高中信息技術(shù)“開源硬件項目設(shè)計”模塊教學(xué)測評建議

張建彬 王振強

摘要：本文結(jié)合《課標》要求與教材內(nèi)容，對高中信息技術(shù)“開源硬件項目設(shè)計”模塊的教學(xué)內(nèi)容進行了分析，并就教材中的具體單元提出了測評建議，以期助力本模塊的教學(xué)與評價。

關(guān)鍵詞：教學(xué)模塊測評；開源硬件項目設(shè)計；測評建議

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）08-0014-04

“開源硬件項目設(shè)計”模塊是高中信息技術(shù)選擇性必修模塊6，是為促進學(xué)生個性化發(fā)展而設(shè)計的課程模塊，為學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)進行創(chuàng)新、創(chuàng)造提供條件。該模塊不作為學(xué)業(yè)水平考試的內(nèi)容，更加注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中的問題并進行分析，通過設(shè)計、制作開源硬件作品來解決問題的能力。通過該模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠搜索并利用開源硬件及相關(guān)資料，體驗作品的創(chuàng)意、設(shè)計、制作、測試、運行的完整過程，初步形成以信息技術(shù)學(xué)科方法觀察事物和求解問題的能力，提升計算思維與創(chuàng)新能力。該模塊更加注重學(xué)生的創(chuàng)意、設(shè)計與實踐能力，教師可以根據(jù)本校實際情況對教學(xué)內(nèi)容進行靈活調(diào)整，設(shè)計與開展適合學(xué)生個性發(fā)展的多樣化活動，并針對教學(xué)內(nèi)容與活動進行多種方式的教學(xué)測評。

注重診斷性測評、過程性測評與終結(jié)性測評的綜合運用

1.通過診斷性測評獲取學(xué)情

對于開源硬件，學(xué)生的起點不同，因此在開展本模塊教學(xué)前，應(yīng)先對學(xué)生已有水平及學(xué)習(xí)興趣進行相關(guān)測評，以便有針對性地選擇教學(xué)策略開展教學(xué)。診斷性測評可以在模塊、單元、項目或單課時教學(xué)前進行，以便了解學(xué)生對相關(guān)內(nèi)容的掌握程度及完成后續(xù)學(xué)習(xí)內(nèi)容所需的相關(guān)能力?？梢圆扇柧碚{(diào)查、訪談、測試題、實踐任務(wù)測試等多種方式開展。診斷性測評可以結(jié)合的部分問題示例如表1所示。

除通過問題了解學(xué)情外，還可以通過課前測驗、完成任務(wù)的方式進行，如請學(xué)生寫出制作一個簡易的聲控燈，需要采用哪些硬件，并編寫簡單程序。

2.過程性測評記錄學(xué)生發(fā)展

開源硬件項目設(shè)計的學(xué)習(xí)不是一蹴而就的，在完成項目的過程中學(xué)生需要經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、設(shè)計方案、制作作品、測試完善、演示匯報等多個環(huán)節(jié)，各個環(huán)節(jié)都需要學(xué)習(xí)相關(guān)的知識，完成相應(yīng)的任務(wù)，以便培養(yǎng)所需能力。例如，在項目選題階段，可以對學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力進行測評，評價學(xué)生觀察生活、搜索整理資料、根據(jù)資料做出判斷的能力；在演示匯報階段，對學(xué)生選擇適當工具制作演示素材和表達能力進行測評。過程性測評貫穿整個學(xué)習(xí)過程，是對學(xué)生綜合能力養(yǎng)成的記錄。通過過程性測評，不但可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生對某方面知識的掌握和應(yīng)用水平，還能夠發(fā)現(xiàn)學(xué)生的特長與不足，有利于因材施教。

3.終結(jié)性測評檢測效果

在某個學(xué)習(xí)階段完成后，可通過終結(jié)性測評對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進行檢測與評價。既可以安排在某個單元、某個模塊或某個項目之后進行，也可以在整個模塊學(xué)習(xí)后，對整體學(xué)習(xí)過程進行終結(jié)性測評。終結(jié)性測評可以采取測試、制作硬件作品、編寫程序的方式進行，建議針對不同內(nèi)容采用多種形式進行測評，如本模塊的終結(jié)性測評可以通過試題測試（占30%）、完成一個大的項目（占70%）的方式進行。

本模塊不需要進行學(xué)業(yè)水平測試，對學(xué)生的綜合評定可以采用過程性測評與終結(jié)性測評相結(jié)合的方式進行。

測評方式及建議

具體測評目標及方式應(yīng)以《普通高中信息技術(shù)課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課標》）中的內(nèi)容要求與學(xué)業(yè)要求為基礎(chǔ)，結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容進行確定。

1.《課標》要求分析

在內(nèi)容要求方面，《課標》要求學(xué)生能夠認識開源硬件的特征與發(fā)展，理解利用開源硬件進行創(chuàng)新的意義；通過剖析案例，體驗完成開源硬件項目的基本流程；能夠設(shè)計基于開源硬件的作品開發(fā)方案，并使用適當?shù)拈_源硬件與編程語言，完成作品的制作，并對功能進行測試、優(yōu)化；在進行實踐的過程中，踐行開源與知識分享的精神，理解保護知識產(chǎn)權(quán)的意義。

在學(xué)業(yè)要求方面，希望學(xué)生能夠理解使用信息技術(shù)解決問題的思路與方法，認識到數(shù)字化在解決問題中的價值與作用；知道開源硬件進行項目設(shè)計的一般流程，能將其運用到實際項目中；能利用相關(guān)軟、硬件設(shè)計制作相關(guān)作品；理解并踐行開源與知識分享的精神，理解保護知識產(chǎn)權(quán)的意義。這也是學(xué)科核心素養(yǎng)層面的要求。

從《課標》要求中可以看出，既有知識層面的要求，如認識開源硬件的特征與發(fā)展、知道開源硬件進行項目設(shè)計的一般流程，也有綜合實踐的要求，如能夠設(shè)計基于開源硬件的作品開發(fā)方案，使用適當?shù)拈_源硬件與編程語言，完成作品的制作，并對功能進行測試、優(yōu)化。因此在評價學(xué)生是否達到了相關(guān)的內(nèi)容要求和學(xué)業(yè)要求時，既可以采用測試、匯報的方式，也可以采用作品展示、作品制作過程記錄的方式進行，這與前文提到的測評方式相吻合。

2.模塊內(nèi)容分析

各版本的教材對該模塊內(nèi)容的處理基本可以概括為“開源文化與開源項目”“開源硬件項目流程”“開源硬件項目開發(fā)基礎(chǔ)”“開源硬件項目開發(fā)實踐”幾部分。這四個部分，既有需要學(xué)生認識、理解的開源硬件文化的內(nèi)容，也有需要先通過實例剖析進行理解的內(nèi)容，還包括開發(fā)一個作品所需要的相關(guān)開源硬件及編程基礎(chǔ)以及運用相關(guān)知識與技能進行綜合實踐，設(shè)計制作項目作品，解決問題。每部分的內(nèi)容與側(cè)重點不同，可以采用不同的測評方式。

3.測評方式建議

“開源文化與開源項目”部分主要介紹了開源硬件的概念、特點、價值及發(fā)展歷程，讓學(xué)生了解開源文化的價值。這部分既可以采用習(xí)題測試的方式，如寫出開源硬件的特征，也可以讓學(xué)生通過演示文稿、思維導(dǎo)圖、短視頻等多種形式匯報或介紹開源文化的價值與前景等，還可以組織學(xué)生就某些話題如開源文化與保護知識產(chǎn)權(quán)是否矛盾、開源是否降低了安全性等展開辯論，讓學(xué)生對相關(guān)知識的理解更加深入。在學(xué)生發(fā)表觀點的過程中，教師可以對學(xué)生對相關(guān)內(nèi)容的理解與掌握程度進行評價。

“開源硬件項目流程”部分旨在讓學(xué)生了解一個開源項目從創(chuàng)意誕生、分析論證到方案設(shè)計、制作實施、測試評價的過程，并能夠利用流程來進行開源硬件作品的設(shè)計。在學(xué)習(xí)過程中，建議首先對真實項目案例進行分析，讓學(xué)生了解一個項目的實施流程，以及每個環(huán)節(jié)的具體內(nèi)容、價值和意義；然后以小組為單位，選取一個身邊的真實問題，撰寫一份應(yīng)用開源硬件解決該問題的項目規(guī)劃書，其中包括項目背景、可行性分析、人員分工、實施計劃等內(nèi)容；最后讓每組學(xué)生展示、介紹自己的項目規(guī)劃，并進行組間的提問與答辯，以此來發(fā)現(xiàn)項目設(shè)計流程中存在的問題，了解學(xué)生是否了解了項目開發(fā)流程，并能夠應(yīng)用它來完成項目設(shè)計與規(guī)劃。

“開源硬件項目開發(fā)基礎(chǔ)”部分旨在讓學(xué)生掌握開源硬件中常見硬件設(shè)備的功能及使用方法，以及如何編寫程序?qū)τ布M行控制，以實現(xiàn)相關(guān)功能，并能夠利用開源硬件設(shè)備實現(xiàn)簡單項目。本單元可以通過設(shè)計不同的任務(wù)來檢測學(xué)生對知識與技能的掌握程度，如選取恰當?shù)脑O(shè)備制作一個溫濕度檢測儀，設(shè)計制作一個能根據(jù)光線強弱自動調(diào)節(jié)亮度的臺燈等。在測評時，可以針對作品是否解決了該任務(wù)中提出的問題，解決問題的成本、效率等進行評價。評價內(nèi)容如表2所示。

“開源硬件項目開發(fā)實踐”內(nèi)容是前面所學(xué)知識的綜合應(yīng)用，也是學(xué)習(xí)開源硬件項目設(shè)計的落腳點。與“開源硬件項目開發(fā)實踐”部分中要求學(xué)生完成單一任務(wù)或簡單項目相比，本部分要完成的項目復(fù)雜度有所提升，旨在讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)與分析學(xué)習(xí)、生活中的真實問題，設(shè)計問題解決方案，并使用開源硬件制作相關(guān)作品來解決問題。這部分既要求在每個環(huán)節(jié)對學(xué)生進行評價，也需要對最終作品進行評價。

前期階段，可以通過讓學(xué)生撰寫包含項目研究背景、項目實施計劃與分工、項目所需設(shè)備與資源、項目實施進度表等內(nèi)容的計劃書，然后按照計劃書實施。通過項目實施進度表進行自查，教師也可定期組織學(xué)生進行匯報，通過項目實施進度發(fā)現(xiàn)項目實施過程中遇到的問題，思考解決方案，通過這樣的方式對學(xué)生在項目實施過程中的表現(xiàn)進行測評。

同時，需要對最終完成的作品進行評價?？梢酝ㄟ^小組匯報、作品介紹與演示、組間交換作品進行試用等多種方式進行。對作品的評價要科學(xué)、客觀，既要關(guān)注作品的功能是否得以實現(xiàn)，又要關(guān)注該作品是否解決了在項目初期提出的相關(guān)問題，具體評價維度如表3所示。

開源硬件項目設(shè)計包括選題、計劃制訂、人員分工、進度管理、設(shè)計與實施、測試、展示等多個環(huán)節(jié)，很多時候需要通過小組合作的方式開展。小組成員在完成項目的過程中會有分工與合作，如有人主要負責功能設(shè)計，有人主要負責硬件搭建，有人主要負責編寫程序，有人主要負責演示匯報等。可以將對作品的評價作為小組的整體分數(shù)，讓學(xué)生體會到合作的意義。同時，對每位學(xué)生設(shè)計個人分數(shù)，通過自評和小組成員互評的方式進行，評價維度如態(tài)度、項目參與度、貢獻度、自己負責部分的完成效果等。評價的過程不僅是對整個項目實施過程的回顧，還可以讓學(xué)生感受到自己在項目實施過程中的參與度，促進每個學(xué)生積極參與并發(fā)現(xiàn)自身價值。

總之，“開源硬件項目設(shè)計”模塊既要包含能夠體現(xiàn)學(xué)業(yè)水平的測評內(nèi)容，又要注重對學(xué)生在實踐過程中綜合素養(yǎng)提升的測評，提高學(xué)生利用開源硬件思想、知識與技術(shù)解決實際問題的能力。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中信息技術(shù)課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]李維明.軟硬兼施，開源創(chuàng)新——開源硬件項目設(shè)計模塊的教學(xué)策略[J].中國信息技術(shù)教育，2022，397（22）：12-14.

[3]熊雪亭.高中信息技術(shù)“三維設(shè)計與創(chuàng)意”模塊教學(xué)測評建議[J].中國信息技術(shù)教育，2022，395（20）：25-27.