基于Arduino硬件开发平台的高中通用技术课堂教学研究

摘 要：随着科技的发展，电子技术和自动化技术被广泛应用，通用技术课程的教学也需要与时俱进。Arduino作为一种开源的电子原型平台，为通用技术课堂教学提供了新的活力和可能性。通过实践操作和项目设计，学生能够将所学知识应用于实际，培养创新能力和解决问题的能力。同时Arduino的开源特性也鼓励学生自主学习和分享经验，促进交流合作。

关键词：Arduino硬件开发平台 Mixly软件开发平台 通用技术

通用技术课程是一门技术类课程，高中阶段的必修课是技术与设计1和技术与设计2。我们的目标是通过通用技术课程的学习，使学生进一步接触技术教育，学会一些简单的、通用的基础技术性知识，进而养成积极、负责、安全的使用技术的习惯，提升学生的技术素养。目前，高中通用技术课程在培养学生的实际操作能力和创新精神方面面临一些挑战。传统教学模式可能难以激发学生的兴趣，因此需要教师寻找更具吸引力和实用性的教学方法和教学平台。

Arduino是一种开源的电子平台，可用于连接传感器、执行器以及各种其他电子设备。在高中通用技术课堂上，Arduino的应用可以帮助学生了解电子工程和编程的基础知识，提高他们的创新能力和实践能力。以下是一些常见的课堂应用。

一、基础编程教育

Arduino提供了简单易用的编程语言，使得学生可以快速入门。通过编写Arduino程序，学生可以控制硬件，实现各种有趣的功能，如闪烁的LED、智能家居控制等。这不仅提高了他们的编程能力，还让他们更好地理解编程在现实生活中的应用。另外，和Arduino硬件开发平台配合使用的Mixly软件开发平台让编程更加方便快捷。Mixly是一款基于Blockly的开源图形化编程工具，旨在为初学者提供易于理解的代码逻辑和易于操作的设计理念，可以帮助中小学生进行硬件编程和智能创作。它与Blockly拥有相似的图形化编程方式，使用者无须懂得复杂的编程语言就可以完成一系列的操作，比如添加传感器、控制执行器等硬件设备的运行，实现对物联网设备等自动化项目的简单搭建。这也让学生能够更快地完成课堂中的小任务，并在这一过程中收获成长和快乐。

二、硬件控制项目

Arduino可以与各种电子元件（如LED、LCD、电机等）连接，让学生能够控制这些设备。以下是一些常见的Arduino硬件控制项目。

（1）LED闪烁：这是Arduino入门级别的项目。你可以将LED连接到Arduino的数字引脚，并通过编程控制LED的闪烁。

（2）光敏传感器：Arduino可以与光敏传感器配合使用，通过控制LED的亮度和颜色来改变环境的光线强度。

（3）温度和湿度传感器：Arduino可以与温度和湿度传感器配合使用，通过编程将数据记录并显示出来。

（4）红外遥控系统：Arduino可以用来控制红外LED和接收器，制作红外遥控系统。

（5）蜂鸣器报警器：你可以将蜂鸣器连接到Arduino，并通过编程使其发出声音，可作为报警器使用。

（6）电机控制：Arduino可以用来控制各种类型的电机，如直流电机、步进电机或伺服电机。

（7）RFID阅读器：Arduino可以与RFID阅读器配合使用，用于读取和识别RFID标签。

（8）伺服机器人：Arduino可以与伺服电机配合使用，制作伺服机器人，例如跟随物体的机器人。

（9）摄像头控制：Arduino可以与网络摄像头配合使用，通过编程控制摄像头的角度、亮度等参数。

（10）音频播放和控制：Arduino可以用来控制音频设备，如扬声器、耳机等。

三、硬件整合

Arduino硬件整合是指将Arduino开发板与其他硬件组件或外部设备进行有效集成和连接的过程。这种整合可以实现各种应用，从简单的传感器监测到复杂的自动化系统。Arduino提供了丰富的库和功能，可以轻松地将不同的硬件设备连接起来。学生可以通过Arduino将各种传感器和执行器整合在一起，形成一个完整的系统，如智能小车、智能家居系统等。这不仅可以提高学生的动手能力，还能让他们学习如何将不同的硬件设备整合在一起。

通过对高中通用技术课堂的现状进行分析，我们认识到，需要改进教学模式以提高学生的参与度和兴趣。基于Arduino硬件开发平台的教学方法有望成为解决方案之一，激发学生对通用技术的热情并培养其创造力和解决问题的能力。总的来说，Arduino在通用技术课堂的应用可以帮助学生更好地理解和掌握电子技术和编程知识，提高他们的动手能力和创新能力。通过参与Arduino项目，学生可以更好地理解开源文化的价值和意义，为未来的科技特长发展打下坚实的基础，也极大地提升了学生的技术素养。

参考文献

[1]刘英.多媒体技术与虚拟现实[M].武汉：武汉大学出版社，2021.

[2]段兆兵，刘兰.为适合学生而教——教学适合学生的依据与策略[J].徐州工程学院学报（社会科学版），2014（1）.