把握特征，理解意義
——開源硬件的特征的教學(xué)策略

李維明

“開源硬件的特征”是普通高中信息技術(shù)課程之選擇性必修模塊6：“開源硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)”內(nèi)容的第一個(gè)教學(xué)單元，是學(xué)生在了解了開源項(xiàng)目的起源及發(fā)展的基礎(chǔ)上進(jìn)一步學(xué)習(xí)、了解開源硬件知識(shí)的課程。《課標(biāo)》要求：要基于實(shí)例分析，認(rèn)識(shí)開源硬件的特征與發(fā)展，理解利用開源硬件進(jìn)行信息技術(shù)創(chuàng)新的意義。基于此，把握開源硬件的主要特征、理解利用開源硬件進(jìn)行信息技術(shù)創(chuàng)新的價(jià)值意義就成了本單元學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容；進(jìn)而，如何激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新興趣，引發(fā)動(dòng)手實(shí)踐的欲望也就成為本單元教學(xué)的關(guān)鍵。

● 開源硬件的主要特征

從“開源”的本質(zhì)來看，開源硬件主要有“開源與開放”“分享與協(xié)作”“模塊與復(fù)用”這三大特征。所謂“開源與開放”是指源硬件設(shè)計(jì)及其相應(yīng)的軟件的源碼開源與開放，在一定條件下免費(fèi)提供全社會(huì)使用、改進(jìn)及提高；“分享與協(xié)作”就是來自不同地域、不同技術(shù)背景、不同年齡的愛好者，通過開源社區(qū)等各種渠道分享開源應(yīng)用，相互切磋、相互探討、相互支持，共同協(xié)作技術(shù)攻關(guān)，不斷創(chuàng)新出優(yōu)秀的應(yīng)用項(xiàng)目，把一個(gè)個(gè)想法變成現(xiàn)實(shí)；“模塊與復(fù)用”則是指大多數(shù)的開源硬件及源碼都可以被拆分為一個(gè)個(gè)小的模塊，而這些模塊具有統(tǒng)一的接口或連接方式，每個(gè)模塊既可以單獨(dú)使用也可組合應(yīng)用，使之能方便地復(fù)用于不同項(xiàng)目之中。

從另一個(gè)角度來看，開源硬件具有“開放性”“低成本”和“標(biāo)準(zhǔn)化”三個(gè)顯著特征。所謂“開放”是指開發(fā)者通過公開硬件設(shè)計(jì)的所有信息，使得愛好者能夠在此基礎(chǔ)上使用部分或全部硬件的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行二次開發(fā)；而低成本則是指開放的硬件信息可以使開發(fā)成本、開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)大大降低，同時(shí)也使得學(xué)習(xí)及利用開源硬件進(jìn)行應(yīng)用項(xiàng)目設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)成本大大降低；標(biāo)準(zhǔn)化則是指開源硬件的軟硬件接口、物理通信、編程環(huán)境、機(jī)械元件等都實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，從而有利于開源硬件被修改或重新被設(shè)計(jì)。

● 利用開源硬件進(jìn)行創(chuàng)新的意義

要理解利用開源硬件進(jìn)行信息技術(shù)創(chuàng)新的意義，可以從以下幾個(gè)方面入手：①開源硬件的利用降低了項(xiàng)目設(shè)計(jì)的技術(shù)門檻，有效地促進(jìn)了全社會(huì)參與的廣度；②開源硬件的利用，易于取得公開的相關(guān)技術(shù)文檔、擴(kuò)展庫等技術(shù)資源，促進(jìn)了全社會(huì)參與的深度；③基于開源硬件開發(fā)平臺(tái)的利用，使得“邊實(shí)踐”“邊學(xué)習(xí)”的項(xiàng)目學(xué)習(xí)模式得以廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了全社會(huì)參與的效度；④開源硬件的利用，降低了開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)及開發(fā)成本，使得產(chǎn)品的開發(fā)迭代、完善更新周期縮短，提升了全社會(huì)參與創(chuàng)新的意愿。

由此可見，利用開源硬件進(jìn)行信息技術(shù)創(chuàng)新一方面可以激發(fā)參與者的創(chuàng)新興趣，另一方面還可以培養(yǎng)參與者的實(shí)踐能力，從而助力創(chuàng)新社會(huì)的發(fā)展。

● 教學(xué)策略及方法

在本單元教學(xué)時(shí)，要充分把握特征，理解意義，抓住創(chuàng)新興趣、實(shí)踐能力兩個(gè)關(guān)鍵展開教學(xué)。

把握特征的教學(xué)，就是抓住“開放”“共享”等關(guān)鍵詞，讓學(xué)生查閱相關(guān)資料，溯源開源運(yùn)動(dòng)的來龍去脈，從而了解開源硬件的主要特征，知道開源硬件是怎么回事；在此基礎(chǔ)上，通過一些成功的開源硬件開發(fā)、應(yīng)用的案例，如全球流行的開源平臺(tái)Arduino的設(shè)計(jì)等，理解開源硬件對(duì)促進(jìn)信息技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用的價(jià)值和意義；至于創(chuàng)新興趣，教師可以在教學(xué)過程中，展示一些奇、巧的開源項(xiàng)目應(yīng)用作品，讓學(xué)生看到開源硬件的應(yīng)用效果，感受開源平臺(tái)的神奇，從而產(chǎn)生動(dòng)手制作的沖動(dòng)，激發(fā)創(chuàng)新、創(chuàng)造的熱情。

本單元的教學(xué)內(nèi)容以了解、感受為主要特點(diǎn)，動(dòng)手實(shí)踐的內(nèi)容并不多。在教學(xué)過程中可以通過教師的演示活動(dòng)，展示開源項(xiàng)目的魅力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；與此同時(shí)，還要鼓勵(lì)學(xué)生積極動(dòng)手，參與開源項(xiàng)目的制作。

開源課程的教學(xué)，雖然制作上難度不高，但激發(fā)創(chuàng)新、鼓勵(lì)動(dòng)手的意義卻十分重要。教學(xué)中要努力創(chuàng)設(shè)條件，給學(xué)生以體驗(yàn)、感受的機(jī)會(huì)，以激發(fā)其學(xué)習(xí)的興趣、動(dòng)手的沖動(dòng)、創(chuàng)新的熱情，為下一步的實(shí)踐操作，增添動(dòng)力。