应用Arduino在高中开展科技教育的探索

王贵升 甘肃省庆阳市环县第一中学

伴随着当前社会逐步提升了对创新人才的需求，国家也开始实行高考方案的改革，各个教育主管部门开始不断提升对学生创新能力的培养。同时政府部门可以通过一些相应的实践活动，来促使学生创新能力的提升，也取得了家长和社会广泛认可。这时高中科学技术教师需要寻找到一种适合的方式和内容，来对学生进行科学技术教育，更好的教高中科技教育活动，在一种培养学生创新思维习惯的基础上进行转化。

一、Arduino 的概述

Arduino 属于一款相对灵活便捷，方便使用的开源电子原型平台。其中包含了硬件，(硬件主要包含各个型号的Arduino 版和软件ArduinoIDE)，Arduino 主要适用于一些设计爱好者，艺术家和科技爱好者等等。对科技有兴趣的人Arduino 属于一个基于开放原始码的重要硬件软件平台，Arduino 主要构建与原始码的界面版同时也具有Java，c 语言的开发环境。Arduino 可以通过不同的传感器来对环境进行感知，通过对灯光和马达的控制，来进行其他装置反馈，从而对环境产生影响。微控制器可以基于Arduino 的编程语言来进行程序的编程，从而译成二进制文件，在微控制器内部进行收入，针对Arduino 的编程主要是利用Arduino 编程语言和Arduino 开发环境来更好的实现。以Arduino 项目为主要基础，其中包含了Arduino 也可以包含Arduino 与其他一些电脑上运行的软件，Arduino 和软件之间在进行通信的过程中也可以基于flash，Processing，MAX MSP 来实现。

可以自行动手制作也可以使用成品套装，Arduino 组使用到的软件都可以进行免费下载，对其进行硬件参考设计也是遵循着availableopen-source 来进行的，可以比较灵活的根据自己的要求来去对其进行修改。Arduino 可以使用开发完成的电子软件，比如switch 或是sensors，其他一些控制元素，LED 马达或是一些输出装置等。同时Arduino 也可以独立运行，成为一个可以和软件互通的接口[1]。

二、Arduino 的特点

首先Arduino 基于开放源代码的电路图进行设计，其程序开发接口可以免费下载，可以根据用户需求进行自己修改。同时Arduino 可以使用低价格的微处理控制器，也就是Arduino VRE 系列控制器并采用USB 接口供电，可以使用外部9VDC 输入。Arduino 使用ISP 在线收可以更新boot load固件烧入avr 芯片，有了boot load 之后，就可以经过串口或是USB，to，232 线进行固件更新。最后可以依据官方提供的eagle 格式PCB 和SCH 电路图，对Arduino 模组进行简化，从而完成独立运作的微处理控制，可以与传感器便捷连接与各式各样的电子元件进行串口，比如红外线热敏电阻，马达以及超音波等.Arduino 支持多种互动程序，比如flash，MAX MSP，processing。在Arduino 的应用方面，以往只能使用鼠标或者键盘等输入装置，进行互动内容的输入，Arduino 会突破以往限制性的输入性质，来进行互动内容的输入，可以更便捷的达成多人游戏或是单人游戏的互动[2]。

三、Arduino 的优势

在进行程序编写方面，Arduino 语言主要是在c 或是c++语言基础上建立的，其实也就是比较基础的c 语言同时针对Arduino VR 库进行了二次封装，将端口进行打包。同时对于一些寄存器指针或者是地址之类的基础条件并没有涉及到，这也在一定程度上降低了进行开发软件的难度，可以针对不同硬件库以及样例程序进行针对性导入，除去一些繁杂的指令，从而将其变成精髓思想进行保留。在进行Arduino 教学的过程中，就是可以使用在实践中学习的探索性方式，并结合实际实验来进行Arduino 语言的讲解。在学生对c 语言掌握熟练之后就可以让学生自行探索Arduino 语言，同时Arduino 也存在一些图形化的编程软件，更加适合一些低年级学生进行自主探索，比如ardublock等[3]。

四、结语

综上所述，Arduino 非常适合在高中进行科技教学，并且也属于高中教师和学生互动的重要媒介。高中教师可以利用Arduino 和学生在有限的时间内开展相应的科技创新活动。同时也可以通过一段时间的学习，让学生将Arduino 作为一种创新型工具来进行运用，并将自己的创新型想法运用到现实当中，充分体会科技活动过程，这也会为学生未来的学习和生活打下坚实的基础。