陶愉钦   上海市宜川中学附属学校信息科技教师，科技教研组组长，科技总辅导员。上海市第四期双名工程学员，普陀区优秀科技教师，指导学生参加全国信息学奥赛、上海市雏鹰杯乐高机器人竞赛、上海市手机应用设计竞赛、上海市单片机应用竞赛等活动，获得优异成绩。

教学背景
 

2012年谷歌眼镜的亮相，开启了智能可穿戴设备的热潮。目前看来，以手腕为支撑的手表、手环、腕带等产品成为可穿戴设备的主流产品。
 

本案例以micro:bit为硬件载体，以MakeCode模块化编程软件为支撑，将程序设计应用到实物中。学生以运动手表为蓝本，思考并模仿实现其部分功能。本活动需要学生有一定的模块化程序设计基础，并具有一定的动手能力。
 

教学目标
 

知识与技能 描述加速度传感器、罗盘的作用；使用罗盘确定方向并用点阵屏显示；使用加速度传感器获取行走步数并做累计；使用MakeCode编辑器进行程序编写。
 

过程与方法 根据步骤图，尝试完成用布料制作表带。
 

情感态度与价值观 体验开源硬件物化的过程，提升学生创新思维。
 

教学重点与难点

教学重点 使用MakeCode软件编写程序。

教学难点 根据步骤图，尝试完成用布料制作表带。

工具与材料准备
 

1.关键硬件：micro:bit 开发板。
 

2.开发软件：MakeCode软件，使用在线平台makecode.microbit.org。

3.其他工具与材料：旧T恤；旧牛仔裤；尼龙搭扣，宽5cm，长度约10cm；布基双面胶，宽5cm，长度20~30cm；尺；笔；剪刀。

教学过程
 

一、创设情境
 

教师播放可穿戴设备的图片和视频，引出本课的主题。
 

师：可穿戴设备是能够直接穿在身上，或是整合到用户的衣服或配饰上的一种便携式设备。可穿戴设备不仅仅是一种硬件设备，更是通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现强大的功能。运动手表、谷歌眼镜、可穿戴设备运动鞋，这些都是可穿戴设备。
 

组织学生介绍自己知道或使用过的可穿戴设备，并简单描述它的主要功能和使用体验。通过交流，让学生意识到可穿戴设备就在自己身边。

师：micro:bit外观小巧，拥有大量的传感器，非常适合制作可穿戴设备。本节课我们就用它来制作一个简易的运动手表。
 

二、头脑风暴
 

教师组织学生讨论运动手表，说一说“你心中最好的运动手表”。通过讨论，整理学生发言，将其作为金点子库记录。如运动手表的功能可以包括时钟、计步、指南针、温度计、电话、音乐播放等，运动手表的性能可以有小巧、结实、防水、表带时尚、可调节表带……教师归纳若干个待解决问题，从中挑选部分（计步、指南针）作为本节课解决的任务，余下的问题可作为课后探索任务。

三、学习新知，编写程序
 

教师组织学生测试micro:bit的罗盘和加速度传感器，了解使用方法，并尝试使用这两个传感器实现需要的功能。

学生探索设备功能，编写程序。使用USB线将micro:bit主控板连接到电脑上；输入网址“https://makecode.microbit.org/”，点击“新建项目”，如图1。

1.探索指南针的使用
 

在“输入”模块中找到“指南针指向”指令，将该指令与“基本”模块中的“显示数字”指令结合，完成指南针功能，如图2。下载程序并运行，查看程序运行效果。

程序运行后，在5×5点阵屏上会实时显示数字，该数字表示了micro:bit主控板指示的方向，北、东、南、西数值分别为0、90、180、270。
 

2.探索加速度传感器的使用
 

在“输入”模块中找到“当振动……”指令，该指令在micro:bit主控板振动是触发运行。我们可以使用“变量”模块中的指令完成记录振动次数的功能。需要注意的是，当主控板开机时，必须将变量step赋初值为“0”，如图3。

程序运行后无效果，那是因为没有将变量step显示出来。接下来我们尝试将该变量显示在屏幕上。

3.探索何时显示步数与方向

我们将程序设定为5×5 LED屏时显示“方向”，当按“A”键后显示“步数”（时长2秒），代码实现如图4。可根据需求尝试不同的触发条件。

4.拓展提升：将指南针改成箭头显示
 

在“基本”模块的“更多”中，找到“显示箭头”，如图5。

利用“逻辑”模块中的“如果为…则”“比较”和“布尔值（与）”，完成代码的逻辑结构，完整代码可参考图6。

5.提出问题，引导探究
 

师：同学们想一想，为什么这里确定的阈值是22，67，112，157，……，292，337呢？

学生思考并讨论交流，教师归纳总结。

四、制作表带，物化实现
 

教师组织学生利用废旧的布料、双面胶、尼龙搭扣等材料做表带，能适合不同手腕粗细的用户佩戴，然后给micro:bit制作的运动手表装配上表带，做成“真正”的手表。学生制作的成品能佩戴在手上，实现课堂上预设的功能。
 

表带制作需要用到两种布料：内层需要较为牢固的牛仔布，可以用废旧牛仔裤；外层需要较为鲜艳的布料，可以使用废旧的T恤衫。此外，还需要有宽5cm的尼龙搭扣和5cm宽的布基双面胶以及尺、笔、剪刀。
 

具体制作步骤如下：
 

1.旧T恤剪下26cm×5cm的布料，旧牛仔布剪下22cm×5cm的布料；
 

2.牛仔布反面贴布基双面胶（可以先贴双面胶再剪下）；
 

3.将micro:bit主控板放在布条上（有双面胶一面），距离左侧约7cm，连接电池盒并放到主控板右侧，导线粘在布上以保护它们，如图7；

4.将T恤布盖在电池盒上方，并盖住导线，将其贴到电池的末端，剪下多余的T恤布，如图8；

5.把T恤布粘在表带的另一边，剪下多余的T恤布；
 

6.剪下5cm×5cm的正方形尼龙环（勾和环），在其背后贴上布基双面胶；
 

7.将尼龙环粘在表带两端，注意一个贴正面，另一个贴反面。完成表带制作，如图9。

五、展示作品，交流评价
 

教师组织学生向全班同学展示作品，介绍遇到的问题以及解决的方法。由教师和其他学生一起对作品进行评价，并引导学生思考如何将作品进一步完善和创新。
 

六、拓展创新
 

作品展示交流后，给学生一些时间梳理设计思路、完善提升作品。教师也可以提出一些拓展要求供学生挑战，如显示温度、播放音乐等。

教学反思
 

本节课从为学生创设可穿戴设备的情境入手，引导学生进行头脑风暴，体验利用开源软件将运动手表创意物化的过程，锻炼了学生的创新思维、动手能力和协作能力。