江苏省常州市北郊高级中学 蔡 国

当前，提倡培养学生核心素养的创新教育已成为重要的教育方式。Arduino 课程为培养学生实践创新素养提供了一个技术与设计的应用性学习平台。Arduino 课程设计与开发应以培养学生的实践创新素养为核心目标，引导学生自主探究、合作学习，使学生更加全面、个性化地学习。

一、学习情境创设

创设真实的学习情境，引发学生积极思考，激发思维的碰撞，让学生在已有认知和经验的基础上自主建构知识，在解决问题的过程中不断丰富自己的知识与技能。

二、学习内容选择

课程内容以模块化的形式呈现，由简到难，主要包括Arduino 基础、Mixly 编程、闪烁LED、智能小夜灯、红外防盗报警、智能温湿度检测等，通过开源硬件实现对传感器的控制，引导学生发现问题、分析问题、解决问题。

三、确定课程教学目标

从三维目标和核心素养培养层面确定课程教学目标：（1）激发学生兴趣，经历智能化装置设计的过程，能提出符合设计原则且有一定创新性的构思方案，培养学生的技术意识、工程思维和创新设计能力。（2）经历程序设计的过程，能使用Mixly 编程，尝试多种智能化应用方案，培养学生的信息意识和计算思维。（3）经历智能化装置电路搭建的过程，熟悉Arduino 主控板、面包板和传感器、LED 和蜂鸣器等传感器使用，培养学生的物化能力和实践创新素养，促进学生全面且个性化地发展。

四、学习方法选择

实施项目式学习，让学生了解、体验、领悟Arduino 的运作机制，掌握LED、传感器、面包板基本电路连接等知识，逐步熟悉变量、循环语句等程序编程的规律。

五、教学过程分析

下面以“基于Arduino 的智能化应用”一课为例，介绍课程教学过程。

环节一：创设情境。教师引导：学校网络核心机房是学校服务器设备和网络管理保障的重要场所，环境温湿度变化导致电子设备失灵。请大家思考如何制作一个简易的温湿度检测及报警装置。学生认真听讲，积极思考，回答问题。设计意图：创设真实的问题情境，激发学生兴趣，让学生发现技术问题的重要性，思考技术在案例中需要的器材和基本技术应用原理，培养学生的信息意识和技术意识。

环节二：分析思考。教师按照3 人小组分工，结合下发的导学任务单材料，讨论设计实现智慧环境检测系统，可以画出设计草图，确定本小组的创意设计。学生小组合作，画出设计草图。设计意图：学生通过小组合作，思考、讨论、交流小组的设计方案，提出符合设计原则且有一定创造性的构思方案，培养学生的工程思维和创新设计能力。

环节三：动手实践。任务一：点亮一盏小灯。教师演示Arduino 主控板、面包板和LED 连接及调试。学生分组连接电路、编译程序、调试，初步实现自己的创意。教师巡视指导，加强电路连接、程序编写、调试指导，引导学生动手实践。设计意图：在项目作品制作过程中，通过观察、实验等方法，学生通过Arduino 主控板和LED 闪烁灯的制作，初步完成技术的掌握和使用。任务二：动手实践温湿度检测。教师演示温湿度检测装置。学生分组连接电路、编译程序、调试。教师巡查指导。设计意图：将创意由思路设计变成现实模型，以此培养学生的计算思维和动手实践能力。

环节四：分享交流。教师组织各小组展示、介绍项目创作，学生推荐代表展示。教师对各小组进行评价，包括创意思路、流程图、系统搭建、元器件使用、程序编译，尤其是使用到的相关编程语句。设计意图：激发学生小组的荣誉感和归属感，强化小组合作的意识。同时结合项目创作过程的介绍，为学生知识构建提供认知来源。

环节五：知识构建。教师引导学生分析、归纳智能温湿度检测的实施步骤、技术应用。学生积极思考，进行归纳。设计意图：引导学生对项目创意、途径、方法进行内化，完成知识的建构，进一步培养学生的工程思维。

环节六：拓展提升。教师提问：如何实现报警？引导学生分析、改进，如增加蜂鸣器、手机短信通知等方式。学生在原来的基础上继续完善作品或者进行新的探究。设计意图：完善作品，进一步培养学生的技术设计和物化能力。

环节七：总结归纳。教师提问：通过本节课的学习，请问你有了哪些收获？师生提炼、总结本节课的重难点。设计意图：引导学生总结、归纳本节课的基本知识和技术应用。

六、教学评价

课程教学评价以表现性评价为主，主要包括创意设计、研究过程和成果交流等，鼓励学生发挥想象，不断完善项目，注重学生实践创新能力的培养。