樹(shù)莓派Python編程在中職計(jì)算機(jī)教學(xué)中的運(yùn)用

何懷根

[摘? ? ? ? ? ?要]? 隨著信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，Python編程已經(jīng)成為我國(guó)中職計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生必修的課程之一。然而，現(xiàn)階段我國(guó)中職學(xué)校在教學(xué)方法和教學(xué)資源等多方面都有著很多的制約，如，教學(xué)方法單一、教學(xué)資源短缺等問(wèn)題，以致于多數(shù)中職學(xué)校的計(jì)算機(jī)課程教學(xué)，普遍停留在程序設(shè)計(jì)基本概念、基礎(chǔ)知識(shí)以及簡(jiǎn)單的程序設(shè)計(jì)案例分析上。當(dāng)然，部分中職學(xué)校在計(jì)算機(jī)課程教學(xué)內(nèi)容上增加了編程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法分析的相關(guān)知識(shí)，借此不難看出，這樣的教學(xué)目的主要是針對(duì)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試的。然而，這樣的教學(xué)方式雖然可以在一定程度上幫助學(xué)生完成計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)類考試，但無(wú)法將學(xué)生培養(yǎng)成具備解決實(shí)際問(wèn)題的優(yōu)秀人才。鑒于此，主要對(duì)樹(shù)莓派Python編程在中職計(jì)算機(jī)教學(xué)中的運(yùn)用進(jìn)行了探究分析，以期為中職計(jì)算機(jī)教學(xué)質(zhì)量提高提供微薄的力量。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 樹(shù)莓派;Python編程;中職計(jì)算機(jī);運(yùn)用

[中圖分類號(hào)]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2019）35-0222-02

樹(shù)莓派的出現(xiàn)為學(xué)生設(shè)計(jì)出了一款微型電腦支持Python等多種編程的開(kāi)發(fā)，教師將樹(shù)莓派Python應(yīng)用到中職計(jì)算機(jī)教學(xué)中的價(jià)值非常重要。鑒于此，中職計(jì)算機(jī)教師在實(shí)踐教學(xué)中，要想將樹(shù)莓派python編程運(yùn)用到課堂教學(xué)活動(dòng)中，可以從下面這幾點(diǎn)著手開(kāi)展教學(xué)。

一、何為樹(shù)莓派

樹(shù)莓派Raspberry Pi，縮寫(xiě)RPI或者RasPi/RPi，中文被譯名為“樹(shù)莓派”，是一個(gè)信用卡大小、基于Linux的“卡片電腦”?！皹?shù)莓派”主要是為學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程教育而設(shè)計(jì)的，由英國(guó)劍橋某實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)6年時(shí)間的鉆研設(shè)計(jì)而成的，于2012年的2月份公開(kāi)并發(fā)布接受預(yù)定。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，“樹(shù)莓派”是由網(wǎng)卡、CPU、GPU、內(nèi)存、USB2.0接口、影像輸出、音源輸出、板載存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)接口、外設(shè)、額定功率、電源輸入、總體尺寸、操作系統(tǒng)組成的。其中，“樹(shù)莓派”卡片主板周?chē)袃蓚€(gè)USB接口和一個(gè)網(wǎng)口，既可以連接鍵盤(pán)、鼠標(biāo)，又可以了解網(wǎng)線，在此基礎(chǔ)上“樹(shù)莓派”還擁有視頻模擬信號(hào)的電視輸出接口等?？傊?，上述部件全部整合在一張比信用卡大的主板上，具備所有PC的基本功能，只需要使用者在使用前接通電視機(jī)和鍵盤(pán)，就可以執(zhí)行電子表格、文字處理、玩游戲等諸多功能。

二、樹(shù)莓派的使用現(xiàn)狀

研究證明，樹(shù)莓派在國(guó)外的許多學(xué)校已經(jīng)開(kāi)始普及。具體而言，國(guó)外的學(xué)校主要是將樹(shù)莓派運(yùn)用到了中小學(xué)計(jì)算機(jī)編程教育教學(xué)中，主要操作流程以教師“教”、學(xué)生“學(xué)”、師生“制”三個(gè)步驟為主。從2012年開(kāi)始，樹(shù)莓派基金協(xié)會(huì)和英國(guó)劍橋大學(xué)以及英國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)等多家機(jī)構(gòu)，在通過(guò)不斷開(kāi)展各種教學(xué)活動(dòng)和研討中，為樹(shù)莓派在教學(xué)活動(dòng)中的應(yīng)用鋪墊了扎實(shí)的基礎(chǔ)。之后，在我們國(guó)家也有人注意到了樹(shù)莓派在計(jì)算機(jī)編程教育教學(xué)中的作用，于是，有人提出將樹(shù)莓派運(yùn)用到各個(gè)學(xué)校的計(jì)算機(jī)課堂教學(xué)中，這些學(xué)校包含大學(xué)、高職、中職、高中、初中、小學(xué)。但是，現(xiàn)今多數(shù)學(xué)校普遍只是利用樹(shù)莓派對(duì)現(xiàn)有的計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，如對(duì)參數(shù)水質(zhì)檢測(cè)儀控制系統(tǒng)、雷電預(yù)警系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)、高清視頻播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等。這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)知識(shí)都是借助了樹(shù)莓派某一方面的特性，但是均沒(méi)有將樹(shù)莓派的實(shí)際用途發(fā)揮出來(lái)。雖然這樣，但是短短幾年的時(shí)間全球已經(jīng)售出幾百萬(wàn)個(gè)樹(shù)莓派，且樹(shù)莓派被廣泛地運(yùn)用到了我們的教育教學(xué)、工控、機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)、智能家居等多個(gè)領(lǐng)域。但是，樹(shù)莓派在我國(guó)教育教學(xué)中的應(yīng)用還是處于初級(jí)階段，應(yīng)用的范圍不是特別的廣泛。

三、樹(shù)莓派在中職計(jì)算機(jī)類課程教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

（一）提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力

在傳統(tǒng)中職計(jì)算機(jī)教學(xué)中，學(xué)生在開(kāi)展程序設(shè)計(jì)類課程實(shí)踐操作時(shí)，教師普遍只是引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)計(jì)算機(jī)上相應(yīng)的編程軟件，將書(shū)本上現(xiàn)有的程序輸入并運(yùn)行。當(dāng)然，部分教師也會(huì)為學(xué)生提供一些相應(yīng)的程序，在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己所提出的要求，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)編程代碼輸入、運(yùn)行、修改。這樣單一的教學(xué)使學(xué)生很容易產(chǎn)生倦怠感。換言之，這樣的實(shí)踐過(guò)程，學(xué)生只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的代碼書(shū)寫(xiě)，無(wú)法將這些代碼和生活相結(jié)合。但是，樹(shù)莓派的出現(xiàn)不僅可以促使學(xué)生在實(shí)際操作中充分地利用自己的想象力，還能借助樹(shù)莓派的元器件編制出自己想象的東西。

（二）提升學(xué)生的內(nèi)心滿足

基于樹(shù)莓派的程序設(shè)計(jì)課程，學(xué)生不僅能以樹(shù)莓派為中心，還可以在此之上添加多種傳感器以及其他元器件，從而形成多姿多彩的實(shí)踐成果。這樣的成果，學(xué)生不僅可以看得著、用得著，還可以借助這樣的實(shí)踐活動(dòng)獲得內(nèi)心的滿足感，從而激發(fā)他們學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的興趣，為他們今后的計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

（三）培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神

中職計(jì)算機(jī)教師在開(kāi)展樹(shù)莓派編程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，除了可以為學(xué)生講解現(xiàn)實(shí)課堂內(nèi)容，還可以培養(yǎng)他們的創(chuàng)造能力。在完成課堂內(nèi)容后，學(xué)生可以根據(jù)教師講解的內(nèi)容將自己的內(nèi)心想法與之相結(jié)合，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力。具體而言，學(xué)生只要敢想，就可以在樹(shù)莓派的基礎(chǔ)上添加自己的創(chuàng)意，完善自己的作品，不斷發(fā)散他們的思維，激發(fā)他們的創(chuàng)新精神。

四、基于樹(shù)莓派在中職計(jì)算機(jī)教學(xué)中的運(yùn)用——以Python為例

（一）小組合作學(xué)習(xí)

小組合作學(xué)習(xí)顧名思義就是教師在教學(xué)過(guò)程中，將學(xué)生按照學(xué)習(xí)能力、性格、性別、課堂綜合表現(xiàn)等，將他們分成幾個(gè)不同的學(xué)習(xí)小組，在此基礎(chǔ)上為各小組學(xué)生布置相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)其在組內(nèi)共同完成同一個(gè)任務(wù)。鑒于此，中職計(jì)算機(jī)教師在開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)時(shí)，可以將小組合作學(xué)習(xí)與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，借助小組合作學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神。

例如在教學(xué)《網(wǎng)上交流》一課時(shí)，為了讓班級(jí)學(xué)生可以了解交流方式的變化，懂得常見(jiàn)交流的方式及其特點(diǎn)，并可以通過(guò)在線交流，感受網(wǎng)絡(luò)交流的快捷，在教學(xué)前，我先是將學(xué)生按照“組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)”的原則，將學(xué)生分成幾個(gè)不同的學(xué)習(xí)小組，在此基礎(chǔ)上為學(xué)生導(dǎo)入了這樣的一個(gè)引子，如：“同學(xué)們，我們生活在一個(gè)信息時(shí)代，每天都會(huì)有各種新的事物出現(xiàn)。你們知道古人是如何傳遞信息的嗎？現(xiàn)在我們傳遞信息的方式有哪些呢？”

隨著我問(wèn)題的提出，學(xué)生迅速被我提出的問(wèn)題激起了共鳴，他們迅速開(kāi)始在組內(nèi)探討，在巡視各組學(xué)生探討過(guò)程中，我聽(tīng)到F組的申某在組內(nèi)對(duì)陳某和杜某說(shuō)：“大家都說(shuō)說(shuō)吧?！盕組的申某是一名可以調(diào)動(dòng)課堂氛圍的男生，陳某是一名內(nèi)向的女生，平時(shí)在課堂上很少發(fā)言，杜某是一名有著扎實(shí)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的男生。

陳某和杜某在聽(tīng)到申某的提問(wèn)后說(shuō)：“古人傳遞信息的方式有‘烽火‘長(zhǎng)跑等。”

申某在聽(tīng)到他們的回答后說(shuō)：“古人傳遞信息的方式有‘漂流瓶‘信鴿等?！?/p>

此時(shí)，我有聽(tīng)到Y(jié)組的孫某對(duì)組員說(shuō)：“現(xiàn)在我們傳遞信息的方式有信件、網(wǎng)絡(luò)。”

Y組的孫某剛回答完，他組內(nèi)的王某說(shuō)：“還有報(bào)刊、電話?！?/p>

在聽(tīng)到各組學(xué)生七嘴八舌地回答后，我適當(dāng)?shù)貙⒆约喝谌胨麄兤渲校⒄f(shuō)：“Y組的付某回答得非常棒。今天我們要學(xué)習(xí)的內(nèi)容即‘網(wǎng)絡(luò)交流，那么大家知道網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)言是如何交流的嗎？”接著，我引導(dǎo)各組學(xué)生借助樹(shù)莓派在組內(nèi)安裝一個(gè)安卓Python。

在巡視各組學(xué)生操作過(guò)程中，我看到F組的申某在組內(nèi)對(duì)杜某說(shuō)：“你計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)比較扎實(shí)，你說(shuō)我們應(yīng)該如何借助樹(shù)莓派安裝一個(gè)安卓Python呢？”

杜某說(shuō)：“我們應(yīng)該先打開(kāi)樹(shù)莓派系統(tǒng)說(shuō)明窗口?！?/p>

杜某說(shuō)完這句話后對(duì)申某和陳某說(shuō)：“你們同意我的說(shuō)法嗎？”

申某說(shuō)：“同意，那我們接下來(lái)是不是要輸入該系統(tǒng)的賬號(hào)密碼？”

陳某說(shuō)：“不錯(cuò)，在打開(kāi)樹(shù)莓派系統(tǒng)后，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)輸入密碼的提示?！?/p>

杜某在聽(tīng)到陳某和申某的回答后，動(dòng)手操作，在完成這一系列指令后，他們?cè)诿钚兄休斎肓税沧縋ython。此時(shí)，班級(jí)中的其他組學(xué)生也完成了我布置的任務(wù)。由此，我們不難看出這樣的教學(xué)，除了可以激發(fā)學(xué)生的合作探究精神，還可以調(diào)動(dòng)他們計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)的積極性，從而取得顯著的教學(xué)成果。

（二）創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境

問(wèn)題情況顧名思義就是指教師在教學(xué)中，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，選取合適的教學(xué)內(nèi)容，有目的、有意識(shí)地向?qū)W生提出問(wèn)題，引導(dǎo)他們思考。鑒于此，中職計(jì)算機(jī)教師在開(kāi)展教學(xué)過(guò)程中，可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，選取適合他們的教學(xué)內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上向他們提出問(wèn)題，促使他們可以積極、主動(dòng)地參與到計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)中。

例如在教學(xué)樹(shù)莓派安裝安卓系統(tǒng)6.0時(shí)，我先是向?qū)W生提出問(wèn)題，如：

（1）“樹(shù)莓派安裝安卓系統(tǒng)6.0需要準(zhǔn)備什么工具和原料？”

（2）“樹(shù)莓派安裝安卓系統(tǒng)6.0的方法和步驟有哪些？”

隨著我問(wèn)題的提出，張某積極地站起來(lái)說(shuō)：“老師，樹(shù)莓派按照安卓7.0需要樹(shù)莓派3一臺(tái)、8G以上高速SD卡一張、讀卡器一個(gè)、無(wú)線鼠標(biāo)一個(gè)、Android 6.0鏡像?！贝藭r(shí)，劉某踴躍地站起來(lái)說(shuō)：“樹(shù)莓派安裝安卓系統(tǒng)6.0的方法和步驟是：首先，需要我們將樹(shù)莓派鏡像下載下來(lái)，用命令bzip 2解壓生成樹(shù)莓派鏡像軟件;其次，將SD卡接入電腦，查看接入時(shí)的設(shè)備名稱，之后使用dd命令將其寫(xiě)入/dev/sdc中，寫(xiě)成后，卸掉SD卡，完成鏡像寫(xiě)入工作;再次，需要我們將樹(shù)莓派3用HDMI線與顯示器連接，插入鍵盤(pán)、鼠標(biāo)無(wú)線接收器;最后，需要我們?cè)诖嘶A(chǔ)上將刻好的SD卡插入樹(shù)莓派3卡槽，接通電源線，開(kāi)始系統(tǒng)運(yùn)行?！?/p>

通過(guò)這樣的學(xué)習(xí)，學(xué)生除了懂得了樹(shù)莓派安裝安卓系統(tǒng)6.0的方法，還可以活躍他們的大腦，促使其可以全身心地參與到計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)中。

總之，中職計(jì)算機(jī)教師在實(shí)踐教學(xué)中，借助樹(shù)莓派作為課堂教學(xué)的基礎(chǔ)工具，不僅可以為學(xué)生的計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)提供廣闊的動(dòng)作操作空間，還可以促使他們以更加積極的態(tài)度參與到學(xué)習(xí)中，從而將學(xué)生的主體作用充分地發(fā)揮出來(lái)。此外，教師通過(guò)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中使用樹(shù)莓派python編程，除了促使學(xué)生可以更加清晰地理解與計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)相關(guān)的知識(shí)，還可以幫助學(xué)生更加清晰地了解樹(shù)莓派python編程，從而提高他們的自主學(xué)習(xí)和自我教育能力，推動(dòng)其協(xié)作學(xué)習(xí)意識(shí)，為我國(guó)培養(yǎng)出更多的計(jì)算機(jī)優(yōu)秀人才。

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◎編輯 馬燕萍