例談開源硬件項目在高中編程教學(xué)中的應(yīng)用與實踐

1、PAGE PAGE - 4 -例談開源硬件項目在高中編程教學(xué)中的應(yīng)用與實踐摘要：作者將Python教學(xué)的知識點融合到一個個Arduino開源硬件真情實景的項目設(shè)計之中，寓教于樂，使學(xué)生在Python編程學(xué)習(xí)中經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、分解問題、轉(zhuǎn)化問題、解決問題、總結(jié)問題的全過程，以期能夠全面提升學(xué)生解決問題的能力。關(guān)鍵詞：Python編程;開源硬件;項目教學(xué)中圖分類號：TP309文獻標(biāo)識碼：A論文編號：1674-2117（2022）08-0046-022022年，教育部公布的普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）正式將“開源硬件項”劃入新課標(biāo)。從課時上看，開源硬件所占課時并不多，但這些開源硬

2、件項目有益于培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新的能力，并提升其對編程的興趣。開源硬件在編程學(xué)習(xí)中的優(yōu)勢第一，能夠降低學(xué)生理解Python相關(guān)知識的難度，同時為學(xué)生的編程提供更為廣闊的應(yīng)用場景。第二，其作為項目教學(xué)的載體平臺，讓學(xué)習(xí)在活動、實踐、項目中真實發(fā)生。第三，將傳統(tǒng)編程的知識點呈現(xiàn)變?yōu)橹庇^的生活化應(yīng)用，調(diào)動學(xué)生多感官參與學(xué)習(xí)，深化對編程技能與思維的理解。在課堂中引入開源硬件以開源電子鬧鐘項目為例1.確定項目探究的主題鬧鐘是學(xué)生十分熟悉的電子產(chǎn)品，筆者在課堂上展示了一款借助開源硬件設(shè)計的插卡式創(chuàng)意鬧鐘，經(jīng)過頭腦風(fēng)暴后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)這款開源電子鬧鐘稍加改造就可以用做聽力播放器、門鈴、語音提示器

3、等，用途相當(dāng)廣泛。鬧鐘的工作原理學(xué)生都清楚，但深入分析鬧鐘的工作機制卻不容易，因此筆者將創(chuàng)意鬧鐘項目作為學(xué)習(xí)內(nèi)容。在這個過程中，學(xué)生既可以系統(tǒng)學(xué)習(xí)到鬧鐘的原理知識，又能夠接觸開源軟件平臺的軟、硬件。2.組建鬧鐘項目小組教學(xué)采用項目小組的學(xué)習(xí)模式，以項目小組為單位制作鬧鐘項目，全班共分10組，每組4人。項目小組是在學(xué)生自由組合的基礎(chǔ)上組成，并且明確小組每個成員的分工。3.制訂項目探究方案，確定步驟先確定總體方案，如下頁圖1所示。根據(jù)方案確定設(shè)計步驟：創(chuàng)意方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、電子線路連接、編寫程序作品、作品調(diào)試。4.實施項目在項目驅(qū)動下，各小組展開準(zhǔn)備工作。在整個項目式教學(xué)中，教師將花費更多的時間

4、思考如何啟發(fā)學(xué)生、如何調(diào)動學(xué)生的積極性、如何幫助小組調(diào)整項目方案、如何管理小組等問題。根據(jù)方案，確定線路連接。編寫項目程序。項目關(guān)鍵點在于Python程序的編寫，筆者給出了基本參考程序（如下頁圖2）。學(xué)生在此基礎(chǔ)上先完成基礎(chǔ)部分，然后各個小組再自行創(chuàng)意設(shè)計。5.項目展示與評價在鬧鐘項目中，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下探究項目、設(shè)計作品并展示成果，這樣做充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體作用，既能及時反饋學(xué)習(xí)效果，強化學(xué)生對所學(xué)知識的理解，也能培養(yǎng)學(xué)生溝通交流的能力。因此，在評價時，教師除了根據(jù)作品的結(jié)果進行評判，還需要對學(xué)生在項目小組中的表現(xiàn)提出建議。開源硬件項目教學(xué)的幾點體會1.探究鬧鐘工作的機制和原理教學(xué)中，學(xué)生

5、雖然按照方案將作品線路連接好并組裝完成，但發(fā)現(xiàn)鬧鐘不能工作。這時，教師引導(dǎo)學(xué)生思考其中的原因是什么，進而引出Python編程的作用和意義。2.借助Python編程將鬧鐘各控制單元有機整合引導(dǎo)學(xué)生分析傳統(tǒng)鬧鐘控制方式的技術(shù)原理，并對比利用開源硬件Arduino的控制和管理方式，通過鬧鐘中斷以后下次能接著播放，說明通過Python編程可以幫助記錄斷點的功能。3.開源硬件鬧鐘的各項功能與Python編程的關(guān)系引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計鬧鐘的控制方式，如手勢控制、定時控制、人體感應(yīng)控制等，并分析這些控制方式的工作原理，同時揭示這些功能的本質(zhì)是Python編程對傳感器數(shù)據(jù)進行處理、分析、加工的結(jié)果，進而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的目的。結(jié)束語開源硬件編程教學(xué)實踐面向核心素養(yǎng)和學(xué)生未來發(fā)展，通過項目實踐，學(xué)生會認(rèn)識到在信息技術(shù)課上學(xué)到的知識是有價值的，進而提高學(xué)習(xí)信息技術(shù)的興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力。參考文獻：1王明志.淺議中小學(xué)信息技術(shù)教育課程改革J.新課程（上），2022（