電壓、電與電流、麵包板、下載與安裝 Fritzing、製作一個 LED 電路。
  4. 第四堂： 認識序列埠與函式庫、序列埠的簡介 (D0(RX)、D1(TX))、序列埠函式庫 (begin、write、print、pintin、available、read)、連線序列埠輸出字串、序列埠監控視窗介紹、從序列埠接收數值點亮 LED。
  5. 第五堂：認識類比訊號、類比訊號輸入 (analogRead)、讀取可變電阻數值 (VCC、GND)、類比訊號輸出 (analogWrite)、練習使用可變電阻調整 LED 亮度。
  6. 第六堂：Arduino 的變數與條件判斷 (if)、迴圈結構 (for)、陣列 (一維陣列)， (因為同學們在八上已學習過 Scratch 程式，程式撰寫基礎已具備，第六堂課將以實際程式為範例 (紅綠燈程式) 來介紹 Arduino 程式架構)、何謂變數？變數的命名方式與規則、宣告與初始化、條件判斷 (if)、迴圈結構 (for)、陣列 ( 一維陣列)。
  7. 第七堂：認識閃亮木箱鼓的 Arduino 範例程式，介紹今年學校與遠雄文教基構合作的快閃活動內容、介紹閃亮木箱鼓程式設計的概念，麥克風接收現場收音 1000 次的平均值→當拍擊箱鼓時→麥克風當下接收現場音值- 平均值如果大於等於基準量值時→ WS2812B 的燈條便瞬間閃爍 0.01 秒→如此反覆拍擊木箱鼓，便可達到 LED 閃爍的超炫效果。老師發下六組自製的縮小版設備，同學開始進行程式測試與修正。(經由第一堂至第六堂課的 Arduino 基礎概念學習，利用流程圖，讓同學了解，閃亮木箱鼓程式製作的流程)。
  8. 第八堂： 學生發揮創意撰寫小組自製的閃亮木箱鼓程式。

學生學習回饋

學生1：去年我們是七年級在遠雄快閃，本來以為今年我們無法參加了，但在資訊課堂中，老師告訴我們，要讓我們在寒假營隊中製作的木箱鼓，裝上ＬＥＤ燈條後，讓今年的學弟妹能帶去遠雄的快閃活動中表演，所以希望我們這組的設計能被選上，這樣覺得很有參與感，感覺很開心。

學生2：原來我也能成為程式設計師， 我學會用程式控制 Arduion 版上串接的麥克風和 LED 燈， 能控制不同位置的 LED 燈號，決定亮或不亮，和亮什麼樣的光色，能夠按照拍打節奏設計不同的變化，也能控制不同位置的 LED 燈號，決定亮或不亮，和亮什麼樣的光色，讓我覺得自己很酷。

學生3：在八上的資訊課，我們學會了用 Scratch 語法設計動畫與遊戲程式，八下我們開始學 Arduino C/C++ Sketch 程式，本來以為密密麻麻的程式語言，像是無法解開的密碼，因為它不像 Scratch 用積木拼裝就能快速組合想要的程式內容，而且打錯一個字，或大、小寫沒注意到，程式編譯時就會不正確，覺得好難。但是因為兩到三人一組，同組的同學會一起找程式的錯誤，找到問題時，會覺得很有成就感，現在我很喜歡寫程式。