基于通用技術核心素養下Arduino校本課程的開發研究

林建煌

摘? ?要：當今社會正處于一個信息化時代，而技術也被廣泛地應用于社會的各行各業，為適應時代發展趨勢，滿足社會對于創新型及技能型人才的需求，應加強學生對通用技術課程以及其核心素養培養的重視。本文將Arduino應用于該課程中，對通用技術核心素養下Arduino校本課程的開發進行了研究。

關鍵詞：通用技術;核心素養;Arduino;校本課程

引言

在信息爆炸的時代，我們的生產生活很大程度上要依賴于網絡信息技術。在此背景下，我校對學生通用技術課程的要求也隨之發生了變化，不僅要求學生能夠很好地掌握通用技術，并且在積極開展校本課程研究的同時，加強對學生動手能力的培養，使通用技術學科核心素養落到實處。因此，在此基礎上，將Arduino應用到學校通用技術學科技能課之中，進行了通用技術核心素養下Arduino校本課程的開發研究，從而幫助學生在課堂之外對所學的知識進行進一步地鞏固和掌握，并根據自我掌握的實際情況，查漏補缺，學以致用，同時也提高了教師的教學效果。

1? 基于通用技術核心素養下Arduino校本課程開發研究理論分析

1.1? Arduino

Arduino是一款開源電子平臺，2015年由歐洲區域的團隊開發出來的，它主要由硬件和軟件兩個部分構成[ 1 ]。其中，硬件部分主要承擔著電路板的作用，軟件部分則是指Arduino IDE，將編寫的程序傳輸到Arduino IDE，再由Arduino硬件執行命令。在Arduino中可以外接各式各樣傳感器，利用這些傳感器可以有效地感知周圍的環境，然后對燈光、馬達等裝置進行控制。

Arduino發展到今天，它具有以下特點：

（1）跨平臺：Arduino不僅可以在本平臺上運行，還可以在Windows等系統上進行跨平臺運行[ 2 ]。

（2）簡單清晰： Arduino最大的特點就是使用者不需要學習太多的編程知識就可以較為靈活地操作Arduino，掌握起來也比較的容易。

（3）發展性：Arduino不僅只是開源硬件，它還能夠進行硬件開發，且開發方式比較簡單，使得硬件開發者能夠投入更多的精力到開發創意的實現和創新中，在確保了開發質量的同時，又提高了開發效率，也減少了開發成本。

1.2? 校本課程

校本課程這一概念最早是由英、美等國家傳入中國的，它在英、美等國家已經有了二十多年的發展史，而隨著中國新課程改革的持續發展，校本課程被廣泛地應用其中，對學生核心素養的培養有著重要意義。校本課程指的是將學校作為本位，由學校自行確定學生學習的課程。

根據校本課程的性質，可將其分為兩個類別：

（1）將國家、地方課程校本化：它是指學校和教師將國家、地方課程通過整合、選擇、改進、擴展延伸、改變等方法，對國家、地方課程進行創新和加工，從而使得課程能夠更加地符合學生學習以及個性發展的特點。

（2）學校設計并開發新的課程：它指的是學校通過對學生的學習情況和發展特點進行科學、綜合的分析、評估，并在國家、地方課程已有資源的基礎上，將教師和學校作為本位，開發出更多符合學生發展特點、滿足學生學習需求、培養學生核心素養的多元化課程。

2? 傳統通用技術核心素養培養存在的問題

傳統的通用技術核心素養培養存在著以下問題：

2.1? 過于封閉，抑制了學生思維

進行通用技術課程教學時比較的封閉，教師采用的是填鴨式灌輸法，照本宣科，只是將課本的文字讀給學生，并未進行深入的講解和操作，且完全沒有給學生交流、操作的時間，極大地抑制了學生思維，不利于核心素養的培養。

2.2? 資料匱乏，學生無法自主學習

通用技術課程并沒有與語文、數學等課程劃為同等重要課程，因此，教師在教學時并未準備更多與課程相關的知識和資料，即使學生對該課程感興趣也無法進行自主學習，對學生的核心素養培養極其不利。

2.3? 重理論，輕實踐

在通用技術課程教學中更多的是重視學生理論知識的學習，學生基本上沒有進行實踐的機會，使得學生無法將學到的知識與實際的操作相結合，無法解決實際問題，并未重視對學生核心素養的培養。

3? 基于通用技術核心素養下Arduino校本課程的優勢

在我校的通用技術課程中本身就有關于開源硬件的一些知識點，而Arduino的建立就是以開源硬件思想為基礎的，由于其具有開放性特點，它的資料是可以供任何人進行查閱的，并將其應用到校本課程的開發研究之中，而基于通用技術核心素養下的Arduino校本課程具有以下特點：3.1? 操作簡單，Arduino的軟、硬件系統容易掌握

Arduino在編程的過程中通常使用的是C語言，使用者不需要學習太多的編程知識就可以較為靈活地操作;并且它的硬件結構也比較簡單，只需要學習一些淺顯的電學知識就可掌握Arduino的軟、硬件系統，可快速地利用Arduino進行通用技術教學，為通用技術核心素養培養提供條件。

3.2? 具有開放性特點，便于獲取

Arduino內的資料具有開放性，學生和教師可自行查閱本校通用技術校本課程的開設方向和內容，學生可選擇自己感興趣的課程展開學習，這樣既提高了學生的邏輯思維能力，也拓展了學生的知識面，使學生的學習興趣得到培養，使學生核心素養的培養落到實處。

3.3? 硬件價格較為便宜，外圍資源比較豐富

Arduino的硬件價格較為便宜，學校將其廣泛應用于通信技術校本課程中，形成系統的結構，便于學生進行學習。此外，Arduino的外圍參考資料比較豐富，學生可通過資料查找解決通信技術實際問題并進行自主學習、拓展思維，對學生通用技術核心素養的培養有著重大的意義。

4? 基于通用技術核心素養下Arduino校本課程的設計理念

由于傳統的通用技術課程教學極不利于學生核心素養的培養，對此，我校進行了基于通用技術核心素養下Arduino校本課程的開發研究。在校本課程的開發設計上，根據國家、地方課程和學生學習的特點采用微課程的方式，即教師采用微課程講課、輔之以PPT資源的教學模式，更加利于學生核心素養的培養。微課程，指的是利用信息技術制作視頻、動畫等，以滿足不同年齡、不同學習水平的學生需求，展現課程的特定教學內容和教學主題的結構化數字資源，也是一種新興的教學形式。它具有學習時間短、資源容量小、內容少而精等特點。在課程教學中要貫徹落實理論與實踐結合、在線自學、合作學習、綜合評價的設計理念。另外，在校本課程開發中，要以培養學生的核心素養為最終評價目標，從而提高學生的綜合素質。

5? 基于通用技術核心素養下Arduino校本課程開發設計

5.1? 目標設計

基于通用技術核心素養下Arduino校本課程的目標設計主要包含了以下幾方面：

（1）知識目標：讓學生更加深入地了解通用技術、Arduino以及校本課程的發展歷程、方向，掌握通用技術的基本操作和理論知識以及Arduino的結構、原理和特點[ 3 ]。

（2）技能目標：通過對通用技術的學習以及Arduino程序的編寫，初步養成綜合應用通信技術知識解決實際問題的能力;通過通用技術Arduino校本課程的學習不斷地培養學生的核心素養，讓學生具備自主學習的能力。

（3）情感態度與價值觀目標：通過理論學習與實踐學習的結合，提高學生的創新意識，加強學生綜合應用通信技術的能力。

5.2? 內容設計

我校基于通用技術核心素養下Arduino校本課程的內容開發設計主要包括了以下方面：

（1）基礎理論知識學習。講解通信技術的基礎理論知識，逐步深入;介紹Arduino開源思想和傳感器;用計算機連接Arduino硬件;了解Arduino程序的基本構成;了解C語言程序。

（2）知識拓展。學習通信技術與Arduino程序的具體結合，學習單片機的基本電路;學習循環結構;認識發光二極管、三極管等基本電子元器件。

（3）實際操作學習。讓學生模擬操作Arduino端口的讀入和PWM端口的輸出;利用通用技術學科理論知識解決實際問題;組織小組合作學習，每一個小組利用通信技術知識結合Arduino程序設計出一個互動性作品。

（4）綜合討論學習。學習小組向全班的同學展示小組的設計成果，并講述作品設計的思路，創新點，用到的通信技術和Arduino的知識點;全班進行討論，并評選出一個最優的作品;最后教師進行綜合性的評價。

但是，在具體的通用技術核心素養下Arduino校本課程開發的過程中，要更多地考慮到學生的學習進度和個性發展特點，因材施教，將學生的核心素養培養作為重要抓手。在課程的設計中要將其進行細化，并與實際生活相聯系，引起學生共鳴，充分發揮通用技術核心素養下Arduino校本課程的優勢，提高學生的學習效率和質量。

6? 結語

總之，雖然新課改的步伐不斷向前邁進，但依然存在著一些問題。對此，我校加強了校本課程開發的研究，并結合Arduino將其應用于學校的通用技術課程中。雖然取得了一些成果，但還有很多困難。因此，需要進一步加強對通用技術核心素養下Arduino校本課程開發研究的力度。

參考文獻：

[1]李瑞，陳杰. Arduino：開放的軟硬件電子平臺[J].中國信息技術教育，2013（11）.

[2]繆璐璐.基于Arduino平臺開發交互式產品原型的研究[D].上海：上海交通大學，2013.

[3]蔡睿妍.Arduino的原理及應用[J].電子設計工程，2012（16）.