秦维超 戴晓芬 林松娟

摘要：作者将Python教学的知识点融合到一个个Arduino开源硬件真情实景的项目设计之中，寓教于乐，使学生在Python编程学习中经历发现问题、分析问题、分解问题、转化问题、解决问题、总结问题的全过程，以期能够全面提升学生解决问题的能力。

关键词：Python编程;开源硬件;项目教学

中图分类号：TP309  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2022）08-0046-02

2018年，教育部公布的《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》正式将“开源硬件项”划入新课标。从课时上看，开源硬件所占课时并不多，但这些开源硬件项目有益于培养学生的综合实践能力，激发学生创新的能力，并提升其对编程的兴趣。

● 开源硬件在编程学习中的优势

第一，能够降低学生理解Python相关知识的难度，同时为学生的编程提供更为广阔的应用场景。

第二，其作为项目教学的载体平台，让学习在活动、实践、项目中真实发生。

第三，将传统编程的知识点呈现变为直观的生活化应用，调动学生多感官参与学习，深化对编程技能与思维的理解。

● 在课堂中引入开源硬件——以开源电子闹钟项目为例

1.确定项目探究的主题

闹钟是学生十分熟悉的电子产品，笔者在课堂上展示了一款借助开源硬件设计的插卡式创意闹钟，经过头脑风暴后，学生发现这款开源电子闹钟稍加改造就可以用做听力播放器、门铃、语音提示器等，用途相当广泛。闹钟的工作原理学生都清楚，但深入分析闹钟的工作机制却不容易，因此笔者将创意闹钟项目作为学习内容。在这个过程中，学生既可以系统学习到闹钟的原理知识，又能够接触开源软件平台的软、硬件。

2.组建闹钟项目小组

教学采用项目小组的学习模式，以项目小组为单位制作闹钟项目，全班共分10组，每组4人。项目小组是在学生自由组合的基础上组成，并且明确小组每个成员的分工。

3.制订项目探究方案，确定步骤

①先确定总体方案，如下页图1所示。②根据方案确定设计步骤：创意方案设计、结构设计、电子线路连接、编写程序作品、作品调试。

4.实施项目

①在项目驱动下，各小组展开准备工作。在整个项目式教学中，教师将花费更多的时间思考如何启发学生、如何调动学生的积极性、如何帮助小组调整项目方案、如何管理小组等问题。②根据方案，确定线路连接。③编写项目程序。项目关键点在于Python程序的编写，笔者给出了基本参考程序（如下页图2）。学生在此基础上先完成基础部分，然后各个小组再自行创意设计。

5.项目展示与评价

在闹钟项目中，学生在教师的引导下探究项目、设计作品并展示成果，这样做充分体现了学生的主体作用，既能及时反馈学习效果，强化学生对所学知识的理解，也能培养学生沟通交流的能力。因此，在评价时，教师除了根据作品的结果进行评判，还需要对学生在项目小组中的表现提出建议。

● 开源硬件项目教学的几点体会

1.探究闹钟工作的机制和原理

教学中，学生虽然按照方案将作品线路连接好并组装完成，但发现闹钟不能工作。这时，教师引导学生思考其中的原因是什么，进而引出Python编程的作用和意义。

2.借助Python编程将闹钟各控制单元有机整合

引导学生分析传统闹钟控制方式的技术原理，并对比利用开源硬件Arduino的控制和管理方式，通过闹钟中断以后下次能接着播放，说明通过Python编程可以帮助记录断点的功能。

3.开源硬件闹钟的各项功能与Python编程的关系

引导学生创新设计闹钟的控制方式，如手势控制、定时控制、人体感应控制等，并分析这些控制方式的工作原理，同时揭示这些功能的本质是Python编程对传感器数据进行处理、分析、加工的结果，进而达到培养学生创新思维的目的。

● 结束语

开源硬件编程教学实践面向核心素养和学生未来发展，通过项目实践，学生会认识到在信息技术课上学到的知识是有价值的，进而提高学习信息技术的兴趣，培养创新精神和实践能力。

参考文献：

[1]王明志.浅议中小学信息技術教育课程改革[J].新课程（上），2014（02）：173.

[2]林众.在信息技术课程建设中注重培养学生创新能力[J].电化教育研究，2011（11）.

[3]李艺，朱彩兰.信息技术课程与教学[M].北京：高等教育出版社，2010.