基于通用技術(shù)核心素養(yǎng)下Arduino校本課程的開發(fā)研究

林建煌

摘? ?要：當(dāng)今社會(huì)正處于一個(gè)信息化時(shí)代，而技術(shù)也被廣泛地應(yīng)用于社會(huì)的各行各業(yè)，為適應(yīng)時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，滿足社會(huì)對(duì)于創(chuàng)新型及技能型人才的需求，應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)通用技術(shù)課程以及其核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重視。本文將Arduino應(yīng)用于該課程中，對(duì)通用技術(shù)核心素養(yǎng)下Arduino校本課程的開發(fā)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：通用技術(shù);核心素養(yǎng);Arduino;校本課程

引言

在信息爆炸的時(shí)代，我們的生產(chǎn)生活很大程度上要依賴于網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)。在此背景下，我校對(duì)學(xué)生通用技術(shù)課程的要求也隨之發(fā)生了變化，不僅要求學(xué)生能夠很好地掌握通用技術(shù)，并且在積極開展校本課程研究的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，使通用技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)落到實(shí)處。因此，在此基礎(chǔ)上，將Arduino應(yīng)用到學(xué)校通用技術(shù)學(xué)科技能課之中，進(jìn)行了通用技術(shù)核心素養(yǎng)下Arduino校本課程的開發(fā)研究，從而幫助學(xué)生在課堂之外對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行進(jìn)一步地鞏固和掌握，并根據(jù)自我掌握的實(shí)際情況，查漏補(bǔ)缺，學(xué)以致用，同時(shí)也提高了教師的教學(xué)效果。

1? 基于通用技術(shù)核心素養(yǎng)下Arduino校本課程開發(fā)研究理論分析

1.1? Arduino

Arduino是一款開源電子平臺(tái)，2015年由歐洲區(qū)域的團(tuán)隊(duì)開發(fā)出來的，它主要由硬件和軟件兩個(gè)部分構(gòu)成[ 1 ]。其中，硬件部分主要承擔(dān)著電路板的作用，軟件部分則是指Arduino IDE，將編寫的程序傳輸?shù)紸rduino IDE，再由Arduino硬件執(zhí)行命令。在Arduino中可以外接各式各樣傳感器，利用這些傳感器可以有效地感知周圍的環(huán)境，然后對(duì)燈光、馬達(dá)等裝置進(jìn)行控制。

Arduino發(fā)展到今天，它具有以下特點(diǎn)：

（1）跨平臺(tái)：Arduino不僅可以在本平臺(tái)上運(yùn)行，還可以在Windows等系統(tǒng)上進(jìn)行跨平臺(tái)運(yùn)行[ 2 ]。

（2）簡單清晰： Arduino最大的特點(diǎn)就是使用者不需要學(xué)習(xí)太多的編程知識(shí)就可以較為靈活地操作Arduino，掌握起來也比較的容易。

（3）發(fā)展性：Arduino不僅只是開源硬件，它還能夠進(jìn)行硬件開發(fā)，且開發(fā)方式比較簡單，使得硬件開發(fā)者能夠投入更多的精力到開發(fā)創(chuàng)意的實(shí)現(xiàn)和創(chuàng)新中，在確保了開發(fā)質(zhì)量的同時(shí)，又提高了開發(fā)效率，也減少了開發(fā)成本。

1.2? 校本課程

校本課程這一概念最早是由英、美等國家傳入中國的，它在英、美等國家已經(jīng)有了二十多年的發(fā)展史，而隨著中國新課程改革的持續(xù)發(fā)展，校本課程被廣泛地應(yīng)用其中，對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)有著重要意義。校本課程指的是將學(xué)校作為本位，由學(xué)校自行確定學(xué)生學(xué)習(xí)的課程。

根據(jù)校本課程的性質(zhì)，可將其分為兩個(gè)類別：

（1）將國家、地方課程校本化：它是指學(xué)校和教師將國家、地方課程通過整合、選擇、改進(jìn)、擴(kuò)展延伸、改變等方法，對(duì)國家、地方課程進(jìn)行創(chuàng)新和加工，從而使得課程能夠更加地符合學(xué)生學(xué)習(xí)以及個(gè)性發(fā)展的特點(diǎn)。

（2）學(xué)校設(shè)計(jì)并開發(fā)新的課程：它指的是學(xué)校通過對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和發(fā)展特點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)、綜合的分析、評(píng)估，并在國家、地方課程已有資源的基礎(chǔ)上，將教師和學(xué)校作為本位，開發(fā)出更多符合學(xué)生發(fā)展特點(diǎn)、滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求、培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的多元化課程。

2? 傳統(tǒng)通用技術(shù)核心素養(yǎng)培養(yǎng)存在的問題

傳統(tǒng)的通用技術(shù)核心素養(yǎng)培養(yǎng)存在著以下問題：

2.1? 過于封閉，抑制了學(xué)生思維

進(jìn)行通用技術(shù)課程教學(xué)時(shí)比較的封閉，教師采用的是填鴨式灌輸法，照本宣科，只是將課本的文字讀給學(xué)生，并未進(jìn)行深入的講解和操作，且完全沒有給學(xué)生交流、操作的時(shí)間，極大地抑制了學(xué)生思維，不利于核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

2.2? 資料匱乏，學(xué)生無法自主學(xué)習(xí)

通用技術(shù)課程并沒有與語文、數(shù)學(xué)等課程劃為同等重要課程，因此，教師在教學(xué)時(shí)并未準(zhǔn)備更多與課程相關(guān)的知識(shí)和資料，即使學(xué)生對(duì)該課程感興趣也無法進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生的核心素養(yǎng)培養(yǎng)極其不利。

2.3? 重理論，輕實(shí)踐

在通用技術(shù)課程教學(xué)中更多的是重視學(xué)生理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生基本上沒有進(jìn)行實(shí)踐的機(jī)會(huì)，使得學(xué)生無法將學(xué)到的知識(shí)與實(shí)際的操作相結(jié)合，無法解決實(shí)際問題，并未重視對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

3? 基于通用技術(shù)核心素養(yǎng)下Arduino校本課程的優(yōu)勢(shì)

在我校的通用技術(shù)課程中本身就有關(guān)于開源硬件的一些知識(shí)點(diǎn)，而Arduino的建立就是以開源硬件思想為基礎(chǔ)的，由于其具有開放性特點(diǎn)，它的資料是可以供任何人進(jìn)行查閱的，并將其應(yīng)用到校本課程的開發(fā)研究之中，而基于通用技術(shù)核心素養(yǎng)下的Arduino校本課程具有以下特點(diǎn)：3.1? 操作簡單，Arduino的軟、硬件系統(tǒng)容易掌握

Arduino在編程的過程中通常使用的是C語言，使用者不需要學(xué)習(xí)太多的編程知識(shí)就可以較為靈活地操作;并且它的硬件結(jié)構(gòu)也比較簡單，只需要學(xué)習(xí)一些淺顯的電學(xué)知識(shí)就可掌握Arduino的軟、硬件系統(tǒng)，可快速地利用Arduino進(jìn)行通用技術(shù)教學(xué)，為通用技術(shù)核心素養(yǎng)培養(yǎng)提供條件。

3.2? 具有開放性特點(diǎn)，便于獲取

Arduino內(nèi)的資料具有開放性，學(xué)生和教師可自行查閱本校通用技術(shù)校本課程的開設(shè)方向和內(nèi)容，學(xué)生可選擇自己感興趣的課程展開學(xué)習(xí)，這樣既提高了學(xué)生的邏輯思維能力，也拓展了學(xué)生的知識(shí)面，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到培養(yǎng)，使學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落到實(shí)處。

3.3? 硬件價(jià)格較為便宜，外圍資源比較豐富

Arduino的硬件價(jià)格較為便宜，學(xué)校將其廣泛應(yīng)用于通信技術(shù)校本課程中，形成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，便于學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。此外，Arduino的外圍參考資料比較豐富，學(xué)生可通過資料查找解決通信技術(shù)實(shí)際問題并進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、拓展思維，對(duì)學(xué)生通用技術(shù)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)有著重大的意義。

4? 基于通用技術(shù)核心素養(yǎng)下Arduino校本課程的設(shè)計(jì)理念

由于傳統(tǒng)的通用技術(shù)課程教學(xué)極不利于學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，對(duì)此，我校進(jìn)行了基于通用技術(shù)核心素養(yǎng)下Arduino校本課程的開發(fā)研究。在校本課程的開發(fā)設(shè)計(jì)上，根據(jù)國家、地方課程和學(xué)生學(xué)習(xí)的特點(diǎn)采用微課程的方式，即教師采用微課程講課、輔之以PPT資源的教學(xué)模式，更加利于學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。微課程，指的是利用信息技術(shù)制作視頻、動(dòng)畫等，以滿足不同年齡、不同學(xué)習(xí)水平的學(xué)生需求，展現(xiàn)課程的特定教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)主題的結(jié)構(gòu)化數(shù)字資源，也是一種新興的教學(xué)形式。它具有學(xué)習(xí)時(shí)間短、資源容量小、內(nèi)容少而精等特點(diǎn)。在課程教學(xué)中要貫徹落實(shí)理論與實(shí)踐結(jié)合、在線自學(xué)、合作學(xué)習(xí)、綜合評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)理念。另外，在校本課程開發(fā)中，要以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為最終評(píng)價(jià)目標(biāo)，從而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

5? 基于通用技術(shù)核心素養(yǎng)下Arduino校本課程開發(fā)設(shè)計(jì)

5.1? 目標(biāo)設(shè)計(jì)

基于通用技術(shù)核心素養(yǎng)下Arduino校本課程的目標(biāo)設(shè)計(jì)主要包含了以下幾方面：

（1）知識(shí)目標(biāo)：讓學(xué)生更加深入地了解通用技術(shù)、Arduino以及校本課程的發(fā)展歷程、方向，掌握通用技術(shù)的基本操作和理論知識(shí)以及Arduino的結(jié)構(gòu)、原理和特點(diǎn)[ 3 ]。

（2）技能目標(biāo)：通過對(duì)通用技術(shù)的學(xué)習(xí)以及Arduino程序的編寫，初步養(yǎng)成綜合應(yīng)用通信技術(shù)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力;通過通用技術(shù)Arduino校本課程的學(xué)習(xí)不斷地培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，讓學(xué)生具備自主學(xué)習(xí)的能力。

（3）情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：通過理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐學(xué)習(xí)的結(jié)合，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，加強(qiáng)學(xué)生綜合應(yīng)用通信技術(shù)的能力。

5.2? 內(nèi)容設(shè)計(jì)

我校基于通用技術(shù)核心素養(yǎng)下Arduino校本課程的內(nèi)容開發(fā)設(shè)計(jì)主要包括了以下方面：

（1）基礎(chǔ)理論知識(shí)學(xué)習(xí)。講解通信技術(shù)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，逐步深入;介紹Arduino開源思想和傳感器;用計(jì)算機(jī)連接Arduino硬件;了解Arduino程序的基本構(gòu)成;了解C語言程序。

（2）知識(shí)拓展。學(xué)習(xí)通信技術(shù)與Arduino程序的具體結(jié)合，學(xué)習(xí)單片機(jī)的基本電路;學(xué)習(xí)循環(huán)結(jié)構(gòu);認(rèn)識(shí)發(fā)光二極管、三極管等基本電子元器件。

（3）實(shí)際操作學(xué)習(xí)。讓學(xué)生模擬操作Arduino端口的讀入和PWM端口的輸出;利用通用技術(shù)學(xué)科理論知識(shí)解決實(shí)際問題;組織小組合作學(xué)習(xí)，每一個(gè)小組利用通信技術(shù)知識(shí)結(jié)合Arduino程序設(shè)計(jì)出一個(gè)互動(dòng)性作品。

（4）綜合討論學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)小組向全班的同學(xué)展示小組的設(shè)計(jì)成果，并講述作品設(shè)計(jì)的思路，創(chuàng)新點(diǎn)，用到的通信技術(shù)和Arduino的知識(shí)點(diǎn);全班進(jìn)行討論，并評(píng)選出一個(gè)最優(yōu)的作品;最后教師進(jìn)行綜合性的評(píng)價(jià)。

但是，在具體的通用技術(shù)核心素養(yǎng)下Arduino校本課程開發(fā)的過程中，要更多地考慮到學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和個(gè)性發(fā)展特點(diǎn)，因材施教，將學(xué)生的核心素養(yǎng)培養(yǎng)作為重要抓手。在課程的設(shè)計(jì)中要將其進(jìn)行細(xì)化，并與實(shí)際生活相聯(lián)系，引起學(xué)生共鳴，充分發(fā)揮通用技術(shù)核心素養(yǎng)下Arduino校本課程的優(yōu)勢(shì)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量。

6? 結(jié)語

總之，雖然新課改的步伐不斷向前邁進(jìn)，但依然存在著一些問題。對(duì)此，我校加強(qiáng)了校本課程開發(fā)的研究，并結(jié)合Arduino將其應(yīng)用于學(xué)校的通用技術(shù)課程中。雖然取得了一些成果，但還有很多困難。因此，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)通用技術(shù)核心素養(yǎng)下Arduino校本課程開發(fā)研究的力度。

參考文獻(xiàn)：

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[2]繆璐璐.基于Arduino平臺(tái)開發(fā)交互式產(chǎn)品原型的研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2013.

[3]蔡睿妍.Arduino的原理及應(yīng)用[J].電子設(shè)計(jì)工程，2012（16）.