Arduino开源硬件引入机电专业课程实践教学_李一浩
《Arduino互动创新设计与制作》教学大纲
《Arduino互动创新设计与制作》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程性质与课程目标1、课程性质：本课程介绍当前最流行的人工智能与机器人的相关知识，了解世界智能机器人的发展情况，基于Arduino套件，学会传感器的应用、LED灯的应用、电动机的应用，搭建简单的机器人循迹小车。
学生通过该课程可以了解世界机器人发展的潮流，学会简单的机器人制作，并利用套件开发自己感兴趣的创意产品，有利于培养学生创新创业意识和动手实践能力。
2、课程目标：（1）知识目标通过本课程的学习，应使学生了解和掌握各种传感器的使用方法，LED、电动机的驱动方法，掌握创意机器人的制作方法，掌握机器人小车制作、编程、调试的方法。
（2）能力目标培养学生机械零部件设计、制作能力，编程能力和动手实践能力，并能为学生进行创意制作提供一定的理论基础和技术储备。
（3）素质目标本课程属于创意课程，通过本课程的学习，应使学生了解和掌握各种传感器的使用方法，掌握创意机器人的制作方法，掌握机器人小车制作、编程、调试的方法，其目的在于培养学生机械零部件设计、制作能力，编程能力和动手实践能力，并能为学生进行创意制作提供一定的理论基础和技术储备。
（4）育人目标增强学生的科技强国意识和民族自豪感；培养学生严谨的职业操守和高度的责任意识；培养学生服务乡村全面振兴的使命感和责任感；在自动化、智能化和机器人技术蓬勃发展趋势下，使得学生了解和理解先进的机器人技术，跟上新技术发展的步伐，这将有助于我国的高等教育与国际接轨，推进我国科学与技术的发展。
三、教学章节与学时安排四、教学内容与教学方法（一）理论教学内容1.第一章 Arduino概述知识点：（1）机器人创客工具——Arduino简介（2）Arduino开发平台简介课程思政要点：课程思政要点1：中国在建国之后，历经各种困难和科技攻关，在机器人领域取得了巨大的飞跃。
机器人技术可以节省劳动力，是实现工业和农业自动化的重要基石。
基于Arduino开源硬件设计的大学生创客教学实践的研究
创客教育的兴起和蓬勃发展，不能忽视 开源硬件在其中扮演的重要角色。开源硬件 提倡的自由、开放、互助和分享的特点，深受 广大创客 的 喜 爱。 开 源 硬 件 有 着 便 利 的 设
计、丰富的元件、开源的文化，在创客教育中 独具优势。目前，许多种类的开源硬件已经 进入学 校 课 堂，成 为 创 客 教 育 的 必 备 工 具。 高校通过开源硬件设计开发创意项目，培养 学生的创造性和思维能力。
基金项目：基于高校实验室开放的“创客”化人才培养模式探索（项目编号：１６ｇｊｚｘ１８）。 ５３
为初衷，并鼓励对已有的设计进行修改和优 化，是开源文化的一部分。通过开源软件来 理解开源硬件比较容易，比如大家非常熟悉 的安卓系统。开源硬件开放的内容比开源软 件更丰富，包括源代码、电路图、元器件清单、 电路板 布 局 信 息 以 及 与 使 用 相 关 的 所 有 文 档。开源硬件具有开放共享性、二次开发性， 同时具有一定的教育价值和商业价值。最近 创客教育的兴起让开源硬件的创造性和共享 性再一次引起了关注。
西南科技大学《高教研究》
２０１９年第 ２期（总第 １３１期）
基于 Ａｒｄｕｉｎｏ开源硬件设计的 大学生创客教学实践的研究
李 பைடு நூலகம் 阎世梁
（西南科技大学工程技术中心 四川绵阳 ６２１０１０） 摘 要：创客教育是高校培养大学生创新实践能力的新方法和新思路。Ａｒｄｕｉｎｏ 开源硬件具有的独特优势既适合初学者，也适合有较强编程能力的学生进行二次开 发。针对教学对象的特殊性，将 Ａｒｄｕｉｎｏ平台应用到每周一次的创客教学中，通过充 分的教学分析，明确教学目标和重难点，设计实战项目，激发学生学习的主动性、积极 性和创造性。Ａｒｄｕｉｎｏ开源技术已成为大学生创新能力培养的新载体。 关键词：创客；Ａｒｄｕｉｎｏ；开源；实践
开源硬件搭建应用系统(我的小家变聪明了)教学设计
《我的小家变聪明了》基于Arduino开源硬件搭建应用系统一、教学内容：本课是八年级第六单元《物联网创新应用》的活动2——搭建应用系统。
重点讲解开源硬件以及其在物联网中智能家居的应用，选择不同的传感器作为本课一个核心问题“如何根据设计需求做相应的硬件准备和搭建工作？”展开项目式学习。
本课时分四个阶段来进行：1.构思需求阶段：此阶段在上一个课时已完成，明确了设计方案。
2.准备阶段：课前让同学们学习微课，学生进一步认识了开源硬件的功能，除此之外，根据设计方案选择不同的传感设备。
3.实施阶段：本阶段共分为两个环节：1.根据设计方案要求，组内讨论思考，完成传感设备与房屋模型的搭建工作；2.根据测试报告中安装清单，完成Arduino主板与传感器等电子设备连接工作。
4.测试运行阶段：检测主板、传感器等硬件设备是否可以正常使用，获取传感器取值范围，为下节课的编写程序打下基础。
二、学情分析：八年级的学生具备较强的动手能力，对于新鲜事物具有强烈的好奇心。
学生在前期课程的学习中已了解物联网的工作过程，认识各类传感器。
虽然学生在生活中有物联网应用场景的体验，但是对物联网的结构、功能没有清晰的认识。
同时大部分学生没有接触过开源硬件，对其使用和编程更是知之甚少。
三、教学目标：1.学科目标(1).理解物联网的概念与结构，学会开源硬件与常见的传感器的使用。
(2).学会合理搭建智能家居场景。
(3).学会使用 Arduino主板与传感器等硬件设备的连接与测试。
2.核心素养(1).信息选择与加工意识的培养。
感受物联网对社会生活的价值，创设需求情境，利用信息系统解决实际问题。
(2).计算思维的培养。
学生在项目实施过程中，通过判断、分析语综合各种信息资源，运用合理的思路形成解决问题的方案。
(3).创新能力的培养。
开放式作品设计过程中启发了学生的思维，学生在实践过程中激发出新的思路。
四、教学重难点：教学重点：1.理解物联网的概念与结构。
开源硬件Arduino在创客教育课堂中的课程实验设计
开源硬件Arduino在创客教育课堂中的课程实验设计作者：卢振坤来源：《广东教学报·教育综合》2020年第26期【摘要】近年来，随着新课程改革标准的不断落实，创客教育也开始进入课堂，开启了新课程改革背景下一种新的教学模式。
开源硬件是创客运动的技术基石，而Arduino作为开源硬件是很适合在学校进行推广的。
本文探讨如何设计课程将Arduino这门重要的创客课程上好。
【关键词】创客教育;Arduino;实验设计一、创客教育李克强总理在2015年政府工作报告中提到“创客”之后，“创客”越来越受到大家的关注。
“创客”这个名词来源于英文詞“Maker”，是指出于兴趣与爱好，努力把各种创意转变为现实的人。
创客活动可以用比较少的成本，让更多的人参与进来进行创造、创新和制作，而且能够点燃大家积极创造创新的激情。
而且最近最新的科技和互联网的发展，也为创客活动提供了很好的条件。
例如3D打印、物联网和Arduino等开源硬件等技术。
都让创客活动拥有了更多空间和平台共享资源。
让大家能分享成果、创新实践、构筑梦想。
对教育者来说，创客精神与学生旺盛的求知欲和“在实践中教学”的教育思想不谋而合。
创客教育所涉及的知识广泛，为了达成某个学习目标，学生会运用到信息技术和数学、物理、化学、英语甚至艺术等相关知识。
所谓“牵一发而动全身”，各学科知识的综合应用，能有效提高学生的综合素养，而学生也不再只是知识的被动接受者。
创客教育强调学生主动思考、设计和制作，以实现基于创造的学习。
互联网对创客教育起到了很好的支持作用。
学生一方面可以充分利用网络资源进行创客学习和作品制作，一方面通过网络交流、分享，激发创造热情，获得创意启示。
创客教育所倡导的提出问题并利用自己的创造力解决问题的过程，对学生能力的培养至关重要。
二、开源硬件Arduino开源硬件是创客运动的技术基石。
开源硬件不单单是硬件设计原理的开放，也更多的体现了创新理念的开放。
这种理念坚信从分享中所获多于自身付出。
基于Arduino开源项目的电类实训教学资源库建设研究
摘要:教学资源库建设是国家职业院校建设项目的主要内容，通过将Arduino 开源项目引入实训教学资源库，充分发挥开源项目的优势，形成了对教学资源库的有效补充，提高了实训教学效果。
关键词:Arduino 开源项目教学资源库教学资源库建设是国家高职院校教学改革的主要内容，目前已有多所院校开展了教学资源库的建设工作。
如何根据实际需要，规划、设计与建设共享型专业教学资源库，促进优质课程建设，最终形成具有鲜明特色的共享型专业教学资源库是当前研究的一个主要问题。
电工电子实习是电类教学的主要组成部分，在实训教学中，提高学生的创新能力，引入开源项目，促进实训教学资源库的建设，成为共享型专业教学资源库的有效补充。
1Arduino 开源项目特点在开源项目中，软件开源项目较多，如影响力最大的开源软件是LINUX，开源软件可以使开发者加速开发进程，节省成本。
开源硬件也属于开源项目的一部分，其中著名的开源硬件项目之一是2005年源自于意大利的Ar-duino。
Arduino 前几年风靡欧美，近几年在国内发展迅猛，可形象称之为“电子积木”，利用该系统，用户可像搭积木一样，逐层扩展其功能，直到构建自己需要的工作系统，它具有良好的扩展性。
Arduino 支持各式各样的传感器，能感知环境的变化如亮度、温度、湿度、压力等，并能通过控制马达、继电器、灯光和其他装置来反馈和影响环境状态。
将Arudino 开源硬件项目引入到实训教学资源库当中，将极大提高学生的创新能力与创造能力，提高实训教学效果。
2开源项目的实训教学资源库建设2.1实训教学资源库建设目标借鉴先进的教学资源库建设经验，建成具有特色的电类专业实训教学资源库，并在高职院校同类专业中推广使用。
所有实训数字资源通过网络共享，以满足电类专业相关高等职业院校教师实训教学需求，使电类专业在校生受益，带动电类专业实训教学模式、教学方法的改革及其相关专业群发展，提升电类专业人才培养质量与社会服务能力，并为相关领域在岗人员技能提高和新技术应用知识更新、在岗接受继续教育，以及社会学习者自主学习等个性化学习提供服务。
创客视域下高职院校开源硬件创新实践课程的设计
创客视域下高职院校开源硬件创新实践课程的设计【摘要】创客视域下高职院校开源硬件创新实践课程的设计旨在培养学生的创新意识和实践能力。
课程内容包括开源硬件基础知识、项目实践和创客思维培养等方面。
教学方法注重实践操作和团队合作，采用项目驱动式教学模式。
评价方式考核学生的项目成果和创新能力。
通过案例分析探讨成功的开源硬件创新实践案例，激发学生的创新潜力。
总结课程设计的重要性和成果，展望学生在未来创客领域的发展和应用，为学生提供创意启示，激励他们积极参与创新实践。
通过这门课程的学习，学生将更好地掌握开源硬件技术，培养创新意识，提高实践能力，为未来的创客之路奠定坚实基础。
【关键词】创客视域、高职院校、开源硬件、创新实践、课程设计、设计目的、课程内容、教学方法、评价方式、案例分析、总结、展望、创意启示。
1. 引言1.1 创客视域下高职院校开源硬件创新实践课程的设计在创客视域下，高职院校开源硬件创新实践课程的设计具有重要意义。
随着社会对创新与实践能力的需求不断增加，传统的课程设置已经无法满足学生的需求。
设计一个结合开源硬件的创新实践课程，可以有效地培养学生的创造力、动手能力和团队合作精神。
该课程的目的在于引导学生掌握开源硬件技术的基本原理和应用方法，培养他们的创新意识和实践能力。
课程内容涵盖了开源硬件的基本概念、常用硬件平台的介绍、传感器和执行器的应用、Arduino编程等方面。
教学方法主要采用项目驱动和实践探究相结合的方式，让学生在实践中学习、探究和创新。
评价方式可以通过学习成果展示、项目报告、作品展示等形式进行，以全面评价学生在课程中所获得的知识和能力。
通过案例分析可以帮助学生更深入地理解开源硬件在实际项目中的应用，激发他们的创新潜力。
创客视域下高职院校开源硬件创新实践课程的设计旨在培养学生的创新创造能力，提升其就业竞争力。
展望未来，希望通过这样的课程设计，为我国高职教育注入更多创新元素，培养更多具有创新能力的技术人才。
基于创客教育的Arduino校本课程教学实践
基于创客教育的Arduino校本课程教学实践三、开展Arduino校本课程的准备工作在开展Arduino校本课程的教学前，需要进行一些准备工作。
学校需要购置一定数量的Arduino开发板和相应的配件，以及安装Arduino集成开发环境（IDE）的电脑。
需要培训一些教师具备相关的电子、编程和机械知识，以便能够有效地指导学生进行实践操作。
还需要准备一些教学材料和实验器材，以便学生进行实验和创作。
四、Arduino校本课程的教学内容Arduino校本课程的教学内容主要包括Arduino硬件介绍、基本的电子知识、编程基础、传感器应用、舵机控制、通信模块等内容。
学生通过学习这些内容，可以逐步掌握Arduino的基本原理和应用技能，从而能够进行一些简单的创客项目，如温度检测器、小车控制器等。
教学内容还可以根据学生的实际情况和兴趣进行调整和拓展，以满足不同学生的需求。
五、Arduino校本课程的教学方法在进行Arduino校本课程的教学实践中，可以采用多种教学方法，如课堂讲授、实验操作、小组合作、创客项目等。
实验操作是非常重要的一种教学方法，可以帮助学生巩固所学知识，培养其实践能力和动手能力。
小组合作和创客项目可以激发学生的创造力和团队合作精神，促进学生的全面发展。
在教学实践中，教师需要灵活运用多种教学方法，创造丰富多彩的学习环境，激发学生的学习热情。
六、Arduino校本课程的教学实践在进行Arduino校本课程的教学实践中，可以根据学生的年级和兴趣，设计不同的教学实验和创客项目。
针对高年级学生可以设计一些复杂的创客项目，如智能小车、迷宫机器人等；而对于低年级学生，则可以设计一些简单的实验，如闪烁LED灯、控制舵机等。
还可以组织一些创客比赛，激励学生进行创新创作，展示其成果和想法。
通过这些教学实践，可以帮助学生逐步掌握Arduino的应用技能，培养其动手能力和创新能力。
七、Arduino校本课程的教学评价在进行Arduino校本课程教学实践的过程中，需要进行教学评价，以了解学生的学习情况和教学效果。
开源硬件支持下的中学信息技术拓展课的实践研究——以《基于Arduino和雨滴传感器的智能窗户》为例
一、引言随着新一轮的课改不断深入，新课程所倡导的“自主、合作、探究”的理念已经深入人心。
最新的课程指导纲要也对义务教育阶段的信息技术课程目标做出了明确的要求，要为培养创造性人才打基础。
随着创客空间的普及和发展，这一股“春风“也吹进了信息技术教育教学中，由于信息技术学科本身的技术属性，在中学信息技术课程中开展创客教育有得天独厚的优势。
二、当前中学信息技术教育的现状分析（一）信息技术的课程性质强调对学生动手能力的培养信息技术课程是一门综合性比较强的课程，涉及通信技术、微电子技术、计算机技术等，与科技、逻辑、艺术、数学等学科都有联系。
故在信息技术课程内容的设置上，特别是中学阶段，学生有了一些数学知识和电子知识的基础，我们应该有意识地在信息技术课程上将这些跨学科的知识点融合起来，让学生学以致用，形成良性循环，最终实现素质教育。
2021.01（下）江苏省太仓市沙溪镇岳王学校 梅礼龙——以《基于Arduino和雨滴传感器的智能窗户》为例摘 要当前中学信息技术教育教学中对学生创新理念的培养越来越重要，如果仅教授课本上的一些知识点，难以满足现状。
通过图形化编程软件Mixly，结合开源电子平台Arduino，可以充分调动学生的动手动脑能力，将创意变为现实，实现信息技术教育的多元化和可持续化。
本文对课程的开展和支撑平台提出了具体的实例与解决方案。
［关键词］Arduino Mixly 信息技术 创客教育开源硬件支持下的中学信息技术拓展课的实践研究（二）当前中学信息技术教学中的拓展部分开展较难《江苏省义务教育信息技术课程指导纲要（2017年修订）》对中学信息技术课程内容的拓展部分进行了明确的说明，主要分为程序设计、机器人技术、物联网技术这三大部分。
这三大部分，不管是哪一部分，真正实施起来都比较难，在硬件设置、人员培训、技术支持等方面，可以说是少之又少。
所以，在现有条件下，构建一种学校投入小、教师易开展、学生感兴趣的课程开展模式，就显得尤为重要。
中职电子与信息：《Arduino实验环境搭建》微课教案
中职电子与信息：《Arduino实验环境搭建》微课教案一、教学目标1. 让学生了解Arduino实验环境搭建的基本步骤。
2. 培养学生掌握Arduino IDE安装与使用的技能。
3. 引导学生熟悉Arduino编程语言的基本语法。
二、教学内容1. Arduino实验环境搭建的意义和作用。
2. Arduino IDE的与安装。
3. Arduino IDE的基本使用方法。
4. Arduino编程语言的基本语法。
三、教学重点与难点1. 教学重点：Arduino IDE的安装与使用，Arduino编程语言的基本语法。
2. 教学难点：Arduino IDE的安装过程，Arduino编程语言的语法理解。
四、教学方法1. 采用“微课”教学模式，通过视频讲解，让学生直观地了解Arduino 实验环境搭建的步骤。
2. 利用互动问答环节，引导学生积极参与，巩固学习成果。
3. 案例教学，让学生动手实践，提高操作技能。
五、教学过程1. 导入：简要介绍Arduino实验环境搭建的意义和作用。
2. 新课讲解：a. 讲解Arduino IDE的与安装步骤。
b. 演示Arduino IDE的基本使用方法。
c. 介绍Arduino编程语言的基本语法。
3. 互动问答：提问学生关于Arduino IDE的安装和使用问题，引导学生积极参与。
4. 案例实操：让学生动手实践，搭建一个简单的Arduino实验环境，编写并一个“Hello World”程序。
5. 总结与拓展：总结本节课所学内容，布置课后作业，鼓励学生探索Arduino更多功能和应用。
6. 课后作业：a. 熟练掌握Arduino IDE的安装与使用。
b. 学习并实践Arduino编程语言的基本语法。
c. 探索Arduino更多功能和应用，如传感器、电机等。
六、教学评价1. 评价方式：过程性评价与终结性评价相结合。
2. 评价内容：a. Arduino IDE的安装与使用熟练程度。
创客视域下高职院校开源硬件创新实践课程的设计
创客视域下高职院校开源硬件创新实践课程的设计
随着创客教育的兴起，越来越多的高职院校开始关注开源硬件创新实践课程的设计。
开源硬件创新实践课程是一门注重实践教学、培养学生创新创业能力的课程。
本文将从创客视域出发，探讨高职院校开源硬件创新实践课程的设计。
开源硬件创新实践课程应注重培养学生的动手能力和创新思维能力。
在课程设计中，可以引入丰富多样的实践项目，例如Arduino、树莓派等。
学生通过参与到实际的开源硬件创新项目中，可以锻炼动手能力，培养解决问题的能力。
通过实践项目，学生能够学会思考和创新，培养创新创业精神。
开源硬件创新实践课程应强调团队合作和项目管理能力的培养。
在创客教育中，团队合作是非常重要的一环。
学生可以组成小组，共同完成一个开源硬件创新项目，学会与他人合作、协作，培养团队合作能力。
学生还需要学习项目管理的知识和技能，例如项目计划、进度控制、风险管理等，以便能够有效地组织和管理项目。
开源硬件创新实践课程还应注重实践与理论的结合。
学生不仅需要学习开源硬件的基本知识和技能，还需要了解开源硬件的背后的原理和理论。
通过理论的学习，可以加深对实践项目的理解和认识，提高学生的综合素质和能力。
高职院校开源硬件创新实践课程的设计还需要关注社会需求和创新驱动。
开源硬件创新实践课程应紧跟行业动态和创新趋势，培养学生的市场敏感性和创新驱动力。
还可以与企业合作，引入实际的开源硬件项目，提升学生的实践能力和就业竞争力。
《Arduino技术及应用》—实验教学大纲及指导书
《Arduino技术及应用》实验大纲课程编号：SJ001568 大纲执笔人：课程名称：Arduino技术及应用大纲审批人：英文名称：The Technology and Application of Arduino实验室名称：计算机学院实验中心课程学时：40实验学时：8一、本课程实验教学目的与要求Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。
包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（Arduino IDE）。
Arduino简单的开发方式使得开发者更关注于创意与实现，更快地完成自己的项目开发，大大节约学习的成本，缩短开发的周期。
如今它已成为了学习微控制器的首选，并且在全球智能化以及物联网快速发展的大背景下，将迎来学习它的新热潮。
通过本课程学习，学生可以了解Arduino技术基本概念和基本知识，掌握Arduino软硬件设计的基本方法。
本课程的特点是针对迄今为止使用最广泛的Arduino UNO开发板与Arduino IDE 开发环境进行详细剖析，并结合具体Arduino开发实验，使学生能够熟练掌握Arduino的设计与开发方法。
本课程采用讲课和实验相结合的方式，注重培养学生的实际应用能力与创新能力，以达到“学习Arduino，使用Arduino”的教学目的。
二、需要仪器设备及现有套数：1、装有IAR8.10软件的教师PC机一台；投影仪一台。
2、太原理工大学电气与动力工程学院研发的物联网应用开发平台网关箱1套。
3、太原理工大学电气与动力工程学院研发的物联网应用开发平台开发箱30套。
4、电脑笔记本学生人手一套(自带)。
三、实验课程内容和学时分配：四、考核方式1、本门课程实验是综合性和设计性相结合，以操作为主。
在实验四结束后要求学生演示所做实验内容，对关键技术进行讲解，并提交电子作品和纸质实验报告。
2、实验报告应包括:①目的和要求，②开发环境和主题，③设计步骤，④关键技术分析,⑤实验结果及分析。
将开源硬件引入电子实训与创新实践的教改初探
将开源硬件引入电子实训与创新实践的教改初探分析典型开源硬件特点，探讨将其引入电子实训与创新实践的教学。
笔者根据已开展的Arduino开源硬件进行电子实训与创新的教学情况，认为将开源硬件引入电子实训与创新实践可以使更多学科、更大群体学生深入开展电子实训，有利于激发和提高学生的创新能力，对于高校进行电子实训与创新实践教学改革具有借鉴意义。
标签：开源硬件；Arduino；BeagleBoard；Raspberry Pi；电子实践与创新教育部在《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》中指出了在创新人才培养模式与强化实践育人环节方面的相关意见。
[1]在电子实训中，学生们普遍认为电子与电气知识比较深奥，所以很难有自觉深入学习的兴趣和动力，使得学生无法积极主动地进行实践，抑制了学生创新的潜力。
[2][3][4]开源硬件（Open Source Hardware）是指用与自由及开源软件相同的方式设计的计算机和电子硬件。
[5]开源硬件的出现，能在很大程度上解决了电子实践方面的难题，并且对于改善现状有着积极的影响。
目前常见的开源硬件有50余种，[6]从功能、价格、难度、扩展支持等角度进行考察，笔者认为在电子实训与创新实践教学中采用Arduino和Beagle Board 开源硬件较为可行。
一、常见的开源硬件1.Arduino开源硬件Arduino开源硬件主要包含硬件Arduino控制板和软件Arduino IDE。
目前，控制板已经发展到Arduino Uno、Arduino Nano、Arduino LilyPad、Arduino Mega2560、Arduino Ethernet、Arduino Due、Arduino Leonardo、Arduino Yun等。
Arduino开源硬件具有如下优点[7]：①Arduino及周边产品相对质廉价优；②简单易学的开发环境；③Arduino的可扩展性很强；④Arduino资料容易获取；⑤良好的跨平台性。
本科一年级开设Arduino选修课的教学实践
教学研究项 目 “游 戏 化 教 学 互 动 平 台 在 电 类 专 业 课 中 的 应 用”(２０１７) 作者简介:张崇 明 (１９７３—),男,上 海,博 士,副 教 授,研 究 方 向 为 物 联 网 、服 务 机 器 人 和 工 程 教 育 技 术 ． EＧmail:czhang＠shnu．edu．cn
本科一年级开设 Arduino选修课的教学实践
张 崇 明 ,叶 宏 ,倪 继 锋 ,汪 春 梅 ,李 传 江
(上海师范大学 信息与机电工程学院,上海 ２０１４１８)
摘 要:介绍了把专业选修课 Arduino前置到一 年 级 开 设 的 教 学 尝 试. 对 课 程 开 设 的 必 要 性、课 程 内 容、课 程实现、教学效果和实施过程中遇 到 的 问 题 进 行 了 介 绍 和 分 析. 这 一 尝 试 对 “新 工 科”建 设 背 景 下 电 类 专 业 课程体系和教学模式的改革有一定促进作用. 关 键 词 :Arduino;混 合 式 学 习 ;新 工 科 中 图 分 类 号 :G６４２．０ 文 献 标 识 码 :B 文 章 编 号 :１００２Ｇ４９５６(２０１８)０３Ｇ０１６９Ｇ０３
级本科生,开 设 了 一 门 新 的 专 业 选 修 课———“Arduino 入门”.Байду номын сангаас文将对这 门 课 程 开 设 的 必 要 性、课 程 内 容、 教学目标、学习评价 方 案、教 学 过 程 实 现、教 学 效 果 和 实施过程中遇到的问题等进行分析和介绍.
１ 课 程 简 介
１．１ 开 设 本 课 程 的 必 要 性 Arduino作 为 流 行 的 开 源 软 硬 件 平 台[５Ｇ６],早 已 受
开源硬件引入物联网工程专业实践教学
开源硬件引入物联网工程专业实践教学作者：张雷赵学健来源：《科技创新导报》2017年第01期摘要：针对物联网工程专业的实践教学实际情况，分析、探索开源硬件平台在物联网工程教学的不同层次的应用模式，利用开源硬件积木式、易扩展等特点继续扩大开源硬件的课程应用范围，使得最终建立具有学习一致性并可柔性扩展的实践教学模式。
关键词：开源硬件 Arduino Yun 实践教学中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（a）-0158-021 物联网工程专业实践教学我国物联网产业的蓬勃发展一方面带动了旺盛的物联网人才需求，另一方面也对物联网人才的素养提出了更高要求。
因此各大高校在设置物联网工程专业的人才培养目标时，也极力贴合物联网产业的需求特点，强调以培养具备实践能力和创新能力的专业复合型人才为目标[1]。
为了实现物联网工程应用复合型人才培养的目标，物联网工程专业在教学体系中很重视实践教学，从专业课、课程设计到毕业设计等各个环节都强调以实践锻炼学生实践与创新的综合能力[2]。
但是在以往的实际教学操作中，实践教学效果存在以下一些问题。
（1）学生的主体性不足。
物联网工程专业要求学生掌握微机接口原理、传感器原理及应用、操作系统原理、计算机网络、无线传感器网络等大量专业课程内容。
目前的专业课教学过程中，老师一般在完成既定理论知识教学任务后，辅以少量的演示性实验或验证性实验。
每门课程使用不同的实验平台，学生需要浪费大量时间熟悉该课程的实验平台。
而这往往是前期已经掌握的简单重复性工作，导致大多数学生只能是被动机械地完成学习任务，很难调动学生的学习主动性。
（2）连续性和完整性不足。
目前最广泛应用的课程模式仍然是各个课程通常各自为政，很少重视课程之间的联系。
每门课程各自为政，不同课程的实践教学之间缺少整体的连贯设计，难以体现教学实践难度的递进性，一般学生如果无法在短暂学时内主动消化吸收所学的大量知识，很容易失去学习兴趣。
Arduino开源硬件在中医药信息学实践教学中的应用
Arduino开源硬件在中医药信息学实践教学中的应用本文简述中醫药信息学人才培养教学中存在的问题，针对学科人才培养实践教学模式进行探讨，提出将Arduino开源硬件引入中医药信息学教学中，尝试对现有课堂和实验教学进行实践探索，并提出相应建议，激发学生的学习兴趣，提升其应用能力，以冀进一步完善中医药信息学实践教学模式，培养“中医药+信息学”的复合型、应用型人才，促进学科的长远发展。
Abstract：This article briefly described the existing problems in talent training of TCM informatics，conducted discussion according to discipline personnel training practice teaching mode，proposed to introduce Arduino open-source hardware into TCM informatics teaching，try to carry out practice exploration for existing classroom and experiment teaching，and proposed relevant suggestions to promote learning interest of students and improve their application ability，with a purpose to further improve the practice teaching mode of TCM informatics，cultivate “TCM+informatics” compound and application talents to promote long-term development of this discipline.Keywords：open source hardware；TCM informatics；medical teaching；teaching mode；Arduino中医药信息学学科教育旨在培养全面掌握中医药学与信息学知识与技能的跨学科复合型人才，由于其注重综合性和应用性，围绕学科专业培养目标，引导构建学生的实践活动体系，因此实践教学体系显得至关重要。
Arduino开源硬件引入机电专业课程实践教学
Arduino开源硬件引入机电专业课程实践教学李一浩;裴旭明;李宏伟【摘要】In view of the current situation of practice teaching for mechanical electronics specialty, Arduino (open-source hardware) is introduced into practice teaching according to the cognitive ability of students and professional requirements. This article tries to explore the new teaching mode in classroom and experimental teaching existing, and discusses the problems existing in the practice teaching, the main characteristics and function of Arduino. Based on Arduino, the new teaching mode is proposed for practice teaching for mechanical electronics specialty.%针对本科院校机电专业课程实践教学现状，结合专业要求和学生的认知能力，将Arduino开源硬件引入机电专业课程实践教学中，尝试对现有的课堂与实验教学进行实践探索。
结合Arduino开源平台与课程实践教学，论述了目前机电专业课程实践教学存在问题，Arduino的主要特点、在课程实践中的作用，并对如何在机电专业课程实践中开展基于Arduino的应用模式提出了建议。
【期刊名称】《中国现代教育装备》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】3页(P61-63)【关键词】Arduino;开源硬件;实践教学;教学模式【作者】李一浩;裴旭明;李宏伟【作者单位】郑州轻工业学院河南郑州450002;郑州轻工业学院河南郑州450002;郑州轻工业学院河南郑州450002【正文语种】中文Key works： Arduino； open source hardware； practice teaching； model of instruction本科院校的机械电子工程专业，以培养全面掌握机电控制和计算机知识与技能的专业复合型人才为目标，以工程应用为特征和主旨构建教学与课程内容体系，重视学生的工程技术应用能力的培养[1，2]。
Arduino开源平台应用于大学物理实验教学研究
Arduino开源平台应用于大学物理实验教学研究栾江峰;陈璇;袁剑锋【摘要】针对现有大学物理实验教学与工程实践联系不紧密的问题，以光学中三原色混色实验为例，提出了一种Arduino开源平台应用于大学物理实验的教学方案。
利用开源硬件中的各类传感器进行设计性实验，有助于学生深化对物理知识实践运用的理解。
引导学生对实验装置改造并再次应用于实践，有利于培养学生发散性思维，激发学习热情，助力创新型人才的培养。
%Considering the disjunction between the college physics experiment teaching and engineering practice, one kind of teaching scheme with Arduino is proposed, taking color mixing experiment as an example. The physics experiment is designed and carried out using sensor modules in Arduino, which is helpful to improving cognition of physical knowledge application. The divergent thinking can be trained through the modiifcation of experimental device, which is beneifcial to the cultivation of innovative talents .【期刊名称】《中国现代教育装备》【年(卷),期】2015(000)019【总页数】3页(P17-19)【关键词】物理实验;Arduino;三原色【作者】栾江峰;陈璇;袁剑锋【作者单位】北京师范大学珠海分校广东珠海 519087;北京师范大学珠海分校广东珠海 519087;北京师范大学珠海分校广东珠海 519087【正文语种】中文物理学是现代工程技术的基础，物理实验是培养工科学生坚实物理基础、出色科学实验能力和勇于创新精神的优良载体。
Arduino开源硬件编程在初中校本课程中的教学探索与反思
Arduino开源硬件编程在初中校本课程中的教学探索与反思钟启芳;史玲玲;刘家坤
【期刊名称】《中国校外教育（理论）》
【年(卷),期】2018(000)004
【摘要】在教育界掀起一片探索STEAM教育、创客教育等新教育模式的改革浪潮中,结合初中生的身心成长特点及所在学校的实际情况,设计了基于Mixly图形化编程软件的Arduino开源硬件创客教育课程,并利用学校校本课程进行了教学实践探索试验,取得了不错的教学成果.
【总页数】2页(P122-123)
【作者】钟启芳;史玲玲;刘家坤
【作者单位】武汉第三寄宿中学;武汉第三寄宿中学;武汉第三寄宿中学
【正文语种】中文
【相关文献】
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2015年第1期总第209期ISSN1672-1438CN11-4994/TA rdu i no 开源硬件引入机电专业课程实践教学李一浩 裴旭明 李宏伟郑州轻工业学院 河南郑州 450002摘 要：针对本科院校机电专业课程实践教学现状，结合专业要求和学生的认知能力，将A rdu i no 开源硬件引入机电专业课程实践教学中，尝试对现有的课堂与实验教学进行实践探索。
结合A rdu i no 开源平台与课程实践教学，论述了目前机电专业课程实践教学存在问题，A rdu i no 的主要特点、在课程实践中的作用，并对如何在机电专业课程实践中开展基于A rdu i no 的应用模式提出了建议。
关键词：A rdu i no ；开源硬件；实践教学；教学模式Introduction of Arduino in Practice Teaching for Mechanical Electronics SpecialtyLi Yihao, Pei Xuming, Li HongweiZhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou, 450002, ChinaAbstract: In view of the current situation of practice teaching for mechanical electronics specialty, Arduino (open-source hardware) is introduced into practice teaching according to the cognitive ability of students and professional requirements. This article tries to explore the new teaching mode in classroom and experimental teaching existing, and discusses the problems existing in the practice teaching, the main characteristics and function of Arduino. Based on Arduino, the new teaching mode is proposed for practice teaching for mechanical electronics specialty.Key works: Arduino; open source hardware; practice teaching; model of instruction收稿日期：2014-07-20作者简介：万春杰，博士，副教授，教研室主任。
通讯作者：张珩，教授。
王凯，博士，副教授，副院长。
张秀兰，硕士，副教授。
基金项目：2012年度教育部人文社会科学研究专项任务项目(工程科技人才培养研究，12J D G C018)。
本科院校的机械电子工程专业，以培养全面掌握机电控制和计算机知识与技能的专业复合型人才为目标，以工程应用为特征和主旨构建教学与课程内容体系，重视学生的工程技术应用能力的培养[1,2]。
能否真正实现机械电子工程应用复合型人才培养的目标，实践教学体系显得至关重要。
通过引入开源硬件A rdu i no 到现有的机电课程实践教学中，作为理论教学的有效补充，同时探索现代大学生课程实践教学的改进方向。
1 目前机电专业实践教学存在的问题1.1 教学方法不能激发学生的积极性传统的实践教学方法是在完成既定理论知识学习后，再辅以少量的验证性实验，并多以演示为主，学生直接参与的实践活动很少，这种教学方法已经不能适应现阶段高等教育的要求。
有的学校围绕专业培养目标，以科技竞赛为引导构建学生科技创新活动体系，通过学生的科技创新活进一步强化课堂教学内容，将理论教学与实践教学融为一体，这种教学方法虽然为学生提供了动手操作的机会，但是仍然不能很好地激发大多数学生的学习兴趣。
很多学生为了获得好成绩，通过网络购买或代工方式购入半成品，进行简单的修改和调试，而没有真正地去参与设计与制作，更无法消化吸收所学内容，创新学习能力得不到很好锻炼。
1.2 教学内容与学生个人兴趣脱节机械电子专业是机械与电子专业的交叉学科，需要学生在学习机械和电子课程的同时，能够将两种类型的知识融会贯通。
对于机械类专业的学生，面对比较深奥的电子与电气知识，很难有自觉深入学习的兴趣和动力。
在教学中，即使采用了多媒体教学、实物演示与动手操作等教学模式，大多数学生也只是被动机械地完成学习任务，仍然不能有效地提高学生的技能和创新能力。
大学生思维十分活跃，只要教学内容符合他们的需求，引起他们的兴趣，就能激发他们学习的动力和创造力。
但是，目前很多高等院校机电类课程的教学内容偏多偏难，从单片机的组成结构、可编程逻辑控制器再到电机传动控制，在教学过程中都想面面俱到DOI:10.13492/ki.cmee.2015.01.0222015年第1期总第209期ISSN1672-1438CN11-4994/T把所有知识点教给学生，学生无法在有限的学时内主动地消化大量的知识，很容易失去学习兴趣。
2 A rdu i no 开源硬件的特点A rdu i no 是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，包含硬件(各种型号的A rdu i no 板)和软件(A rdu i no 开发环境)，适合人群非常广泛。
A rdu i no 硬件开源表现为用户可以根据需要下载电路图，自己购买所需独立部件，制作相应的电路。
可以利用A rdu i no 作为控制板，用开关、传感器或其他控制器等作为其输入，也可使用数码管、电机、液晶显示等作为其输出装置，从而形成完整的系统。
以往的实践教学多以51单片机为对象，功能单一，扩展性差，开展实验有限。
A rdu i no 与传统单片机相比有如下几个方面的优势[3,4]：(1)学习A rdu i no 单片机可以完全不需要了解其内部硬件结构和寄存器设置，仅仅知道它的端口作用即可；可以不懂硬件知识，只要会简单的C 语言，就可用A rdu i no 单片机编写程序。
(2)A rdu i no 软件语言仅仅需掌握少数几个指令，而且指令的可读性较强，稍微懂一点C 语言即可，轻松上手，快速应用。
(3)A rdu i no 的理念就是开源，软硬件完全开放，技术上不做任何保留。
针对周边I/O 设备的A rdu i no 编程，很多常用的I/O 设备都已经带有库文件或者样例程序，在此基础上进行简单的修改，即可编写出比较复杂的程序，完成功能多样化的作品。
(4)A rdu i no 由于开源，也就意味着从A rdu i no 相关网站、博客，论坛里得到大量的共享资源，在共享资讯的辅助下，通过资源整合，能够加快创作作品的速度及效率。
(5)相对其他开发板，A rdu i no 及周边产品相对质廉价优，学习或创作成本低，重要一点是：烧录代码不需要烧录器，直接用U SB 线就可以完成下载。
A rdu i no 实验开发平台易学易用，降低了微电子学习的门槛，没有程序开发和电路设计经验的学生也可以很快掌握，这非常适用于目前机械类专业学生的教学与学习。
3 A rdu i no 在机电专业实践教学改革中的应用模式通过以上对A rdu i no 的特色优势分析，在机电专业的实践教学中引入A rdu i no 开源平台辅助教学具备较强的可行性，可以弥补实践教学中创新力度不够的问题。
以下分别探讨教学内容制定、机电一体化实验室建立、科技创新活动体系和实践评价体系。
3.1为学生量身打造教学内容3.1.1 演示环节在专业课程的教学中，引入A rdu i no 使得课程更贴近实际应用。
如在机电传动控制与智能机器人的课堂教学中，可设置模拟值、PWM 调光、舵机、步进电机和伺服电机控制实验演示科目，在演示过程中将依次向学生讲解系统结构设计、电路实现、控制程序的编制方法，以及接口服务器的原理，增强面对面授课的生动性、趣味性。
3.1.2 动手操作环节通过教师对实践平台的讲解和实验演示，在实践环节中将自己所掌握的机械与电路知识实践化。
A rdu i no 平台安装简单可以反复使用，像积木可以随意组合任意搭配，学生可以根据自己的想法任意设置电路，编写简单的程序控制整个电路运行过程。
学生通过动手操作对机械和电路方面知识得到最大限度的运用，同时动手能力和创新能力得到了提升。
实践过程中，将每个班级分成若干项目小组，每组三到五人，选取一人为组长。
预先设定难易程度不同的题目，供小组自由选择，充分发挥学生的创造力。
如机电传动控制课程，可预先设定单轴、X Y 两轴、X YZ 三轴工作台、3D 打印机和六自由度机械臂等多个题目，各组可根据自身能力与兴趣选择，每个步骤都制定详细的教学目标、教学方法要求和能力培养要求。
3.2 建立基于A rdu i no 开发平台的机电一体化实验室教学活动中以“技术—应用—实践”为主线，在强化课堂教学的同时，面向本科生建立由“课堂教学—学科交叉—动手实践—工程应用—创新研究”的机电一体化实验室，从组装、调试到应用整个过程全部由学生亲自完成，提升学生对于机械电子的全方位学习能力。
实验室由若干实验台构成，每个实验台要配备A rdu i no 实验开发板、面包板、面包板连接线和所需的电子元器件，并配有电源接线端子。
学生可以在面包板上直接连接线路，不需要进行焊接，所以电子元器件和连接线都可以循环利用，配备常用的电子测量工具和示波器。
2015年第1期总第209期ISSN1672-1438CN11-4994/T3.3 构建以科技竞赛为引导的学生科技创新活动体系围绕专业培养目标，合理定位，以科技竞赛为引导构建学生科技创新活动体系，通过学生的科技创新活动得到进一步的强化和综合应用。
围绕A rdu i no 开发平台设置多个竞赛门类，如机械臂、3D 打印机、传感器应用和智能家居等。
为了处理好科技创新活动的普及与竞赛选手的选拔关系，在科技创新活动体系的建设中，首先确立了竞赛体系的层次性构建，把科技竞赛分为学院级和国家级两个层次。
学院级竞赛主要是为了在学生中普及科技创新活动，使更多的学生参与其中；同时也为选拔优秀选手参加国家级竞赛提供后备人才。
国家级竞赛主要是为了进一步培养优秀学生，培养创新型的拔尖人才；也是为了提高专业和学校的知名度，进一步增强学生的荣誉感和成就感。
3.4 建立机电专业课程实践教学综合评价体系目前许多高校对实践教学环节、实践教学基地建设、工程训练中心建设等已经日益重视，然而，对实践教学环节质量的考核、评价以及对实践性教学改革创新和基础建设还缺乏具有指导作用的评价体系[5]。