高中信息技术“开源硬件项目设计”模块教学测评建议

张建彬 王振强

摘要：本文结合《课标》要求与教材内容，对高中信息技术“开源硬件项目设计”模块的教学内容进行了分析，并就教材中的具体单元提出了测评建议，以期助力本模块的教学与评价。

关键词：教学模块测评；开源硬件项目设计；测评建议

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2023）08-0014-04

“开源硬件项目设计”模块是高中信息技术选择性必修模块6，是为促进学生个性化发展而设计的课程模块，为学生应用信息技术进行创新、创造提供条件。该模块不作为学业水平考试的内容，更加注重培养学生发现生活中的问题并进行分析，通过设计、制作开源硬件作品来解决问题的能力。通过该模块的学习，学生能够搜索并利用开源硬件及相关资料，体验作品的创意、设计、制作、测试、运行的完整过程，初步形成以信息技术学科方法观察事物和求解问题的能力，提升计算思维与创新能力。该模块更加注重学生的创意、设计与实践能力，教师可以根据本校实际情况对教学内容进行灵活调整，设计与开展适合学生个性发展的多样化活动，并针对教学内容与活动进行多种方式的教学测评。

注重诊断性测评、过程性测评与终结性测评的综合运用

1.通过诊断性测评获取学情

对于开源硬件，学生的起点不同，因此在开展本模块教学前，应先对学生已有水平及学习兴趣进行相关测评，以便有针对性地选择教学策略开展教学。诊断性测评可以在模块、单元、项目或单课时教学前进行，以便了解学生对相关内容的掌握程度及完成后续学习内容所需的相关能力。可以采取问卷调查、访谈、测试题、实践任务测试等多种方式开展。诊断性测评可以结合的部分问题示例如表1所示。

除通过问题了解学情外，还可以通过课前测验、完成任务的方式进行，如请學生写出制作一个简易的声控灯，需要采用哪些硬件，并编写简单程序。

2.过程性测评记录学生发展

开源硬件项目设计的学习不是一蹴而就的，在完成项目的过程中学生需要经历发现问题、分析问题、设计方案、制作作品、测试完善、演示汇报等多个环节，各个环节都需要学习相关的知识，完成相应的任务，以便培养所需能力。例如，在项目选题阶段，可以对学生发现问题的能力进行测评，评价学生观察生活、搜索整理资料、根据资料做出判断的能力；在演示汇报阶段，对学生选择适当工具制作演示素材和表达能力进行测评。过程性测评贯穿整个学习过程，是对学生综合能力养成的记录。通过过程性测评，不但可以发现学生对某方面知识的掌握和应用水平，还能够发现学生的特长与不足，有利于因材施教。

3.终结性测评检测效果

在某个学习阶段完成后，可通过终结性测评对学生的学习效果进行检测与评价。既可以安排在某个单元、某个模块或某个项目之后进行，也可以在整个模块学习后，对整体学习过程进行终结性测评。终结性测评可以采取测试、制作硬件作品、编写程序的方式进行，建议针对不同内容采用多种形式进行测评，如本模块的终结性测评可以通过试题测试（占30%）、完成一个大的项目（占70%）的方式进行。

本模块不需要进行学业水平测试，对学生的综合评定可以采用过程性测评与终结性测评相结合的方式进行。

测评方式及建议

具体测评目标及方式应以《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课标》）中的内容要求与学业要求为基础，结合具体教学内容进行确定。

1.《课标》要求分析

在内容要求方面，《课标》要求学生能够认识开源硬件的特征与发展，理解利用开源硬件进行创新的意义；通过剖析案例，体验完成开源硬件项目的基本流程；能够设计基于开源硬件的作品开发方案，并使用适当的开源硬件与编程语言，完成作品的制作，并对功能进行测试、优化；在进行实践的过程中，践行开源与知识分享的精神，理解保护知识产权的意义。

在学业要求方面，希望学生能够理解使用信息技术解决问题的思路与方法，认识到数字化在解决问题中的价值与作用；知道开源硬件进行项目设计的一般流程，能将其运用到实际项目中；能利用相关软、硬件设计制作相关作品；理解并践行开源与知识分享的精神，理解保护知识产权的意义。这也是学科核心素养层面的要求。

从《课标》要求中可以看出，既有知识层面的要求，如认识开源硬件的特征与发展、知道开源硬件进行项目设计的一般流程，也有综合实践的要求，如能够设计基于开源硬件的作品开发方案，使用适当的开源硬件与编程语言，完成作品的制作，并对功能进行测试、优化。因此在评价学生是否达到了相关的内容要求和学业要求时，既可以采用测试、汇报的方式，也可以采用作品展示、作品制作过程记录的方式进行，这与前文提到的测评方式相吻合。

2.模块内容分析

各版本的教材对该模块内容的处理基本可以概括为“开源文化与开源项目”“开源硬件项目流程”“开源硬件项目开发基础”“开源硬件项目开发实践”几部分。这四个部分，既有需要学生认识、理解的开源硬件文化的内容，也有需要先通过实例剖析进行理解的内容，还包括开发一个作品所需要的相关开源硬件及编程基础以及运用相关知识与技能进行综合实践，设计制作项目作品，解决问题。每部分的内容与侧重点不同，可以采用不同的测评方式。

3.测评方式建议

“开源文化与开源项目”部分主要介绍了开源硬件的概念、特点、价值及发展历程，让学生了解开源文化的价值。这部分既可以采用习题测试的方式，如写出开源硬件的特征，也可以让学生通过演示文稿、思维导图、短视频等多种形式汇报或介绍开源文化的价值与前景等，还可以组织学生就某些话题如开源文化与保护知识产权是否矛盾、开源是否降低了安全性等展开辩论，让学生对相关知识的理解更加深入。在学生发表观点的过程中，教师可以对学生对相关内容的理解与掌握程度进行评价。

“开源硬件项目流程”部分旨在让学生了解一个开源项目从创意诞生、分析论证到方案设计、制作实施、测试评价的过程，并能够利用流程来进行开源硬件作品的设计。在学习过程中，建议首先对真实项目案例进行分析，让学生了解一个项目的实施流程，以及每个环节的具体内容、价值和意义；然后以小组为单位，选取一个身边的真实问题，撰写一份应用开源硬件解决该问题的项目规划书，其中包括项目背景、可行性分析、人员分工、实施计划等内容；最后让每组学生展示、介绍自己的项目规划，并进行组间的提问与答辩，以此来发现项目设计流程中存在的问题，了解学生是否了解了项目开发流程，并能够应用它来完成项目设计与规划。

“开源硬件项目开发基础”部分旨在让学生掌握开源硬件中常见硬件设备的功能及使用方法，以及如何编写程序对硬件进行控制，以实现相关功能，并能够利用开源硬件设备实现简单项目。本单元可以通过设计不同的任务来检测学生对知识与技能的掌握程度，如选取恰当的设备制作一个温湿度检测仪，设计制作一个能根据光线强弱自动调节亮度的台灯等。在测评时，可以针对作品是否解决了该任务中提出的问题，解决问题的成本、效率等进行评价。评价内容如表2所示。

“开源硬件项目开发实践”内容是前面所学知识的综合应用，也是学习开源硬件项目设计的落脚点。与“开源硬件项目开发实践”部分中要求学生完成单一任务或简单项目相比，本部分要完成的项目复杂度有所提升，旨在让学生发现与分析学习、生活中的真实问题，设计问题解决方案，并使用开源硬件制作相关作品来解决问题。这部分既要求在每个环节对学生进行评价，也需要对最终作品进行评价。

前期阶段，可以通过让学生撰写包含项目研究背景、项目实施计划与分工、项目所需设备与资源、项目实施进度表等内容的计划书，然后按照计划书实施。通过项目实施进度表进行自查，教师也可定期组织学生进行汇报，通过项目实施进度发现项目实施过程中遇到的问题，思考解决方案，通过这样的方式对学生在项目实施过程中的表现进行测评。

同时，需要对最终完成的作品进行评价。可以通过小组汇报、作品介绍与演示、组间交换作品进行试用等多种方式进行。对作品的评价要科学、客观，既要关注作品的功能是否得以实现，又要关注该作品是否解决了在項目初期提出的相关问题，具体评价维度如表3所示。

开源硬件项目设计包括选题、计划制订、人员分工、进度管理、设计与实施、测试、展示等多个环节，很多时候需要通过小组合作的方式开展。小组成员在完成项目的过程中会有分工与合作，如有人主要负责功能设计，有人主要负责硬件搭建，有人主要负责编写程序，有人主要负责演示汇报等。可以将对作品的评价作为小组的整体分数，让学生体会到合作的意义。同时，对每位学生设计个人分数，通过自评和小组成员互评的方式进行，评价维度如态度、项目参与度、贡献度、自己负责部分的完成效果等。评价的过程不仅是对整个项目实施过程的回顾，还可以让学生感受到自己在项目实施过程中的参与度，促进每个学生积极参与并发现自身价值。

总之，“开源硬件项目设计”模块既要包含能够体现学业水平的测评内容，又要注重对学生在实践过程中综合素养提升的测评，提高学生利用开源硬件思想、知识与技术解决实际问题的能力。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]李维明.软硬兼施，开源创新——开源硬件项目设计模块的教学策略[J].中国信息技术教育，2022，397（22）：12-14.

[3]熊雪亭.高中信息技术“三维设计与创意”模块教学测评建议[J].中国信息技术教育，2022，395（20）：25-27.