林俊桂

摘 要：以Arduino為核心的開源硬件開發(fā)課程成為中學(xué)創(chuàng)客教育的基本課程，但場地、課時(shí)、專業(yè)教師數(shù)量等因素制約了該課程的大班教學(xué)。通過與信息技術(shù)課融合，更改教學(xué)內(nèi)容、評價(jià)模式，可以有效地解決大班普及性問題。

關(guān)鍵詞：Arduino課程；大班教學(xué)；問題；對策建議

近年來，創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)在全球蓬勃發(fā)展。在我國，隨著政府的政策支持，各地涌現(xiàn)了大批的創(chuàng)客和創(chuàng)客空間。同時(shí)，創(chuàng)客教育迅速走進(jìn)了中學(xué)的校園。Arduino是一款面向非專業(yè)人士的開源硬件，其價(jià)格低廉，開放源代碼，程序開發(fā)門檻低，配套模塊眾多，已成為創(chuàng)客開發(fā)作品的首選平臺。所以，在中學(xué)的創(chuàng)客教學(xué)活動(dòng)中，以Arduino為核心的開源硬件開發(fā)課程（以下簡稱Arduino課程），成為一門事實(shí)上的創(chuàng)客必修課。

然而在現(xiàn)階段，中學(xué)的Arduino課程大多選擇創(chuàng)客空間作為教學(xué)場所，以興趣小組的形式開展教學(xué)，最終目的是制作各種創(chuàng)客作品用來參加競賽，受益的是少數(shù)學(xué)生。如果能夠把Arduino課程設(shè)置為大班教學(xué)，作為普及性的校本課程，讓所有學(xué)生都有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)，可以使更多的學(xué)生了解創(chuàng)客文化，學(xué)習(xí)開源硬件技術(shù)，提升他們的解決問題能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力。

一、Arduino課程大班教學(xué)的主要問題

1.所謂大班，一般是指學(xué)生數(shù)量超過50人的教學(xué)班級[1]，以此為標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在普通高中，普遍班級都是大班。而中學(xué)里的創(chuàng)客空間一般場地面積較小，據(jù)調(diào)查，70%以上都是80平方米以下，這樣的空間在擺放了各種設(shè)備、工具后，只能以興趣小組為單位來組織學(xué)習(xí)，相關(guān)軟硬件的配置最多能支持20～30個(gè)學(xué)生同時(shí)上課，空間和設(shè)備都無法滿足大班教學(xué)。

2.現(xiàn)有的Arduino課程，都是以制作創(chuàng)客作品、參加競賽為最終目標(biāo)，教學(xué)過程中若使用C語言作為編程工具，需學(xué)生具備編程基礎(chǔ)；若使用到傳感器，電機(jī)等電子器材，涉及超出高中學(xué)生知識范圍的電子學(xué)知識，需要學(xué)生具有接線，焊接，切割等技能。這些特點(diǎn)使這門課程的內(nèi)容多，難度大，學(xué)生入門門檻高；另一方面，普通高中學(xué)生，面臨高考任務(wù)，無法騰出足夠的時(shí)間和精力來學(xué)習(xí)它。最終，只有少數(shù)拔尖的學(xué)生能參與課程學(xué)習(xí)。

3.開設(shè)Arduino課程，教師不僅需要有程序設(shè)計(jì)知識，也需要有電子學(xué)知識，對教師的要求較高。據(jù)調(diào)查，超過55%開展創(chuàng)客教學(xué)的學(xué)校只有1～2兩位創(chuàng)客教師，顯然，僅有少數(shù)創(chuàng)客教師無法開展Arduino大班教學(xué)。

4.傳統(tǒng)的中學(xué)課程是“階梯型”的，課程統(tǒng)一、有規(guī)范的學(xué)習(xí)步調(diào)，以作業(yè)和考試成績作為學(xué)生學(xué)習(xí)行為的評價(jià)；現(xiàn)有的Arduino課程以競賽為目標(biāo)，以競賽成績的好壞為評價(jià)。這兩種學(xué)習(xí)評價(jià)不適合普及性的校本課程。

二、解決問題的對策建議

把Arduino課程與現(xiàn)有高中信息技術(shù)課程相結(jié)合，作為信息技術(shù)校本課程的一部分，通過對現(xiàn)有信息技術(shù)課室進(jìn)行改造，對信息技術(shù)教師進(jìn)行培訓(xùn)等措施，來解決Arduino大班化教學(xué)的問題，具體方法包括以下幾個(gè)方面：

1.普通高中，都配備有可供學(xué)生上機(jī)操作的電腦室，人機(jī)比例基本能達(dá)到1∶1，在此基礎(chǔ)上，配備可供學(xué)生使用的Arduino的軟硬件，即可滿足Arduino課程教學(xué)的需要。以60人的班級為標(biāo)準(zhǔn)，給每兩位學(xué)生配備一套實(shí)驗(yàn)器材，每套500元，只需投入30000元左右，即可把原有電腦室改造成一個(gè)Arduino課程的教學(xué)場所。

2.作為普及性的課程，無需以競賽為目標(biāo)，而是以了解、體驗(yàn)、制作簡單的作品為教學(xué)目標(biāo)。例如，我們在教學(xué)實(shí)踐過程中，設(shè)定了以下的教學(xué)目標(biāo)：“通過課程，讓學(xué)生了解創(chuàng)客和開源精神，認(rèn)識Arduino的工作原理，體驗(yàn)以Arduino為核心的創(chuàng)客作品制作過程；能夠在老師的指導(dǎo)下，使用現(xiàn)有的器件，以小組為單位，完成一個(gè)作品。”在教學(xué)過程中，采用開源的ArduBlock可視化編程軟件作為Arduino編程軟件，通過“搭積木”式的編程，降低編程的難度，利用Arduino擴(kuò)展板，杜邦線和集成實(shí)驗(yàn)?zāi)K，降低接線難度，減少焊接時(shí)間。根據(jù)學(xué)生的課時(shí)少，課后沒有時(shí)間和場地繼續(xù)學(xué)習(xí)的事實(shí)，在教學(xué)設(shè)計(jì)上，盡量減少兩節(jié)課之間的知識相關(guān)性，保持每節(jié)課知識的完整性和獨(dú)立性。

3.信息技術(shù)教師，都具備一定的編程基礎(chǔ)和程序教學(xué)技能，通過對信息技術(shù)教師進(jìn)行Arduino編程、電子電路基礎(chǔ)的培訓(xùn)，完全可以勝任Arduino的普及性教學(xué)。如果能夠讓專職的創(chuàng)客教師參與到這門課程的教學(xué)中來，也可以取得更好的效果。

4.改進(jìn)評價(jià)方式，以項(xiàng)目為主，以小組團(tuán)隊(duì)課堂演示、網(wǎng)絡(luò)演示的方式來展示作品，通過教師評價(jià)、學(xué)生互評和檔案袋的方式實(shí)現(xiàn)教學(xué)評價(jià)，不僅可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也可以減輕教師工作量，降低課程評價(jià)實(shí)施的難度。

作為全新的課程，大班化開展教學(xué)確實(shí)有難度，但只要以學(xué)生的利益為出發(fā)點(diǎn)，改變思路，盤活現(xiàn)有資源，提升教師的知識和教學(xué)技能，認(rèn)真?zhèn)湔n，在高中開展Arduino的普及課程，讓更多的學(xué)生了解創(chuàng)客精神，學(xué)習(xí)和使用開源硬件，是完全能夠?qū)崿F(xiàn)的。

參考文獻(xiàn)：

[1]張煥新.山東省中小學(xué)大班額現(xiàn)狀及化解對策研究[D].山東：青島大學(xué)，2017.

[2]劉正云，鐘柏昌.我國中小學(xué)創(chuàng)客空間的現(xiàn)狀調(diào)查與分析[J].數(shù)字教育，2017（4）：62-68.

[3]陳剛，石晉陽.創(chuàng)客教育的課程觀[J].中國電化教育，2016（11）：11-17.

編輯 郝全玲