高中开源硬件项目设计教学实践研究

许淼淼

摘要：随着经济全球化的成熟稳定，多元化的文化模式也在各个行业领域中出现。信息技术教育教学也逐渐从纸上谈兵的空谈模式进入了实际硬件组装技能的掌握。高中信息技术学科实现了从空谈基础计算机理论知识与硬件设备到关注高中孩子数字化创新能力的培养，激发学生的创新意识和跨学科解决问题的能力。本文针对高中开源硬件教学改革为切入点，全方位研究开源硬件教育课程的重要作用以及这一教育课程改革的目的所在。

关键词：高中；信息技术教育；开源硬件；创新

2017年版普通高中课程方案中，信息技术和通用技术课程结构方面增加了“开源硬件项目设计”选修模块内容，为学生提供了一个技术与设计的应用性学习窗口。^【1】通过这一教学课程的拓展与改革，高中学生对于计算机学科的兴趣与动手能力得到了更加稳固的锻炼。

1. 开源硬件的特点

开源硬件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。^【2】由于这一硬件技术在日新月异的科技面前所迈出的跨越性进步，为高中计算机信息课程的更加专业化提供了设备基础，是对高中学生专业能力和兴趣培养的极好的平台。

开源硬件还主要与现在人工智能的各种高端设备联系在一起，因而，这一新型技术成为目前高中年龄段的青少年极为感兴趣的一个热门领域，国家教育部也及时的调查更新每一年龄段学生与时俱进的兴趣爱好，由此改革引入的开源硬件项目教学也是极为具有现代性意义的。教师通过多种操作途径，利用富有趣味性的软硬件操作实验向学生展示开源硬件的应用方法，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。^【3】真正做到将新教学内容引入教学实践的基础上，让学生对计算机专业的技术通信问题产生浓厚的兴趣，也有助于帮助高中学生在大学报考专业之时提供兴趣借鉴。

2. 开源硬件项目在高中设计教学实践中存在的困扰

开源硬件项目教学课程主要是通过开源硬件开发平台来进行的各种硬件设施体验。通过引用高中学生为主要体验者，联想和解决社会实际生活中遇到的各种人工智能问题。新版《普通高中信息技术课程标准》明确指出：“将开源硬件项目设计模块纳入高中信息技术课程标准选择性必修课中，学生要利用简单的数字化工具开展协作学习，完成作品的设计与创造，形成个性化作品，培养利用信息技术解决问题和创新设计的意识与能力。” ^【4】这是对于高中开源硬件项目设计问题的完美理想化建构理念。但在实际的教学执行过程中，该项目教学存在诸多的实际困扰。

开源硬件项目设计教学实践的课程目标不单单是激发高中青少年的学习兴趣和理论实践能力。课程引入的更大一部分原因是希望在课堂中教育教学的实际问题能真正被带入社会实际问题之中并加以解决。但开源硬件课程的设计教学实践在信息技术课堂中的成果并不显著，学生面对老师讲解的核心素养问题并不能完全理解，因而导致设计的不合理与非实用性问题比较突出。另一方面，受课堂传统教学模式的束缚，教师对于基础理论知识的讲解过于繁琐，很多教师不能贴合青少年实际学习性格与学习兴趣合理安排信息技术课堂。这些信息技术课程的老师与引入与时俱进的开源硬件项目设计创新有极大的背离性，这也是现在高中开源硬件项目课程教育未能很好的发展的困扰难题。

3. 高中开源硬件项目设计教学实践课程的思考

开源硬件项目课程是指新课程开发中引入的应时性创新课程，力图通过这一平台使计算机信息技术这一课程的理论知识更加充实有效化，因而这一新增模块的教学内容无论如何创新、改革课程秩序，都必须尽可能贴合课程教学大纲提出的素质教育核心。在上文中提到高中开源硬件项目设计教学实践课程中有很多已经存在的现实性困扰。教师教学方式过于陈旧这一问题可以通过对于计算机信息技术教育课程的整体性培训得到解决，在系统性的学习培训之后，老师的授课方式可以得到很好的改善。但关于学生的接受能力这一方面则需因人而异，信息技术教育这一课程本来就隶属于选修科目的学习范围，开源硬件平台虽与以往的代码系统相较已经有了相当程度的简化，但数字化的教学内容总而言之是较为晦涩难懂的学科知识，一些对理科知识的思维能力相对较弱的高中同学可能只会被开源硬件项目的人工智能各种合作关联羡慕不已，在面对实际的教学课程实践知识则态度截然不同。因而，高中开源硬件项目设计教学实践内容必须使高中同学对数字化技术产生亲近感、敏锐感、理性思维与热爱精神，才能做到利用开源硬件课程解决实际生活问题的教学目的。

结语

社会的进步发展对人才的培育提出了新的要求，人工智能科学技术从高中开始便纳入了教育行列。因此，在基于学校之前培育的计算机软件学习的基础之上，对于硬件平台的开发是极为重要的学习探索尝试。本文主要的侧重点就在于系统普及介绍开源硬件平台的特点及其与当代高中生的文化素养，并对现阶段高中开源硬件课程的项目设计产生的不足之处做了系统的全方位分析，提高学科知识与研究问题之间的契合度，使高中教育事业更加蒸蒸日上。

参考文献

[1]王振强,洪亮. 高中开源硬件技术教学实践与思考——以基于Arduino的智能音箱项目教学为例[J]. 中国信息技术教育,2018(18):45-47.

[2] 洪亮. Arduino开源硬件项目在高中通用技术《控制与设计》教学中的应用初探[J].教育技术，2020，（15）.164-165.

[3]中华人民共和国教育部.普通高中信息技术课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.