赵宇 中国人民大学附属中学实验小学信息技术教师。北京市海淀区信息技术学科带头人。北京市教育学会计算机教育研究会“十三五”规划课题“基于项目学习的小学编程教学实践研究”负责人。

设计依据

国务院印发的《新一代人工智能发展规划》中指出，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育。根据规划的精神，人大附中实验小学在今年9月新学期开学初就为学生开设了“智能电子设计与制作”校本课程，以智能电子硬件为基础，基于STEAM理念将科学、技术、工程、艺术和数学等学科知识进行融合，在项目制作的过程中培养学生的技术能力和工程思维。

课例特色

本课例主要以Micro:Bit智能电子硬件和PythonEditor编程软件为平台，开展面向小学生的普及性编程教学。学生使用Pad作为学习终端，使得教学活动的组织变得更加灵活。

前几次的课程中学生们已经学习了显示图像、播放音乐和按钮控制，在此基础上，本节课以“没有文字的信”为主题，让学生使用智能硬件——无线广播模块，通过编程实现模拟电报机，体验电报的发送和接收过程，从而更好地理解信息传递的技术实现和设计思想。

教学目标

知识与技能：了解莫尔斯电码的编码方法；能够使用PythonEditor软件为Micro:Bit编程实现无线广播功能。

过程与方法：能够在程序理解的基础上通过改写程序实现新的功能；掌握发送求救信息的常用方法。

情感态度与价值观：理解信息的不同表现形式，认识到信息技术的发展给人们社会生活所带来的改变。

教学过程

一、破解没有文字的信——了解莫尔斯电码

师：今天老师带来了一封神秘的信（如图1），这封信来自一位古人，信上没有任何文字。请一位学生打开这封信向全班同学展示信的内容。大家思考这封信想要表达什么意思呢？
 

图1

学生观察信中的符号，猜测符号所表达的信息。如果有学生了解莫尔斯电码（如图2），请向其他同学进行介绍。
 

图2

教师给出莫尔斯电码编码规则，请学生根据编码规则对信进行解读，学生在解读的过程中认识莫尔斯电码，理解早期通过电来实现信息传递的方法和历史价值。

二、制作发报机——使用莫尔斯电码

教师播放电报发报演示动画，使学生了解电报机发报的具体操作方式，从而帮助学生理解将要制作的发报机的功能要求。

出示制作要求：按下A键显示小心形图案，按下B键显示大心形图案（如图3）。

图3

学生利用已掌握的方法，两人一组完成程序编写（如图4）。对于能力较强、完成较快的学生给予挑战任务：按下A键显示小心形的同时发出低音，按下B键显示大心形的同时发出高音。

图4

学生实现制作要求后开始进行游戏，教师使用制作的发报机发报（先按A键，再按B键），以小心形表示短，大心形表示长。

师：请大家看看老师发送的是哪个字母？

教师出示莫尔斯电码的解码图（如图5），请学生对照解码图解读老师所发送的信息。

图5

学生在体验过发报与解码的过程后，熟悉了游戏的进行方式，学会使用解码图来编译信息，然后两人一组进行游戏，练习莫尔斯电码的使用。

三、制作发报机和接收机——使用无线广播

师：虽然大家都已经学会了使用莫尔斯电码来发送信息，但是并没有实现信息的远距离传递。老师这里不仅有个发报机，还有个接收机。

教师演示，有两个Micro:Bit，一个在老师手中（发报机），另一个交给学生（接收机），当老师按下发报机的A键时，学生手中的接收机显示小心形，按下B键时，学生手中的接收机显示大心形。通过演示，激发学生的好奇心，产生探究的兴趣。

教师出示两段程序（如图6），提问：哪段程序是老师手中发报机的程序？哪段程序是同学手中接收机的程序？这两段程序和你刚才所编写的程序差别在哪里？

学生通过分析对比两段程序，理解程序中的消息传递机制，通过与刚刚编写的程序对比，聚焦到无线广播模块的使用。

出示制作要求：按A键对方显示小心形，按B键对方显示大心形。

图6

学生基于对程序的分析与理解，补充、改写程序，实现无线信息传递功能。教师提示需要修改信道号，各小组使用自己小组一名同学的学号作为信道号，从而避免互相冲突与干扰。学生实现制作要求后，开始进行游戏，利用学生使用Pad的可移动性，请制作发报机的学生离开座位进行发报，制作接收机的学生在座位上接收信息。这样一方面学生体验了远距离的信息传递过程，另一方面老师可以通过离开座位的小组数量评估学生对学习内容的掌握程度，对有困难的小组进行针对性的辅导。

师：你们猜一猜老师现在的年龄是多少？

老师把自己的年龄告诉制作发报机的小组，请在座位上接收信息的小组把接收到的信息写在Pad中，看看哪个小组的配合更加默契，解读更加准确。如果时间允许，可请学生进行角色交换，修改自己的程序，将发报机变为接收机，将接收机变为发报机，从而再次强化练习无线广播模块的程序编写。

再次游戏，老师将想要发送的信息（SOS）展示给发报机小组，同伴进行接收，检验无线信息传递的有效性。

四、学习发送求救信息——理解信息的多种表现形式

师：我们通过程序控制Micro:Bit的图案变化、亮灭变化和声音变化都可以发送出SOS求救信息，如果是在野外，没有电的情况下，如何发出求救信息呢？

学生根据已有的知识经验，进行求生知识的分享交流。

教师播放野外遇险求救的动画短片进行总结，使学生理解信息的不同表现形式与传递方式，将所学知识拓展到自己的生活实际。

实践反思

本节课借助智能硬件开展编程学习，通过软硬件的结合，提高了学生的学习兴趣，使学生更加容易理解程序语言的功能。通过制作无线电报机，开展学习活动，使学生的学习目的更加明确，通过游戏化的手段提升了学习过程的趣味性，也能更好地对课堂学习效果做出及时的反馈。

教学点评

本节课所选用的智能电子硬件教学平台操作简便，功能丰富，配以图形化的编程软件和移动学习终端，对教学活动的设计与开展起到了很好的支撑作用。教学设计以“没有文字的信”为主题，很好地激发了学生的好奇心与求知欲。学生在制作电报机和体验发报的过程中展开学习活动，经历了从了解到理解、从理解到运用的学习过程，设计思路清晰。可以本节课为基础，继续设计开展系列教学活动，使学生对编码、解码、压缩等信息技术进行学习，形成更加丰富完整的课程体系。（点评人：金文，北京市海淀区教师进修学校信息技术学科教研员）