探究Arduino單片機(jī)在信息技術(shù)教育中的應(yīng)用

陸澤華

（常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 常州 213164）

0 引言

Arduino主要是指一種靈活便捷、方便操作的開(kāi)源電子原型平臺(tái)，這種設(shè)備及包含硬件實(shí)體，也集成了軟件系統(tǒng)，這一科技產(chǎn)品在二零零五年冬季被一個(gè)歐洲的專業(yè)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出來(lái)，并逐漸得到了人們的重視。Arduino的硬件部分能夠進(jìn)行電路連接，軟件部分則通過(guò)編寫相應(yīng)的代碼程序，在程序上傳到Arduino電路板之后進(jìn)行進(jìn)一步的執(zhí)行操作[1]。Arduino具有通過(guò)利用傳感器來(lái)感知周邊環(huán)境的功能，并且通過(guò)控制設(shè)備對(duì)環(huán)境進(jìn)行影響。隨著該項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，時(shí)至今日，推出了多種類型和型號(hào)的衍生控制器。

1 Arduino單片機(jī)的基本概念

Arduino單片機(jī)通過(guò)感知環(huán)境、讀取數(shù)據(jù)、模擬行為等功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光或者馬達(dá)之類的硬件設(shè)施進(jìn)行控制，其程序編輯可以通過(guò)利用Java、C語(yǔ)言等簡(jiǎn)單的基本編程語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)。Arduino單片機(jī)既可以在自身設(shè)備上進(jìn)行運(yùn)行，也能夠在其他的PC端上運(yùn)行[2]。Arduino單片機(jī)具有強(qiáng)大的智能性，將其應(yīng)用在信息技術(shù)教育當(dāng)中，可以更好的提高學(xué)生對(duì)科技的認(rèn)知，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

2 將Arduino單片機(jī)應(yīng)用在具體教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)分析

2.1 Arduino單片機(jī)具有圖形編程的功能

單片機(jī)在教學(xué)當(dāng)中的應(yīng)用在我國(guó)已經(jīng)有了一段時(shí)間，所以發(fā)展出了眾多種類的適合教學(xué)使用的單片機(jī)，但是很大一部分的單片機(jī)在編程方面都需要學(xué)生先學(xué)好代碼編寫，當(dāng)具備代碼編寫能力后，才能讓單片機(jī)進(jìn)行執(zhí)行操作，但由于代碼編寫較為復(fù)雜，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)存在困難，這無(wú)疑給單片機(jī)應(yīng)用在教學(xué)活動(dòng)中增加了難度[3]。有很多同學(xué)雖然有恨到的點(diǎn)子和想法，但受到編程能力限制，無(wú)法將自己的想法進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，這就導(dǎo)致了學(xué)生失去深入研究的機(jī)會(huì)，極大的影響了教學(xué)效果。但Arduino單片機(jī)則可以支持圖形化編程，也就是說(shuō)，學(xué)生可以不用學(xué)習(xí)復(fù)雜的代碼編輯，通過(guò)使用和操作圖形化的界面，就能編寫出自己需要的程序，這極大的降低了編程的難度，普通學(xué)生也能通過(guò)學(xué)習(xí)很快入門。并且，學(xué)生在掌握了圖形編程方式后，再學(xué)習(xí)代碼編程就會(huì)簡(jiǎn)單很多。

2.2 Arduino單片機(jī)源代碼開(kāi)放，原始設(shè)計(jì)圖便于查詢

Arduino單片機(jī)和其他單片機(jī)對(duì)比的最大優(yōu)勢(shì)就在于，源代碼是開(kāi)放的，學(xué)生可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)查找和下載，極大的方便了使用和操作，這些源代碼如同成熟的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生在進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，可以利用其作為指導(dǎo)，并對(duì)其進(jìn)行修改，在滿足自己設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，還能極大的提高效率[4]。同時(shí)，Arduino單片機(jī)的電路板也能按照需求進(jìn)行修改，所以在學(xué)生學(xué)習(xí)和研究方面，都提供了較好的條件。

2.3 Arduino單片機(jī)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)

Arduino單片機(jī)的市場(chǎng)價(jià)格相對(duì)較低，并且便于購(gòu)買，可以通過(guò)網(wǎng)店購(gòu)買相應(yīng)規(guī)格的Arduino單片機(jī)，在微處理器和控制器的選擇方面也可以使用ATMEGA8或者是ATmega128等價(jià)格低廉的產(chǎn)品，應(yīng)用效果不會(huì)受到影響。這一價(jià)格優(yōu)勢(shì)極大的提高了Arduino單片機(jī)在教學(xué)當(dāng)中應(yīng)用的可能性，特別是更加適合學(xué)生的消費(fèi)需求，所以可以進(jìn)廣泛的推廣和應(yīng)用。

2.4 Arduino單片機(jī)具有便捷的燒錄功能

Arduino單片機(jī)的燒錄程序具有極強(qiáng)的便捷性，通常情況下，通過(guò)使用USB借口進(jìn)行連接就能實(shí)現(xiàn)程序的燒錄，同時(shí)也支持ISP軟件的在線燒錄方式，還可以通過(guò)將bootloader的固件燒錄到主體當(dāng)中，并且通過(guò)串口進(jìn)行固件的更新，學(xué)生在具體操作當(dāng)中更加靈活和方便[5]。

2.5 Arduino單片機(jī)能夠創(chuàng)建獨(dú)特的模塊

學(xué)生在需要制作滿足自己研究需要的模塊式，可以通過(guò)官方提供的PCB、SCH電路圖，對(duì)原有的Arduino模塊進(jìn)行簡(jiǎn)化，從而達(dá)到自己的研究目標(biāo)。Arduino單片機(jī)能夠與各種各樣的傳感器以及單子原件進(jìn)行連接，這些傳感器包括紅外線傳感器、超聲波傳感器、可見(jiàn)光傳感器、熱敏電阻、光敏電阻、步進(jìn)電機(jī)、舵機(jī)等設(shè)備進(jìn)行集成，形成一個(gè)全新的，具有特殊功能的模塊，可以更好的實(shí)現(xiàn)研究者的目的，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中也可以更好的發(fā)揮自己的創(chuàng)造力[6]。

2.6 Arduino單片機(jī)可以構(gòu)建無(wú)線和有線的輸入設(shè)備

通過(guò)使用Arduino單片機(jī)，可以讓學(xué)生從鼠標(biāo)、鍵盤或者手柄的舒服方式中解脫出來(lái)，構(gòu)建出獨(dú)特的輸入設(shè)備，并且提高了操作效率和質(zhì)量。

3 Arduino單片機(jī)在信息技術(shù)教育中的應(yīng)用分析

3.1 有效的豐富了信息技術(shù)教育中的教學(xué)內(nèi)容

由于當(dāng)前的信息技術(shù)教學(xué)內(nèi)容較為陳舊，在應(yīng)用過(guò)程中已經(jīng)無(wú)法明顯提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將新型的科技技術(shù)應(yīng)用在信息技術(shù)教學(xué)當(dāng)中勢(shì)在必行。傳統(tǒng)的信息技術(shù)教學(xué)多數(shù)都是通過(guò)使用多媒體設(shè)備進(jìn)行教學(xué)，雖然對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方式進(jìn)行了突破，但無(wú)法有效的提高學(xué)生的創(chuàng)造力，學(xué)生與多媒體教學(xué)設(shè)備的交流途徑也相對(duì)有限[7]。通過(guò)將Arduino單片機(jī)應(yīng)用在信息技術(shù)教育當(dāng)中，不但可以更好的豐富信息技術(shù)教學(xué)內(nèi)容，利用其強(qiáng)大的功能，還可以不斷開(kāi)發(fā)學(xué)生的潛能，讓學(xué)生的創(chuàng)造力得到提高，創(chuàng)造出更多具有價(jià)值的產(chǎn)品，從而將信息技術(shù)教學(xué)腳步跟上現(xiàn)代化步伐。

3.2 Arduino單片機(jī)應(yīng)用在信息技術(shù)教育中可以提高學(xué)生的實(shí)踐能力

學(xué)生在利用Arduino單片機(jī)進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，不但編程能力可以得到明顯的提升，還可以有效的培養(yǎng)學(xué)生對(duì)電路連接和產(chǎn)品設(shè)計(jì)制作方面的能力，從而提高學(xué)生手動(dòng)操作的能力。動(dòng)手實(shí)踐能力的提升，有利于學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)和生活當(dāng)中，將自己的想法制作成實(shí)物，從而促進(jìn)我國(guó)科技產(chǎn)品的研發(fā)。同時(shí)，在實(shí)踐方面具備良好能力的學(xué)生，正是新時(shí)期我國(guó)發(fā)展中所需要的重要型人才，學(xué)生在今后的就業(yè)中也能發(fā)揮出更好的作用，成為企業(yè)爭(zhēng)相聘請(qǐng)的人才[8]。與傳統(tǒng)的信息技術(shù)教學(xué)方式不同，利用Arduino單片機(jī)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)時(shí)，更多的是強(qiáng)調(diào)學(xué)生如何將創(chuàng)意轉(zhuǎn)變成實(shí)體，學(xué)生對(duì)于這種新型的教學(xué)方式更有興趣，愿意花時(shí)間進(jìn)行研究，從而提高了教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)了學(xué)生的設(shè)計(jì)能力。

4 結(jié)論

將Arduino單片機(jī)應(yīng)用在信息技術(shù)教學(xué)當(dāng)中，可以更好的創(chuàng)造多元化科技教育方法，通過(guò)建立相應(yīng)的學(xué)習(xí)課程和實(shí)踐項(xiàng)目，能夠讓學(xué)生實(shí)際參與到教學(xué)活動(dòng)當(dāng)中。科技是推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的重要手段，對(duì)現(xiàn)代科技的了解和掌握是新時(shí)代人才必須具備的能力，應(yīng)用新型科技產(chǎn)品在教學(xué)活動(dòng)當(dāng)中，才能促進(jìn)我國(guó)教育事業(yè)健康發(fā)展，為社會(huì)培養(yǎng)出符合當(dāng)前需要的新型人才。