Arduino开源硬件项目在高中真题技术《控制与设计》教学中的应用初探.pdf

Arduino开源硬件工程在高中通用技术?控制与设计?教学中的应用初探

摘要：目前我国信息技术的高速开展，教育信息化设备更新换代极快，但高中的通用技术教

学却无法及时地跟上时代的步伐，存在着诸多问题。为实现与信息化时代接轨的目标，改善

国内通用技教学学科现状。提出将Arduino开源硬件应用到高中通用技术课程中?控制与设

计?模块的课堂教学之中，依托课堂教学实践情况进行研究和探索，明确当前高中通用技术

课程中存在主要问题，了解Arduino开源硬件在改善通用技术学科教学现状方面的效用性，

寻求教学方法和教学内容改进方向，以此来优化高中通用技术课程环节，完善教学方法，到

达提升学生实践能力和综合能力，引导其综合开展的目标。

关键词：Arduino开源硬件;高中通用技术;实践能力

普通高中通用技术课程是教育部规定的高中生必修课程。?普通高中通用技术课程标准?非常

注重对学生必备学科核心素养的培养，实践应用教学体系非常重要。在高中通用技术?控制

与设计?模块的课堂上开展Arduino开源硬件工程的实践教学，作为教学内容的一个创新和

扩充，同时会对实践教学过程中存在的问题进行总结，以此来探索教学方法和教学内容改进

的方向和方法，以到达完善课堂教学方法，拓宽教学思路，以更加创新高效的教学方法，促

进学生创造能力、实践能力和学科综合素养的提高。

一、国内高中通用技术学科教学现状

目前我国信息技术高速开展，信息化教学资源也日益丰富，然而当前高中通用技术课程教学

开展却比较缓慢，且存在着学生对课程重视度不高、教学设备严重缺乏、教师教学手段创新

度缺乏等方面的问题。

〔一〕学生对课程重视度不高

在课程任务较重、压力较大的高中时期，为了应对即将来临的高考，学生大多将大局部时间

和精力都投入到理化生、政史地等课程的学习上，对通用技术“〞这门课程的定义还只是并

不重要的选修课，思想意识上并不重视，因此课堂反响情况并不好，教学质量普遍较低。

〔二〕教学设备严重缺乏

通用技术一直以来都是一门以实践教学为主的学科，有大量的动手实践操作内容，然而现在

大多数学校或因为对此学科重视程度不够或受资金限制投入到通用技术教学实践方面的经

费和课程设备、器材都严重缺乏，导致学生缺乏动手实践的时机，只能通过教师的讲解了解

一些课程相关的理论知识。没有实物参考的课程说服力严重下降，趣味性也大打折扣，学生

对本课程的理解因此也不够深入，课程的价值无法得到很好的表达。

〔三〕教师教学手段创新度严重缺乏，学生学习兴趣不高

教师在课堂上往往只重视对书本中知识点的解读和讲解或课本中根本实践操作技术的演示，

而不注重与学生的互动和对教材中知识的拓展;并且教师对课堂中教学环节的设计创新性也

严重缺乏，做不到以学生为主体展开课堂教学，了解学生诉求迎合学生爱好，导致学生对通

用技术课程学习不感兴趣，学习积极性也明显下降。

二、Arduino开源硬件特点概述

Arduino是一个基于软件与硬件开发的开源平台，具有操作指令少、编程方法简单、易于输

入、接口协议开放、学习者无需了解其硬件结构、教学资源丰富等特点，这为高中通用技术

课程开展提供了一个很好的平台，对学生进行开源硬件工程学习和自学都很有帮助。Arduino

日常较多应用于智能互动产品的开发，这是目前高中学生比较感兴趣的领域，引入教学实践

中会更受学生欢迎。此外，中学科学课程中教师常用Arduino开源硬件為学生进行课堂展示，

因此Arduino开源硬件目前也成为STEM教育实践的有效载体之一。Arduino开源硬件还可以

用其编程语言编写相关的通信协议，并可以与各种网卡、蓝牙和WiFi模块进行通信，通过

网页或移动应用程序对远程设备进行监控。根据这一特点，教师可以通过多种操作途径，利

用富有趣味性的软硬件操作实验向学生展示Arduino硬件的应用方法，有效解决因为算法和

程序设计枯燥无味、程序设计难学而导致的学生产生厌恶学习情绪的问题，通过将Arduino

开源硬件应用到教学实践过程中，可以让学生真正对通用技术学习产生兴趣，也有助于学生

在学习中获得快乐。

Arduino开源硬件平台在设计该硬件之初就将其与不同的外设进行交互作为最重要的设计理

念和最需要考虑的问题，Arduino开源硬件在与目前常用的电子元件诸如：传感器、LED或

者其他的控制元件等连接的时候，几乎不需要增加支持电路，即使没有电子电路知识根底的

学生也可以轻松使用它。除此之外Arduino开源平台还降低了学习算法、编程代码等学习的

门槛，使Arduino开源