Arduino开源硬件在高中信息技术教学中的运用策略

张先勇

摘要：《普通高中信息技术课程标准（2017版）》将开源硬件项目设计引入到信息技术课程中。结合高中阶段信息技术学科核心素养需求，以及高中阶段学生实际情况，Arduino开源硬件得到普遍关注及应用。在具体教学中，Arduino开源硬件能够实现对当前信息技术课程的补充，也能为信息技术核心素养的达成带来新的思路，为课堂教学带来新的思路，也需要教师在教学中积极探索。

关键词：Arduino开源硬件;高中;信息技术教学

前言：高中信息技术课程核心素养包括信息意识、计算机思维、数字化学习与创新、信息社会责任等四个方面。针对当前的高中信息技术课程的教学反思，正需要不断吸纳新的思路、方法等，去革新教学工作，此时Arduino开源硬件成为不错的选择。本文即针对Arduino开源硬件在高中信息技术教学中的具体应用做以讨论，以探寻教学核心素养下信息技术教学策略。

一、Arduino开源硬件特点概述

Arduino开源硬件技术是基于软件和硬件开发的开源平台，具有指令少、編程简单、入门容易、开放接口协议、扩展性强、学习者不需要了解硬件结构、案例资源丰富等特点[1]。一般而言，Arduino开源硬件技术有两个运用方式：一是感知环境的功能。Arduino能通过连接传感器以感知环境，产生电流信息Arduino单片机处理器，通过Arduino编程语言编写代码让其发出电信号，得以实现智能控制设备功能。二是能够完成语言编程。Arduino硬件也能通过其编程语言写入相关通讯协议，能与各类网卡、蓝牙、WiFi模块相连通。通过网页或手机APP对远程设备进行测控。Arduino开源硬件技术适合项目教学和学生的自主学习，资源丰富，且与生活紧密结合在一起，帮助学生从贴近生活的角度去了解信息技术。

二、Arduino开源硬件技术运用于项目教学法

教师在教学实践中，尝试将Arduino开源硬件技术的应用中贴近学生生活的部分进行挖掘，再与现有计算机教学的实际相结合，帮助学生完成现代计算机教学技术。这里笔者也简单做以举例：某次，学校统一组织消防演习，学生按照预先说好的要求，在听到“防空警报”后统一按照培训的姿势避开烟雾出去，而教职人员在听到警报或看到烟起时，需要按照消防任务分配分别负责简单疏导、通报等任务。之后，某节计算机课，教师就设计了这样的问题——“烟起来时，消防警报为何会响？”，“生活中，都有哪些场景应用了这些技术？”，之后，便分配给学生，让学生进行调研、在活动结束后又深度思考了消防演习的这一细节。

最终，这一项目所得出的结论会发现，正是应用了Arduino开源硬件技术，将Arduino能通过连接传感器以感知环境，产生电流信息转回Arduino单片机处理器，通过Arduino编程语言编写代码让其发出电信号，发出警报。除此之外，在日常生活中，有些家庭或饭店安装的燃气监测系统，正是通过传感器测算环境中一氧化碳含量做以的报警等。经过这样的课程设置，让信息技术教学走出课堂，向日常生活延伸，不再是曾经教学中单纯枯燥的知识讲解和操作演示了，而是让高中阶段学生真正去体验信息时代，信息为生活所带来的改变。

三、多途径开设Arduino开源硬件课程

近年来，随着新课改深度开展，高中信息技术尝试开展Arduino开源硬件选修课程，尝试组织Arduino开源硬件社团课，开发校本教材，是当前高中信息技术教育重要尝试。近年来，随着新课程改革深度发展，对于高中信息技术教学工作要求日渐增多，此时不妨进一步打开思路，组织开发高中Arduino开源硬件课程，组织开展校本课程。学校层面，组织信息技术教师，进行课程研讨，设置出适应于高中阶段学生思维特征、计算机基础以及认知水平的Arduino开源硬件校本课程，通过对学生逻辑思维能力、“机器人”相关知识、Arduino开源硬件基本理论等的培训，设置相应的选修课，以生活应用为素材，以课程内核为体系，建构校本课程。

随着新课程改革的推行，更加注重学生学科素养的培养，因此，在开展高中信息技术教学过程中，运用Arduino开源硬件技术作为载体，以此培养学生信息意识、计算思维、信息社会责任与数字化的创新，使其感受信息技术学习的魅力，像在设计Arduino开源硬件技术课程时，需要重视学生的知识运用能力，为学生搭建自主学习平台，学生自主完成探索知识和解决问题的两个过程，进而有效地培养学生信息技术学科素养。比如，教师在带领学生对Arduino开源硬件技术，可以采用自主学习与合作探究形式相结合。在自主学习基础上学生之间进行相互讨论，将课堂变得更加的动态与开放，进而提升学生的学习动机，提高学习效果。或者在教学过程中，应将实际案例与教学结合，加强学生信息安全意识，深化学生对知识点的理解。

另外，还要重视团队合作，以及各学科知识的综合利用。基于Arduino开源硬件这一平台，教师可以从“创客教育”“STEM教育”课程中寻找到适合本校开展的案例，并将其引用到学生的教学项目实践当中。让学生在现有的优秀科技作品设计、制作流程中获得新的启发，明确设计方向，完善设计思路，并在教师的引导下制作出具有自身特色的创新性产品，以此来进一步激活、提升学生的设计、创新与实践动手能力。同时，也能够实现对各学科知识的综合利用，正确认识到学科融合价值。

结语：

近年来，STEM教育在我国新课改深度发展之下逐渐展现出来，归根还是多元结合，即教育中将科学、技术、工程、数学等融合，于融合中实现教育。然而Arduino开源硬件技术就是STEM教育一个很好的载体，也是体现高中信息技术学科核心素养的重要方式，为STEM教育工作带来了新的思路和方法，也成为STEM教育实践的重要一环。

参考文献：

[1]曹金华.基于高中信息技术核心素养下的计算思维能力的培养策略[J].电脑与信息技术，2018，26（5）：76-78.

[2]王同聚.基于“创客空间”的创客教育推进策略与实践——以“智创空间”开展中小学创客教育为例[J].中国电化教育，2016，20（6）：65-70+85.

[3]刘伟善.Arduino创客之路——智能感知技术基础[M].北京：清华大学出版社，2018.

（凯里市第三中学 贵州凯里市 556000）