應用Arduino在高中開展科技教育的探索

王貴升 甘肅省慶陽市環縣第一中學

伴隨著當前社會逐步提升了對創新人才的需求，國家也開始實行高考方案的改革，各個教育主管部門開始不斷提升對學生創新能力的培養。同時政府部門可以通過一些相應的實踐活動，來促使學生創新能力的提升，也取得了家長和社會廣泛認可。這時高中科學技術教師需要尋找到一種適合的方式和內容，來對學生進行科學技術教育，更好的教高中科技教育活動，在一種培養學生創新思維習慣的基礎上進行轉化。

一、Arduino 的概述

Arduino 屬于一款相對靈活便捷，方便使用的開源電子原型平臺。其中包含了硬件，(硬件主要包含各個型號的Arduino 版和軟件ArduinoIDE)，Arduino 主要適用于一些設計愛好者，藝術家和科技愛好者等等。對科技有興趣的人Arduino 屬于一個基于開放原始碼的重要硬件軟件平臺，Arduino 主要構建與原始碼的界面版同時也具有Java，c 語言的開發環境。Arduino 可以通過不同的傳感器來對環境進行感知，通過對燈光和馬達的控制，來進行其他裝置反饋，從而對環境產生影響。微控制器可以基于Arduino 的編程語言來進行程序的編程，從而譯成二進制文件，在微控制器內部進行收入，針對Arduino 的編程主要是利用Arduino 編程語言和Arduino 開發環境來更好的實現。以Arduino 項目為主要基礎，其中包含了Arduino 也可以包含Arduino 與其他一些電腦上運行的軟件，Arduino 和軟件之間在進行通信的過程中也可以基于flash，Processing，MAX MSP 來實現。

可以自行動手制作也可以使用成品套裝，Arduino 組使用到的軟件都可以進行免費下載，對其進行硬件參考設計也是遵循著availableopen-source 來進行的，可以比較靈活的根據自己的要求來去對其進行修改。Arduino 可以使用開發完成的電子軟件，比如switch 或是sensors，其他一些控制元素，LED 馬達或是一些輸出裝置等。同時Arduino 也可以獨立運行，成為一個可以和軟件互通的接口[1]。

二、Arduino 的特點

首先Arduino 基于開放源代碼的電路圖進行設計，其程序開發接口可以免費下載，可以根據用戶需求進行自己修改。同時Arduino 可以使用低價格的微處理控制器，也就是Arduino VRE 系列控制器并采用USB 接口供電，可以使用外部9VDC 輸入。Arduino 使用ISP 在線收可以更新boot load固件燒入avr 芯片，有了boot load 之后，就可以經過串口或是USB，to，232 線進行固件更新。最后可以依據官方提供的eagle 格式PCB 和SCH 電路圖，對Arduino 模組進行簡化，從而完成獨立運作的微處理控制，可以與傳感器便捷連接與各式各樣的電子元件進行串口，比如紅外線熱敏電阻，馬達以及超音波等.Arduino 支持多種互動程序，比如flash，MAX MSP，processing。在Arduino 的應用方面，以往只能使用鼠標或者鍵盤等輸入裝置，進行互動內容的輸入，Arduino 會突破以往限制性的輸入性質，來進行互動內容的輸入，可以更便捷的達成多人游戲或是單人游戲的互動[2]。

三、Arduino 的優勢

在進行程序編寫方面，Arduino 語言主要是在c 或是c++語言基礎上建立的，其實也就是比較基礎的c 語言同時針對Arduino VR 庫進行了二次封裝，將端口進行打包。同時對于一些寄存器指針或者是地址之類的基礎條件并沒有涉及到，這也在一定程度上降低了進行開發軟件的難度，可以針對不同硬件庫以及樣例程序進行針對性導入，除去一些繁雜的指令，從而將其變成精髓思想進行保留。在進行Arduino 教學的過程中，就是可以使用在實踐中學習的探索性方式，并結合實際實驗來進行Arduino 語言的講解。在學生對c 語言掌握熟練之后就可以讓學生自行探索Arduino 語言，同時Arduino 也存在一些圖形化的編程軟件，更加適合一些低年級學生進行自主探索，比如ardublock等[3]。

四、結語

綜上所述，Arduino 非常適合在高中進行科技教學，并且也屬于高中教師和學生互動的重要媒介。高中教師可以利用Arduino 和學生在有限的時間內開展相應的科技創新活動。同時也可以通過一段時間的學習，讓學生將Arduino 作為一種創新型工具來進行運用，并將自己的創新型想法運用到現實當中，充分體會科技活動過程，這也會為學生未來的學習和生活打下堅實的基礎。