中學(xué)生可以在創(chuàng)客活動(dòng)中重新編程玩具，以培養(yǎng)對(duì)堅(jiān)持和解決問(wèn)題的重要性的認(rèn)識(shí)。

想象一下，給一群中學(xué)生一個(gè)玩具火車(chē)，它以一致的速度繞著軌道滾動(dòng)，然后問(wèn)他們：“我們?cè)鯓硬拍茏屵@個(gè)玩具變得更有趣?” 學(xué)生可能會(huì)想象能夠控制火車(chē)，使其在到達(dá)火車(chē)站時(shí)停止，或者向前和向后行駛。作為創(chuàng)造性探索的一部分，學(xué)生喜歡修改和重新設(shè)計(jì)玩具和游戲。

作為一名教育科技開(kāi)發(fā)人員，我相信建立孩子們對(duì)自己能力的信心。我這樣做的一種方法是通過(guò)硬件黑客，它為學(xué)習(xí)者提供現(xiàn)有技術(shù)并鼓勵(lì)他們解構(gòu)、重新利用、改進(jìn)和重新創(chuàng)造。您可以通過(guò)舉辦黑客馬拉松在您的學(xué)校做到這一點(diǎn)，該活動(dòng)為學(xué)生提供參與創(chuàng)造性 STEM 挑戰(zhàn)的機(jī)會(huì)。

什么是黑客行為?

黑客馬拉松是學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)以團(tuán)隊(duì)形式合作開(kāi)發(fā)某物的工作原型的活動(dòng)。盡管學(xué)生們參與的是動(dòng)手實(shí)踐的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)，但黑客馬拉松的氛圍與傳統(tǒng)的基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí) (PBL) 不同。雖然 PBL 作業(yè)通常會(huì)在一個(gè)學(xué)期內(nèi)完成，但黑客馬拉松的時(shí)間很短——學(xué)生只有幾個(gè)小時(shí)甚至幾天的時(shí)間來(lái)完成一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

這種緊湊的時(shí)間表激勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)新技能后立即應(yīng)用它們。黑客馬拉松在學(xué)生進(jìn)行過(guò)程中進(jìn)行教學(xué)，因?yàn)樽罱K目標(biāo)是創(chuàng)建滿(mǎn)足挑戰(zhàn)要求的功能硬件原型。

破解玩具火車(chē)

在最近的一場(chǎng)黑客馬拉松比賽中，來(lái)自香港不同學(xué)校的學(xué)生接受了上述挑戰(zhàn)——重新設(shè)計(jì)玩具火車(chē)。他們提供了接線圖和代碼模板作為支持材料。

我是他們的導(dǎo)師之一;我與四名 10 至 12 歲的學(xué)生一起工作，指導(dǎo)他們完成項(xiàng)目所需組件的布線和組裝。我的團(tuán)隊(duì)選擇為他們的火車(chē)配備 Arduino 板，并通過(guò)藍(lán)牙連接控制其運(yùn)動(dòng)。對(duì)于那些可能不熟悉微控制器或開(kāi)發(fā)板的人來(lái)說(shuō)，Arduino 是一個(gè)信用卡大小的開(kāi)發(fā)板，它能夠讀取傳感器上的燈、按鈕上的手指或 Twitter 消息等輸入，然后轉(zhuǎn)動(dòng)這些輸入輸出：?jiǎn)?dòng)電機(jī)、打開(kāi) LED 或在線發(fā)布內(nèi)容。

與我一起工作的學(xué)生首先解構(gòu)了火車(chē)以了解其內(nèi)部的工作機(jī)制——他們需要了解火車(chē)各個(gè)部分的功能才能重新布線。然后，我們將 Arduino 與帶有額外接線和其他電氣元件的電機(jī)連接起來(lái)，使火車(chē)能夠向不同方向移動(dòng)。這對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是一個(gè)困難的步驟，因?yàn)橹匦虏季€并不總是在第一次或第二次嘗試時(shí)起作用。

成功完成這一步實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)更廣泛的目標(biāo)：讓學(xué)生適應(yīng)失敗并幫助他們學(xué)習(xí)如何調(diào)試，這兩者都是創(chuàng)客必備的技能。

我試圖盡可能少地打擾。我在黑客馬拉松中的職責(zé)是在孩子們使用螺絲刀和烙鐵等工具時(shí)為他們提供建議并確保他們的安全。

當(dāng)學(xué)生們能夠成功地將權(quán)力引導(dǎo)到董事會(huì)時(shí)，這對(duì)每個(gè)人來(lái)說(shuō)都是一個(gè)收獲頗豐的時(shí)刻。在他們成功破解硬件后，他們需要一種與火車(chē)電子設(shè)備交互的新方法。我指導(dǎo)他們使用Unity開(kāi)發(fā)的跨平臺(tái)游戲引擎 Unity 來(lái)創(chuàng)建一個(gè)移動(dòng)應(yīng)用程序作為界面。教師還可以利用第三方開(kāi)發(fā)的免費(fèi)資源，如nRF UART，與Arduino板連接。

我們的團(tuán)隊(duì)沒(méi)有在比賽中獲得一等獎(jiǎng)，但是全天所有的學(xué)生都玩得很開(kāi)心，并得到了評(píng)委的很多積極反饋。Hacking 讓他們有機(jī)會(huì)全面了解任何產(chǎn)品背后的科技工作機(jī)制。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)客思維對(duì) STEM 相關(guān)學(xué)科的學(xué)習(xí)體驗(yàn)有積極影響。

沒(méi)有技術(shù)背景的教師仍然可以幫助指導(dǎo)學(xué)生。在黑客馬拉松比賽中，演講技巧與編碼技巧同樣重要?？紤]在你的學(xué)校舉辦這樣的活動(dòng)——世界需要更多的創(chuàng)造者和創(chuàng)造者。