普通高中开源硬件项目设计课程的探究
设计型学习模式的研究与实践以高中信息技术课程“开源硬件项目设计”模块为例
四、实践效果与反思
通过在高中信息技术课程中应用设计型学习模式，学生的创新能力和实践操 作能力得到了显著提高。学生在完成项目的过程中，能够主动发现问题、分析问 题和解决问题，培养了自主学习和终身学习的能力。同时，学生的合作意识和协 作能力也得到了提高。学生在完成项目的过程中需要相互配合、共同协作，培养 了团队协作能力。
1、以实际问题为出发点：项目式学习强调以实际问题为出发点，引导学生 现实世界中的问题，提高解决实际问题的能力。
2、学生自主探究：项目式学习强调学生的自主探究，通过学生的主动学习， 促进知识的自我构建。
3、合作学习：项目式学习注重学生之间的合作学习，通过团队协作，提高 学生的团队协作能力和沟通能力。
一、设计型学习模式概述
设计型学习是一种基于项目的学习方式，强调学习者通过解决实际问题，主 动探索、发现和创造知识。在这种模式下，学习者不再是被动的接受者，而是成 为学习的主体，通过设计、实施和反思，提升解决实际问题的能力。
二、高中信息技术课程“开源硬 件项目设计”模块分析
“开源硬件项目设计”是高中信息技术课程中的一个重要模块，旨在培养学 生的创新能力和实践操作能力。通过这一模块的学习，学生可以了解开源硬件的 基本原理和开发过程，掌握相关的技术和工具，并能够独立完成简单的硬件项目 设计。
参考内容
随着信息技术的快速发展，教育界对高中信息技术课程的教学方法和内容提 出了新的要求。其中，项目式学习因其能够提高学生的实践能力、创新能力和团 队协作能力而受到广泛。本次演示以Python课程为例，探讨基于项目式学习的高 中信息技术课程设计与实践。
一、项目式学习的概念与特点
项目式学习是一种以实际问题为出发点，通过学生自主探究、合作学习，运 用已有知识和技能解决实际问题的学习方式。其特点主要体现在以下几个方面：
高中新课标“开源硬件项目设计”模块：中国开源硬件 的梦与路
高中新课标“开源硬件项目设计”模块：中国开源硬件的梦与路作者：谢作如吴俊杰来源：《中国信息技术教育》2018年第20期对话嘉宾：浙江省温州中学创客教育工作室负责人，浙江省特级教师，温州市享受教授级待遇中学高级教师，北京师范大学科学教育专业兼职教授，南京师范大学客座研究员，上海师范大学、温州大学硕士生导师，中国电子学会现代教育技术分会副主任委员，中国教育技术协会信息技术教育专委会常务理事，教育部综合实践活动课程指导纲要研制项目组成员，浙江省中小学创客教育网络名师工作室负责人，全国中小学STEAM教育大会联合发起人，“猫友汇”社群联合创始人，开源硬件“虚谷计划”联合发起人。
对话嘉宾：北京景山学校信息技术、物理教师，STEM教育研究者，研究方向为创客教育的普及课程和教师专业发展。
在《上海教育》《教学仪器与实验》《中国信息技术教育》《中小学信息技术教育》杂志开设不定期专栏。
发表论文八十余篇，出版专著三本。
在创新创业领域，致力于从教育的角度推动可持续发展理念下的模块可重用的设计，推进电子、家电、家具、建筑行业的可重用设计的理念和消费行为。
在创客、STEAM教育（跨学科学习）大热之际，人们都希望其能够有一个具体的学科抓手。
《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》的颁布，使得信息技术学科看到了具体的操作路径，其中非常引人注目的是选择性必修模块6——“开源硬件项目设计”，有很多教师觉得，这个模块仿佛“就是为了普及创客教育设计的”，因此尤为关注课标颁布后如何开展教学的工作。
本期对话，我们继续聊一聊有关开源硬件的话题，如果说上期对话是在解剖一个具体的学校教学的细胞，那么这次就要深入到开源硬件的心脏——硬件及其硬件本身了，我们邀请到了温州中学的谢作如老师聊一聊他和一群有志于讲好“开源硬件的中国故事”的同路人和他们的虚谷计划——一个国产开源硬件的立体生态和一个“与中国创新、为世界分享”的宏大构想。
“梦想还是要有的，万一实现了呢？”何况创客精神引领下的“创客工作法”让这一切的成功系数变得很高。
Arduino开源硬件项目在高中通用技术《控制与设计》教学中的应用初探
教学篇誗教育技术Arduino开源硬件项目在高中通用技术《控制与设计》教学中的应用初探洪亮（安徽省阜阳市第三中学，安徽阜阳）摘要：目前我国信息技术的高速发展，教育信息化设备更新换代极快，但高中的通用技术教学却无法及时地跟上时代的步伐，存在着诸多问题。
为实现与信息化时代接轨的目标，改善国内通用技教学学科现状。
提出将Arduino开源硬件应用到高中通用技术课程中《控制与设计》模块的课堂教学之中，依托课堂教学实践情况进行研究和探索，明确当前高中通用技术课程中存在主要问题，了解Arduino开源硬件在改善通用技术学科教学现状方面的效用性，寻求教学方法和教学内容改进方向，以此来优化高中通用技术课程环节，完善教学方法，达到提升学生实践能力和综合能力，引导其综合发展的目标。
关键词：Arduino开源硬件；高中通用技术；实践能力普通高中通用技术课程是教育部规定的高中生必修课程。
《普通高中通用技术课程标准》非常注重对学生必备学科核心素养的培养，实践应用教学体系非常重要。
在高中通用技术《控制与设计》模块的课堂上开展Arduino开源硬件项目的实践教学，作为教学内容的一个创新和扩充，同时会对实践教学过程中存在的问题进行总结，以此来探索教学方法和教学内容改进的方向和方法，以达到完善课堂教学方法，拓宽教学思路，以更加创新高效的教学方法，促进学生创造能力、实践能力和学科综合素养的提高。
一、国内高中通用技术学科教学现状目前我国信息技术高速发展，信息化教学资源也日益丰富，然而当前高中通用技术课程教学发展却比较缓慢，且存在着学生对课程重视度不高、教学设备严重不足、教师教学手段创新度不足等方面的问题。
（一）学生对课程重视度不高在课程任务较重、压力较大的高中时期，为了应对即将来临的高考，学生大多将大部分时间和精力都投入到理化生、政史地等课程的学习上，对“通用技术”这门课程的定义还只是并不重要的选修课，思想意识上并不重视，因此课堂反馈情况并不好，教学质量普遍较低。
高中新课标“开源硬件项目设计”模块学什么和怎么学
刁彬斌对话嘉宾：刁彬斌：北京市宏志中学信息技术和创客教师，研究方向为创客教育的普及和拔尖创新人才培养。
曾获北京市总工会科学技术创新标兵，东城区育人奖、科技教育园丁奖，现任全国青少年三维创意社区创客导师。
研究领域为三维设计与3D打印、Arduino开源硬件、爱好摄影，指导学生多次获得全国及省市级奖项。
著有《小创客玩转3d打印》《小创客轻松玩转micro:bit》等多本创客教育专著。
对话嘉宾：吴俊杰：北京景山学校信息技术、物理教师，STEM教育研究者，研究方向为创客教育的普及课程和教师专业发展。
在《上海教育》《教学仪器与实验》《中国信息技术教育》《中小学信息技术教育》杂志开设不定期专栏。
发表论文八十余篇，出版专著三本。
在创新创业领域，致力于从教育的角度推动可持续发展理念下的模块可重用的设计，推进电子、家电、家具、建筑行业的可重用设计的理念和消费行为。
吴俊杰高中新课标“开源硬件项目设计”模块学什么和怎么学吴俊杰：刁老师，新课标中明确提出了“开源硬件项目设计”这个选修模块，在学校，您除了担任高中必修模块及该主题的选修课外，还负责校本教材的编写工作，请您谈一谈对这个模块的理解？刁彬斌：关于“开源硬件项目设计”这个模块，我们具体可以谈两点认识，一是“开源硬件项目设计”模块是信息技术学科新课程改革中具有代表性的模块，它体现了信息技术学科发展的最新进展。
二是通过该模块的教学实施，让基于开源硬件的项目设计进入了国家的课程，这不仅很有意义，而且对开源生态的形成产生了正面的推动作用。
我指导学生使用开源硬件参加各类科技竞赛很多年，深知它的教学价值和教学乐趣之所在，现在有了国家课程标准的支持，我也希望在之前积累的基础上通过我们学校的校本教材的编写，让开源硬件知识普惠更多的高中学生。
这两年通过写书，我认识了全国各地的很多创客教师，我们也创建了一些微信群，在群里大家常常探讨开源硬件应该学什么和怎么学的问题，这个过程中凝聚了很多其他教师的智慧和专家的指导，要非常感谢大家的帮助。
高中信息技术_程序控制开源硬件教学设计学情分析教材分析课后反思
教学设计通过对教材的分析，结合学生特点，制订出如下实验教学目标：1、知识与技能目标：①熟悉Arduino开发板的应用；②学习电压控制函数analogWrite()、时间延时函数delay()的使用；③通过实验，学习利用循环改变函数中的参数并在实践中应用，进一步学习计算思想。
2、过程与方法目标：通过四个实验，完成LED灯的呼吸效果。
3、情感态度价值观目标：①通过自学环节锻炼学生的自学能力；②小组合作探究，培养团队意识和合作能力；③使用技术实现创意，培养创客精神。
复习回顾、学习新知、自主探究、创客实践、课后创新是本节课的五个教学环节。
1、复习回顾程序设计的过程和三种程序结构，为本节课实验过程中程序的编写做好知识铺垫。
然后使用生活中的案例如扫地机器人、机器人弹钢琴等讲明硬件所作出的动作都是由编写好的程序控制的。
2、学习新知：①通过观看微视频，学生回顾Arduino开发板的使用；②教师讲解Arduino开发板的硬件控制函数analogWrite()，通过改变函数的第二个变量，可以控制输出电压，从而控制LED灯的亮度。
并带领学生使用这个函数，设计程序并使用Arduino开发板做实验点亮一个LED灯。
点亮后，引导学生相互对比，会发现函数第二个变量的数值不同，LED灯的亮度也会不一样。
③根据上一环节LED灯亮度不同的发现，引导学生分析LED灯由暗到亮这个过程，并思考、讨论如何通过程序来实现这个过程。
④编写使用for循环和analogWrite()函数的程序。
⑤将设计的程序上传到开发板，运行并查看效果。
⑥修改完善程序，使用delay()函数控制时间，再次上传运行，查看效果。
3、自主探究：学生自主分析LED灯由亮到暗的过程后写出其控制程序，并使用Arduino开发板实现。
4、创客实践：小组合作完成LED呼吸灯的设计和实现。
5、课后作业：通过这节课的学习，学会了使用程序来实现对硬件的控制，课后学生们自行编写程序，创作一个使用Arduino开发板的LED灯光效果，例如跑马灯、红绿灯等。
2.2开源硬件开发基础优秀教学案例人教中图版高中信息技术选择性必修6开源硬件项目设计
4. 教师对学生的项目设计过程和成果进行全面评价，关注学生的知识掌握、能力发展和品质培养，为学生的持续进步提供指导和建议。
四、教学内容与过程
（一）导入新课
1. 利用多媒体展示一些生活中常见的开源硬件应用案例，如智能家居、可穿戴设备等，引发学生的兴趣和好奇心。
2. 向学生介绍本节课的主题：“开源硬件项目设计”，并提出本节课之前学过的相关知识，为新课的学习做好铺垫。
（二）讲授新知
1. 介绍开源硬件的定义、特点和应用领域，让学生了解开源硬件的概念和基本知识。
2. 讲解开源硬件平台的使用方法，如Arduino、Raspberry Pi等，让学生掌握基本的使用技巧。
1. 培养学生对信息技术学科的兴趣，增强他们对开源硬件和创新的热爱，激发他们不断探索未知领域的动力。
2. 通过开源硬件项目设计，让学生体验到成功的喜悦，增强他们的自信心和自我成就感。
3. 培养学生关注社会、关爱环境的责任感，使他们意识到开源硬件在可持续发展方面的重要作用。
4. 引导学生树立正确的价值观，明白知识的力量，学会与他人分享、协作，培养良好的团队精神。
2. 创新性：在教学过程中，本案例鼓励学生进行创新性设计，引导学生关注开源硬件在实际生活中的应用，激发他们的创新意识。学生通过独立思考和团队协作，设计出具有创新性的开源硬件项目，提高了他们的创新能力。
3. 合作性：本案例采用小组合作的形式，组织学生进行项目设计和讨论。在合作过程中，学生学会了沟通、协商、分工和合作，培养了团队精神和协作能力。
在学科知识方面，本章节主要介绍了开源硬件的定义、特点和应用领域，以及如何使用开源硬件平台进行项目设计。为了让学生更好地掌握这些知识，我以实际项目为载体，引导学生深入了解开源硬件的原理和应用，提高他们在实际项目中解决问题的能力。
基于开源硬件的中学人工智能课程设计与实践
基于开源硬件的中学人工智能课程设计与实践文｜苏晓静 王曦廷 刘梦究”课题编号（No.FCB170641AI03BJ）近年来，以深度学习为代表的人工智能技术取得了极大进步，对推动新技术变革、产业发展发挥着重要作用。
同时，人工智能带来的教育变革方兴未艾，人工智能与智慧教育引领教育教学的创新，已经成为教育信息化发展的必然趋势。
在当今科技飞速发展的社会背景下，通用技术课程应该发挥它培养学生创造性思维与实践能力的作用。
《普通高中通用技术课程标准》中的基本理念提出，“选择体现时代特点，与生活紧密联系的课程内容”，表明通用技术课程内容选择应与时俱进。
目前，将人工智能嵌入中学通用技术教育仍处于初步探索实践阶段，对于人工智能教育的理论研究与实践经验都比较匮乏。
由于简单易用、性能强大和集成化成熟，以TensorFlow、Caffe等为代表的开源深度学习框架受到了广泛认可。
因此，基于开源深度学习框架进行中学生人工智能课程设计，将是中学生体验与学习人工智能的优势途径。
一、课程设计理念及思路（一）课程设计架构本课程设计将STEAM教育理念和项目式学习理念贯穿在课程设计过程中，课程设计融入深度学习的相关内容。
人工智能相关的复杂算法对中学生来说理解起来有难度，课程设计中选用了智能机器人作为载体，围绕搭建智能机器人实现人工智能技术和机器人技术的学习。
通过课程综合设计，旨在让学生通过一系列案例实践，掌握深度学习的基本内容和树莓派交互控制，提升学生的主观体验和自主学习能力。
（二）深度学习框架的应用深度学算法是近年来在人工神经网络领域的一项重大突破，是机器学习研究的一个新领域。
它通过组合低层特征形成更加抽象的高层特征来发现数据的分布式特征。
2006年加拿大多伦多大学教授、机器学习领域的领军人物Hinton和他的学生Salakhutdinov，在著名学术刊物《科学》上发表的文章中提出了深度网络和深度学习概念，开启了深度学习的研究热潮。
基于开源软硬件的高中创客课程研究
基于开源软硬件的高中创客课程研究北京工业大学附属中学王德庆一、问题的提出2010年,《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》将教育信息化上升为国家战略，明确指出“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视”。
第三十二条明确指出：在创新人才培养模式上，遵循教育规律和人才成长规律，深化教育教学改革，创新教育教学方法，探索多种培养方式，形成各类人才辈出、拔尖创新人才不断涌现的局面。
努力培养造就数以亿计的高素质劳动者、数以千万计的专门人才和一大批拔尖创新人才。
坚持能力为重，优化知识结构，丰富社会实践，强化能力培养。
着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力，教育学生学会知识技能，学会动手动脑，学会生存生活，学会做人做事，促进学生主动适应社会，开创美好未来。
积极开展研究性学习、社区服务和社会实践。
培养学生学习兴趣和爱好。
2012年3月，教育部印发《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》，对今后一个时期的教育信息化发展作出了总体部署。
2015年，教育部办公厅出台了《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见（征求意见稿）》，有效利用信息技术推进“众创空间”建设，探索STEAM教育、创客教育等新教育模式，使学生具有较强的信息意识与创新意识，养成数字化学习习惯。
2015年全国两会，“创客”首次“闯入”《政府工作报告》，同时也挥下了中小学信息技术课程改革的令旗。
“创客”一词来源于英文单词"Maker”，是指出于兴趣与爱好，努力把各种创意转变为现实的人。
创客们作为热衷于创意、设计、制造的个人设计制造群体，最有意愿、活力、热情和能力在创新2.0时代为自己，同时也为全体人类去创建一种更美好的生活。
2017年7月，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，提出到2030年人工智能理论、技术与应用总体达到世界领先水平，成为世界主要人工智能创新中心，智能经济、智能社会取得明显成效，为跻身创新型国家前列和经济强国奠定重要基础。
高中通用技术_走近开源硬件教学设计学情分析教材分析课后反思
《走近开源硬件》教学设计一、教学内容分析：《走进开源硬件》为我校通用技术选修课程第二节，根据通用技术选修一《电子控制技术》与选修三《简易机器人制作》的部分内容整合改进而成。
因为学生在此之前对Arduino机器人毫无了解，所以本节内容为入门课程。
课程通过有趣的交互设计作品的展示和带学生动手操作，体会Arduino世界的神奇和有趣。
本节内容主要是让学生初步了解开源硬件的起源和Arduino的发展历史，并且通过以Arduino101控制器和DRRobt扩展板为例，认识Arduino的硬件和编程环境，学习Arduino程序基础知识，体会通过程序语言控制控制器与外界交互。
以此认识Arduino开源硬件机器人，帮助学生打破对机器人的神秘感，拉近学生和机器人的距离，激发学生学习和探究机器人的兴趣。
使学生通过真正的动手，体验Arduino机器人的硬件搭建和程序设计过程的过程，感受通过程序与现实世界进行互动的魅力。
二、教学对象分析：教学对象为高一学生，学生在此之前对于机器人的学习抱有极大的兴趣，但是对于机器人制作与设计，尤其是对Arduino机器人了解甚少，对于程序设计，在信息技术课程中有初步了解，但对于Arduino程序设计的认知为零。
所以这一节课的学习，主要是让学生初步了解Arduino101控制器，认识Arduino机器人，帮助学生打破对机器人的神秘感，拉近学生和机器人的距离，激发学生学习和探究机器人的兴趣。
并且通过自己亲手搭建LED闪烁的硬件和程序设计，感受Arduino通过程序与现实世界的交互。
三、教学资源：1、硬件：通用技术教室、笔记本电脑24台、Arduino101开发套件12套、展示用的虫虫机器人、自动浇花机器人各一套。
2、软件：教学课件、教学视频、Arduino IDE编程环境。
1、视频展示结合实物机器人欣赏，引入新课（1）教师展示多个用Arduino制作的机器人视频，以及通过学生实际现场欣赏虫虫机器人和自动浇花机器人的实物，吸引学生兴趣，调动课堂氛围。
高中新课标“开源硬件项目设计”模块：中国开源硬件的梦与路
谢作如对话嘉宾：浙江省温州中学创客教育工作室负责人，浙江省特级教师，温州市享受教授级待遇中学高级教师，北京师范大学科学教育专业兼职教授，南京师范大学客座研究员，上海师范大学、温州大学硕士生导师，中国电子学会现代教育技术分会副主任委员，中国教育技术协会信息技术教育专委会常务理事，教育部综合实践活动课程指导纲要研制项目组成员，浙江省中小学创客教育网络名师工作室负责人，全国中小学STEAM教育大会联合发起人，“猫友汇”社群联合创始人，开源硬件“虚谷计划”联合发起人。
对话嘉宾：北京景山学校信息技术、物理教师，STEM教育研究者，研究方向为创客教育的普及课程和教师专业发展。
在《上海教育》《教学仪器与实验》《中国信息技术教育》《中小学信息技术教育》杂志开设不定期专栏。
发表论文八十余篇，出版专著三本。
在创新创业领域，致力于从教育的角度推动可持续发展理念下的模块可重用的设计，推进电子、家电、家具、建筑行业的可重用设计的理念和消费行为。
吴俊杰高中新课标“开源硬件项目设计”模块：中国开源硬件的梦与路吴俊杰：谢老师，其实我们认识也已经很多年了，对于对方在做什么也很熟悉。
这次的对话更像是一次开源硬件之旅，结合这次国产开源硬件“虚谷号”的发布，谈一谈如何让更多的国产开源硬件平台惠及世界开源硬件的发展的“虚谷计划”。
先聊聊历史，是一个什么样的契机让你接触到了开源硬件，当时的感觉是怎样的？谢作如：我第一次接触开源硬件是在2010年秋天。
那时候，我和学生在做一个关于水质监测的研究性学习项目。
那个项目需要利用智能终端，将浑浊度传感器的信息远程存储在数据库，但当时用机器人实验室中的机器人主板却总是不成功。
有个刚刚考上复旦的学生推荐了Arduino。
我买过来一用就喜欢上了，它不仅性价比高，而且资源丰富——网络上能找到很多用Arduino做的有趣项目。
使用的第二块开源硬件是Scratch传感器板。
在玩Arduino的时候，我常常在国外网站找资料，无意中发现了Scratch。
第2章开源硬件项目剖析2.2开源硬件开发基础-高中教学同步《信息技术人工-开源硬件项目设计》(教案)
光敏电阻、微型麦克风、蜂鸣器、加速度传感器等
2.2.2输入模块
定义：负责信息采集的模块。
类型：
数字传感器：检测非连续变化数据。
模拟传感器：检测连续变化数据。
传感器分类：
距离传感器
环境传感器
动作传感器
触碰传感器
电磁传感器
2.2.3输出模块
定义：接收开源硬件输出数据的部件。
类型：
显示模块：LED灯、数码管、LCD屏、OLED屏。
《信息技术-开源硬件项目设计》教案
课题
第2章开源硬件项目剖析2.2开源硬件开发基础
课型ห้องสมุดไป่ตู้
班课
课时
1
授课班级
高一1班
学习目标
引脚控制理解与应用
了解微控制器的引脚分类及其功能，包括电源引脚、振荡器引脚、复位引脚和输入输出引脚。
掌握输入输出引脚的不同类型，如数字输入/输出引脚、模拟输入/输出引脚以及通信总线引脚，并能够识别不同核心板上的引脚编号和功能。
循序渐进的教学策略
从引脚控制的基础讲起，逐步过渡到输入模块和输出模块的应用，再到具体的传感器和电机设备的使用，教师采用了循序渐进的教学策略。这种策略有助于学生按照逻辑顺序逐步构建知识体系，避免因跳跃性过大而造成理解上的困难。
案例分析法
通过分析具体案例（如“智能垃圾箱”项目中的红外避障传感器应用），教师让学生了解理论知识在实际项目中的应用。案例分析法可以增强学习的针对性和实用性，使学生能够将所学知识应用于解决实际问题。
解释脉宽调制（PWM）在伺服舵机控制中的作用。
实践题：
假设您要设计一个小型项目，使用温度传感器（模拟输入）和LED（数字输出）来制作一个简易的温度监控系统。绘制一个概念图，说明组件如何连接，并简述其工作原理。
第3章开源硬件创意设计3.2项目设计方案 -高中教学同步《信息技术人工-开源硬件项目设计》(教案)
3.2.1功能设计
难点：如何将抽象的需求分析转化为具体、可行的功能设计方案。
解决策略：结合实例（如手机控制电源通断装置）讲解如何运用功能列表和思维导图等工具来具体化功能设计步骤，强调迭代反馈的重要性。
3.2.2外观设计
难点：外观设计不仅要考虑美学，还要考虑实用性、场景适用性和内部结构，初学者往往难以平衡这些因素。
设计分析：针对所选物品，进行外观设计和交互设计的构思。在外观设计中，需考虑该物品的应用场景和用户体验；在交互设计中，描述你如何优化用户与产品的交互方式，使产品更易用、更具吸引力。
提交要求：请将你的设计方案整理成文档形式提交，包括但不限于功能设计图、外观设计草图和交互设计流程图或状态转换图。务必确保文档结构清晰，内容逻辑连贯，能够体现出你对课程内容的理解和应用能力。
结合互动讨论，鼓励学生提出问题、分享见解，促进对教学内容的深入理解和应用。
图示法：
使用功能列表、思维导图、设计图（包括网格法手绘）、流程图、状态转换图和故事板等视觉工具，帮助学生直观地理解设计过程和设计原则。
图表和流程图的使用使得复杂的设计概念更加易于理解和记忆。
实践操作指导：
虽然课程内容以理论为主，但通过指导学生如何绘制设计图、如何利用设计工具（如思维导图软件），让学生在实践中掌握设计技能。
外观设计的原则和要素：外观设计涉及产品的形状、图案和色彩设计，需考虑产品的应用场景、用户体验和内部构造。外观设计应与作品定位相一致，并可通过平面或三维设计工具以及手绘等方式呈现。
交互设计的目的和方法：交互设计旨在建立人与产品之间的有效互动，以提升产品易用性和用户体验。介绍了交互设计的目的、目标、影响因素，以及主要的设计原则和工具，例如流程图、状态转换图和故事板。
高中开源硬件项目设计教学实践研究
高中开源硬件项目设计教学实践研究发布时间：2021-06-23T11:29:08.660Z 来源：《教育学文摘》2021年3月7期作者：许淼淼[导读] 随着经济全球化的成熟稳定，多元化的文化模式也在各个行业领域中出现。
许淼淼浙江省义乌市第二中学 322000摘要：随着经济全球化的成熟稳定，多元化的文化模式也在各个行业领域中出现。
信息技术教育教学也逐渐从纸上谈兵的空谈模式进入了实际硬件组装技能的掌握。
高中信息技术学科实现了从空谈基础计算机理论知识与硬件设备到关注高中孩子数字化创新能力的培养，激发学生的创新意识和跨学科解决问题的能力。
本文针对高中开源硬件教学改革为切入点，全方位研究开源硬件教育课程的重要作用以及这一教育课程改革的目的所在。
关键词：高中；信息技术教育；开源硬件；创新2017年版普通高中课程方案中，信息技术和通用技术课程结构方面增加了“开源硬件项目设计”选修模块内容，为学生提供了一个技术与设计的应用性学习窗口。
【1】通过这一教学课程的拓展与改革，高中学生对于计算机学科的兴趣与动手能力得到了更加稳固的锻炼。
一、开源硬件的特点开源硬件是一个基于软件与硬件开发的开源平台，具有操作指令少、编程方法简单、易于输入、接口协议开放、学习者无需了解其硬件结构、教学资源丰富等特点。
【2】由于这一硬件技术在日新月异的科技面前所迈出的跨越性进步，为高中计算机信息课程的更加专业化提供了设备基础，是对高中学生专业能力和兴趣培养的极好的平台。
开源硬件还主要与现在人工智能的各种高端设备联系在一起，因而，这一新型技术成为目前高中年龄段的青少年极为感兴趣的一个热门领域，国家教育部也及时的调查更新每一年龄段学生与时俱进的兴趣爱好，由此改革引入的开源硬件项目教学也是极为具有现代性意义的。
教师通过多种操作途径，利用富有趣味性的软硬件操作实验向学生展示开源硬件的应用方法，有效解决因为算法和程序设计枯燥无味、程序设计难学而导致的学生产生厌恶学习情绪的问题。
高中新课标“开源硬件项目设计”模块学什么和怎么学
高中新课标“开源硬件项目设计”模块学什么和怎么学作者：梁森山吴俊杰来源：《中国信息技术教育》2018年第18期缘起在创客、STEAM教育（跨学科学习）大热之际，人们都希望其能够有一个具体的学科抓手，《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》的颁布，使得信息技术学科看到了具体的操作路径，其中非常引人注目的是选择性必修模块6——“开源硬件项目设计”，有很多教师觉得，这个模块仿佛“就是为了普及创客教育设计的”，因此尤为关注课标颁布后如何开展教学的工作。
本期对话，我们有幸邀请到了一位资深的开源硬件教师——来自北京市宏志中学的刁彬斌老师和创客教育名师吴俊杰老师，他们将共同开启一场有关“学什么和怎么学”的对话，为已经开始的2018到2019学年，面临“教材空白”的高中教师提供一些未来教学及师生成长的方向。
吴俊杰：刁老师，新课标中明确提出了“开源硬件项目设计”这个选修模块，在学校，您除了担任高中必修模块及该主题的选修课外，还负责校本教材的编写工作，请您谈一谈对这个模块的理解？刁彬斌：关于“开源硬件项目设计”这个模块，我们具体可以谈两点认识，一是“开源硬件项目设计”模块是信息技术学科新课程改革中具有代表性的模块，它体现了信息技术学科发展的最新进展。
二是通过该模块的教学实施，让基于开源硬件的项目设计进入了国家的课程，这不仅很有意义，而且对开源生态的形成产生了正面的推动作用。
我指导学生使用开源硬件参加各类科技竞赛很多年，深知它的教学价值和教学乐趣之所在，现在有了国家课程标准的支持，我也希望在之前积累的基础上通过我们学校的校本教材的编写，让开源硬件知识普惠更多的高中学生。
这两年通过写书，我认识了全国各地的很多创客教师，我们也创建了一些微信群，在群里大家常常探讨开源硬件应该学什么和怎么学的问题，这个过程中凝聚了很多其他教师的智慧和专家的指导，要非常感谢大家的帮助。
我也在思考“开源硬件项目设计”这个模块从教材到教学法再到评价的一系列的问题，因为这对于广大教师而言，既是挑战也是机遇。
基于设计思维的高中开源硬件项目教学设计以小e声控灯为例
五、结论
本次演示介绍了新型声控灯的设计与制作方法。通过智能化、节能环保、易用 性和安全性的设计理念，结合硬件和软件的设计与实现，我们成功地制作出了 一款实用且高效的声控灯产品。当然，随着技术的不断发展和用户需求的不断 变化，声控灯还有许多可以改进和优化的地方。我们期待在未来的工作中继续 探索和创新，为人们带来更好的智能生活体验。
（1）麦克风阵列：用于采集用户的语音指令，包括拾音、降噪、增益控制等 功能。
（2）语音识别芯片：选用具有高识别率、低功耗的语音识别芯片，用于对用 户语音指令进行识别。
（3）LED灯珠：用于产生照明，可根据用户需求选择不同的颜色和亮度。 （4）电源模块：用于提供稳定的电源，以保证设备的正常运行。
2、软件设计
参考内容
一、引言
随着科技的快速发展，智能化设备在日常生活中扮演着越来越重要的角色。其 中，声控灯就是一种非常实用的智能化产品，它可以根据用户的语音指令进行 开关控制，提供了极大的方便性。本次演示将介绍一种新型声控灯的设计与制 作方法。
二、设计理念
新型声控灯的设计主要基于以下几个理念：
1、智能化：利用先进的语音识别技术，使灯能够根据用户的语音指令进行开 关控制，实现智能化管理。
经过一系列研究，我们成功地构建了设计思维导向的开源硬件教学模式。该模 式的构建流程包括：明确教学目标、制定教学计划、选择教学方法和评价标准。 通过实践操作，我们发现该模式能够有效提高学生的问题解决能力、创新能力 和实践操作能力。同时，学生在学习过程中也表现出了更高的积极性和主动性。
本次演示研究的成果表明，设计思维导向的开源硬件教学模式能够有效提高教 学质量，培养学生的综合素质。然而，该模式仍存在一些问题，例如如何进一 步提高教师的素质和能力，如何更好地与社会需求接轨等。因此，未来的研究 方向应包括：深入探讨该模式的细节和完善措施，研究如何提高教师的素质和 能力，以及探索该模式在不同教育领域的应用情况等。
普通高中开源硬件项目设计课翟的探究
Course Education Research课程教育研究2018年第39期考索·探微4.中外合作办学。
国内高校与国外高校共同培养能源经济专业学生。
目前,得到教育部批准的只有中国社会科学院研究生院与美国杜兰大学合作举办能源管理专业硕士学位教育项目。
本科层次的能源经济类中外合作办学项目还没有。
能源工程技术类的合作办学项目比较多(教育部已批准有12个项目)。
四、结束语国内能源经济专业的人才培养国际化之路,任务艰巨,困难不少。
要做好此项工作,需要顶层设计,投入大量人、财、物,久久为功,才能逐步提升国际化水平。
参考文献:[1]陈昌贵,翁丽霞.高等教育国际化与创新人才培养.高等教育研究,2008(6):77-82[2]朴玉,邹丽丹.高等教育国际化新进展及其对外语教育的启示.外语教学理论与实践,2013(5):66-71[3]任友群.“双一流”战略下高等教育国际化的未来发展.中国高等教育,2016(3):15-17[4]中国石油大学(北京)本科招生专业介绍http://www. /bkzs/yxzy/gsgl/79452.htm[5]教育部中外合作办学监管工作信息平台http://www.crs. 作者简介:杨捷(1972-),男,河南洛阳人,北京航空航天大学经济管理学院讲师,研究方向为能源经济。
前言面对教学不断改革的现状,普通高中开源硬件项目设计课程需要做出改变,让课程融入具有先进性的教学理念和教学思维,推动高中信息技术教育的进步与发展。
结合高中生的学习特点,实现对开源硬件项目设计课程的完善,让学生作为课程的主体,了解教学过程中学生和教师分别需要做什么,从而提升普通高中开源硬件项目设计课程的质量和效率。
一、普通高中开源硬件项目设计课程分析在对普通高中开源硬件项目设计课程进行分析的过程中,需要从建立模型的角度对整个课程的教学过程进行模拟,应用逆向思维学习模型和双循环探究模型,构建该课程的设计型学习模式。
开源硬件配备及教学的新探索
开源硬件配备及教学的新探索摘要：新改版的2018泰山版信息技术教材第三册中出现了智能硬件的内容，本文中，作者从开源硬件现状与配备新探索两方面进行了探讨，摸索出了一种性价比较高，能满足教学需求的配备方案，并对方案进行了详细说明。
关键词：信息技术；开源硬件；2018泰山版新教材新改版的2018泰山版信息技术教材第三册中，出现了智能硬件的内容，共4课，占全册书的三分之一。
要进行这部分内容的教学，就涉及到了开源硬件的配备与教学问题，本文从开源硬件配备现状和开源硬件配备新探索两方面入手，进行了实践研究。
一、开源硬件配备及教学现状2018版信息技术教材中增加了Scraino软件的内容，这是一款基于Scratch3.0开发的面向青少年的简易图形化编程工具，添加了对开源硬件的支持，将Arduino程序语句封装成独立的脚本，与Scratch原生脚本相结合，进行积木式搭建，实时生成C++语言代码，并配合高效的编译内核，将代码快速烧录到控制器中，从而实现对硬件设备的开发，不仅支持交互模式，实现软件与硬件之间的交互，还可以进行脱机控制，以及构建小型物联网系统，给用户带来多维的体验方式。
该软件目前支持的硬件扩展共9种，比较常用的是3种，现从经济性、适用性及扩展性三方面对这3种硬件扩展逐一分析一下。
Arduino-Uno，这是最常见的arduion架构，UNO是一款易用型开源控制器主板，基于Atmega328P的单片机开发板，无需额外的编程器，直接连接USB线，即可使用IDE进行编程、编译、烧录。
因为没有二次开发和封装，本身所带组件也比较少，所以价格比较便宜，整套产品市场价在75元左右；能完成教材中的全部实验，但操作有一定的难度。
另外，没有适配教材的完整套件，需自己购置散件进行组装，难度较大。
由于是原始版本，所以具有很好的扩展性、兼容性。
Arduino-Nano：原始的Nano是一种基与开放原始代码的超小Simple i/o平台，体积很小，即可以用来开发出需要独立运行，并且具有互动效果的电子用品；也可以用来开发出与电脑相连接的互动作品。
高中信息技术_体验开源软硬件教学设计学情分析教材分析课后反思
有多少呢？”同学们纷纷回答：“不了解”，“不知道！”我笑着回答说：“没关系，今天我们就来学习一下开源硬件的知识，我们先来看一段小视频”看完视频后，我说：“我们一起来总结下我们从视频中了解到哪些信息？”多媒体展示，共同总结。
（目前的情况是新课改但是没有新教材，学生在没有教材的情况下见到新事物，在感官上激发学生的探究欲望，主动地参与学习过程。
）二、讲解新知识Ppt翻页演示知识点，重点介绍nano主板，例如，提到arduino就会提及创客运动，又讲了一下创客运动方面的情况。
并给学生演示了几个以前学习培训时看到的arduino作品视频，学生观看时都感觉特别新奇，非常认真。
（通过问题情境，让学生通过自主学习，主动建构新知识。
）三、问题导学，任务驱动认识了arduino主板的基本结构后，结合我们物理上的知识给学生演示最简单的一个小任务，学生完成后，给学生提示，让学生充分的机会发挥想象力和创造性，完成红绿灯的设计。
学生亲身参与探究过程，因此也极大地激发了学生的求知欲，有利于学生知识的建构和科学研究方法的领悟。
四、主动探究这个环节先讲解执行器和传感器的有关知识点，并完成一个小作品。
让学生获取知识并联系前后知识，加工信息，构建知识体系（观察现象，引起思考，加深理解。
学生自主学习，主动建构新知识。
）五、课堂小结与反思总结本节课所学知识点。
完善知识体系，形成知识系统。
六、未完成的项目作为作业高一学生的特点是已经具备抽象思维能力和综合思维能力，同时，对信息技术课程的学习，也有着浓厚的兴趣。
但是对开源硬件基本上一无所知，因此，教学中可以利用学生的知识基础并遵循学生的认知规律，通过适当的教学策略，使新知识有效地整合进学生原有的知识网络中，使学生的知识体系得到丰富和发展。
本节课完成的效果较理想，完成了预期的教学任务。
首先，学生这接到目标任务后，立即展开行动，说明学生的信息获取能力比之前有所提高。
但并不是大多数学生能够完成，任务看似简单，但是学生实际经验太少，要学生总结才能得出来。
开展开源硬件教研活动
开展开源硬件教研活动随着科技的迅猛发展，开源硬件越来越受到关注。
开源硬件是指将硬件的设计图纸、源代码等完全公开，方便大家学习、分享和改进的硬件。
开源硬件不仅可以让人们更好地理解和掌握硬件知识，还可以促进创新和合作。
为了推广开源硬件的教育应用，开展开源硬件教研活动就变得尤为重要。
一、活动目标开展开源硬件教研活动的目标是促进教育领域对开源硬件的认知和应用，提高教师和学生的开源硬件设计和创新能力。
通过这样的活动，可以培养学生的动手实践能力、创造力和解决问题的能力，同时也能让教师更好地了解和应用开源硬件教育资源，提升教学质量。
二、活动内容1. 培训教师：组织开源硬件培训班，邀请专家进行开源硬件的理论与实践培训，提高教师对开源硬件的认知和应用水平。
2. 设计比赛：组织学生参与开源硬件设计比赛，鼓励他们动手实践、创新设计，提高他们的动手能力和创造力。
同时，通过比赛的形式，展示学生的作品，激发学生对开源硬件的兴趣和热情。
3. 教学资源分享：建立开源硬件教学资源平台，教师可以在平台上分享自己的教学案例、设计作品等，为其他教师提供参考和借鉴，促进教师之间的交流与合作。
4. 项目合作：鼓励学生和教师之间进行开源硬件项目合作，以小组形式进行项目设计和实施，培养学生的团队协作精神和项目管理能力。
三、活动方法1. 线下培训：组织专家进行开源硬件的理论和实践培训，让教师和学生有机会亲自动手制作开源硬件，并学习相关的理论知识。
2. 线上资源：建立开源硬件教学资源平台，提供开源硬件的课程资料、教学案例、设计作品等，方便教师和学生进行学习和交流。
3. 实践项目：组织学生进行开源硬件项目设计和实施，让他们通过实际操作来学习和掌握相关知识和技能。
同时，鼓励学生和教师之间进行合作，共同完成开源硬件项目。
4. 比赛评选：组织开源硬件设计比赛，邀请专家组成评审团队，对参赛作品进行评选和展示，鼓励学生进行创新设计和实践。
四、活动效果通过开展开源硬件教研活动，可以达到以下效果：1. 提高教师的开源硬件教育水平，促进教育教学的创新和改进。
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普通高中开源硬件项目设计课程的探究
作者：李华
来源：《课程教育研究》2018年第39期
【摘要】随着我国教育教学水平的不断提高，对普通高中开源硬件项目设计课程进行探究是具有必要性的。
基于此，本文分析了普通高中开源硬件项目设计课程，讨论了普通高中开源硬件项目设计课程设计，分为建立情境、明确目标和确定问题、讨论并调研、得到结论和展示分享几个部分，又针对设计的成果展开教学实验，实现对普通高中开源硬件项目设计课程的探究。
【关键词】高中课程开源硬件项目设计教学探究
【中图分类号】G63 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）39-0231-01
前言
面对教学不断改革的现状，普通高中开源硬件项目设计课程需要做出改变，让课程融入具有先进性的教学理念和教学思维，推动高中信息技术教育的进步与发展。
结合高中生的学习特点，实现对开源硬件项目设计课程的完善，让学生作为课程的主体，了解教学过程中学生和教师分别需要做什么，从而提升普通高中开源硬件项目设计课程的质量和效率。
一、普通高中开源硬件项目设计课程分析
在对普通高中开源硬件项目设计课程进行分析的过程中，需要从建立模型的角度对整个课程的教学过程进行模拟，应用逆向思维学习模型和双循环探究模型，构建该课程的设计型学习模式。
将设计型思维作为模型建立的基础，从教师方面和学生方面展现普通高中开源硬件项目设计课程的每个环节。
在教师的角度分析课程，要求教师在课程中扮演引导与辅助的角色，负责围绕主题、建立情境、描述内容、组织学习和解答问题的工作，并在课程结束后对学生进行综合评价，反思设计中的不足，提出相应的解决办法。
在学生的角度分析课程，要求学生能够主动的探究，自我总结出结论并与教师和同学分享，在讨论众完成自己观点的完善和升华[1]。
二、普通高中开源硬件项目设计课程探究
（一）普通高中开源硬件项目设计课程设计
第一，建立情境。
教师作为引导者将课程的主题以情境的方式引入，可以使用播放视频或音频的方式帮助学生建立情境，让学生对课程有初步的印象，实现对情境的有效了解。
第二，明确目标和确定问题。
开源硬件项目设计课程需要有清晰的设计任务，让学生能够按照既定的目标去努力完成，教师需要在这个过程中帮助学生明确目标，引导学生找到需要解决的问题，从而实现对设计任务的充分了解。
第三，讨论并调研。
在确定问题后，学生应当以小组为单位查找相关的资料，并以此为基础开展小组讨论，在彼此之间的交流中完善自己的观点，实现对新知识的构建，教师则需要在学生讨论后通过讲解或演示加深学生对新知识的印象，提升学生的学习效率。
第四，得到结论和展示分享。
学生在开源硬件项目设计课程的学习已经有了较为明确的设计观点，教师需要引导学生完成相关的设计，帮助学生建立多元化的思考方向。
分小组展示总的设计成果，由其他学生和教师对成果进行点评，如若认为还有欠缺的部分，需要重新讨论和调研，直至得到符合课程要求的观点。
（二）普通高中开源硬件项目设计课程教学实验
第一，目的和类型。
在教学实验目的方面，开元硬件项目设计属于高中信息技术课程，通过教学实验的方式确定普通高中开源硬件项目设计课程是否具有可行性，能否起到培养学生创新能力和数字化学习能力的作用。
在类型方面，将学生的创新能力和数字化学习能力作为因变量，将开展普通高中开源硬件项目设计课程作为自变量，选择两个以上的班级进行对照分析，了解开源硬件项目设计课程的教学效果[2]。
第二，实验的实施。
本次选用的课程主题为“Arduino应用于程序设计”，开展开源硬件项目设计课程，课程内容为智能小车的基本动作，选取了走直线的机器人作为学习案例。
在实验班中，按照课程设计的步骤完成学习内容，而在对照班中，仍然沿用传统的教学方式，进而实现两个班级的对照。
对学生的课堂交互行为等进行记录，为后续的分析奠定基础。
第三，分析教学实验结果。
经过实际数据的统计，得到一些数值相差较大的信息。
在教师提问方面，实验班为38.56%，对照班为23.11%。
在开放性问题方面，实验班为50.45%，对照班为29.26%。
在封闭性问题方面，实验班为49.34%，对照班为70.72%。
另外，学生无论是言语方面还是主动表达与交流方面，都是实验班高于对照班，操作技术水平也是实验班较高，显示出了普通高中开源硬件项目设计课程中应用先进教学方法的优势，学生在这样的环境下能够实现更为高效的学习，有助于培养学生的自主学习能力，丰富学生的创新思维，让学生能够在更加自由的环境下完成课程学习。
结论
综上所述，对普通高中开源硬件项目设计课程进行探究是具有必要性的，符合当下社会对教育教学改革的各项要求，为高中教学的质量性与效率性提供保障。
针对普通高中开源硬件项目设计课程的具体情况，分析在课程中教师和学生担任的角色，实现符合课程要求的设计，并对设计的内容进行实验检验，确保课程具有实际应用意义，能够保证高中教学的整体效果。
参考文献：
[1]祝智庭，李锋.面向学科思维的信息技术课程设计：以高中信息技术课程为例[J].电化教育研究，2015（01）：83-88.
[2]赵琳.设计型学习模式的研究与实践[D].华东师范大学，2017.。