高中信息技術“開源硬件項目設計”模塊教學測評建議

張建彬 王振強

摘要：本文結合《課標》要求與教材內容，對高中信息技術“開源硬件項目設計”模塊的教學內容進行了分析，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與評價。

關鍵詞：教學模塊測評；開源硬件項目設計；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

“開源硬件項目設計”模塊是高中信息技術選擇性必修模塊6，是為促進學生個性化發展而設計的課程模塊，為學生應用信息技術進行創新、創造提供條件。該模塊不作為學業水平考試的內容，更加注重培養學生發現生活中的問題并進行分析，通過設計、制作開源硬件作品來解決問題的能力。通過該模塊的學習，學生能夠搜索并利用開源硬件及相關資料，體驗作品的創意、設計、制作、測試、運行的完整過程，初步形成以信息技術學科方法觀察事物和求解問題的能力，提升計算思維與創新能力。該模塊更加注重學生的創意、設計與實踐能力，教師可以根據本校實際情況對教學內容進行靈活調整，設計與開展適合學生個性發展的多樣化活動，并針對教學內容與活動進行多種方式的教學測評。

注重診斷性測評、過程性測評與終結性測評的綜合運用

1.通過診斷性測評獲取學情

對于開源硬件，學生的起點不同，因此在開展本模塊教學前，應先對學生已有水平及學習興趣進行相關測評，以便有針對性地選擇教學策略開展教學。診斷性測評可以在模塊、單元、項目或單課時教學前進行，以便了解學生對相關內容的掌握程度及完成后續學習內容所需的相關能力。可以采取問卷調查、訪談、測試題、實踐任務測試等多種方式開展。診斷性測評可以結合的部分問題示例如表1所示。

除通過問題了解學情外，還可以通過課前測驗、完成任務的方式進行，如請學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.過程性測評記錄學生發展

開源硬件項目設計的學習不是一蹴而就的，在完成項目的過程中學生需要經歷發現問題、分析問題、設計方案、制作作品、測試完善、演示匯報等多個環節，各個環節都需要學習相關的知識，完成相應的任務，以便培養所需能力。例如，在項目選題階段，可以對學生發現問題的能力進行測評，評價學生觀察生活、搜索整理資料、根據資料做出判斷的能力；在演示匯報階段，對學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習過程，是對學生綜合能力養成的記錄。通過過程性測評，不但可以發現學生對某方面知識的掌握和應用水平，還能夠發現學生的特長與不足，有利于因材施教。

3.終結性測評檢測效果

在某個學習階段完成后，可通過終結性測評對學生的學習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習后，對整體學習過程進行終結性測評。終結性測評可以采取測試、制作硬件作品、編寫程序的方式進行，建議針對不同內容采用多種形式進行測評，如本模塊的終結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業水平測試，對學生的綜合評定可以采用過程性測評與終結性測評相結合的方式進行。

測評方式及建議

具體測評目標及方式應以《普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課標》）中的內容要求與學業要求為基礎，結合具體教學內容進行確定。

1.《課標》要求分析

在內容要求方面，《課標》要求學生能夠認識開源硬件的特征與發展，理解利用開源硬件進行創新的意義；通過剖析案例，體驗完成開源硬件項目的基本流程；能夠設計基于開源硬件的作品開發方案，并使用適當的開源硬件與編程語言，完成作品的制作，并對功能進行測試、優化；在進行實踐的過程中，踐行開源與知識分享的精神，理解保護知識產權的意義。

在學業要求方面，希望學生能夠理解使用信息技術解決問題的思路與方法，認識到數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計的一般流程，能將其運用到實際項目中；能利用相關軟、硬件設計制作相關作品；理解并踐行開源與知識分享的精神，理解保護知識產權的意義。這也是學科核心素養層面的要求。

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展、知道開源硬件進行項目設計的一般流程，也有綜合實踐的要求，如能夠設計基于開源硬件的作品開發方案，使用適當的開源硬件與編程語言，完成作品的制作，并對功能進行測試、優化。因此在評價學生是否達到了相關的內容要求和學業要求時，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.模塊內容分析

各版本的教材對該模塊內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”“開源硬件項目開發基礎”“開源硬件項目開發實踐”幾部分。這四個部分，既有需要學生認識、理解的開源硬件文化的內容，也有需要先通過實例剖析進行理解的內容，還包括開發一個作品所需要的相關開源硬件及編程基礎以及運用相關知識與技能進行綜合實踐，設計制作項目作品，解決問題。每部分的內容與側重點不同，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、價值及發展歷程，讓學生了解開源文化的價值。這部分既可以采用習題測試的方式，如寫出開源硬件的特征，也可以讓學生通過演示文稿、思維導圖、短視頻等多種形式匯報或介紹開源文化的價值與前景等，還可以組織學生就某些話題如開源文化與保護知識產權是否矛盾、開源是否降低了安全性等展開辯論，讓學生對相關知識的理解更加深入。在學生發表觀點的過程中，教師可以對學生對相關內容的理解與掌握程度進行評價。

“開源硬件項目流程”部分旨在讓學生了解一個開源項目從創意誕生、分析論證到方案設計、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計。在學習過程中，建議首先對真實項目案例進行分析，讓學生了解一個項目的實施流程，以及每個環節的具體內容、價值和意義；然后以小組為單位，選取一個身邊的真實問題，撰寫一份應用開源硬件解決該問題的項目規劃書，其中包括項目背景、可行性分析、人員分工、實施計劃等內容；最后讓每組學生展示、介紹自己的項目規劃，并進行組間的提問與答辯，以此來發現項目設計流程中存在的問題，了解學生是否了解了項目開發流程，并能夠應用它來完成項目設計與規劃。

“開源硬件項目開發基礎”部分旨在讓學生掌握開源硬件中常見硬件設備的功能及使用方法，以及如何編寫程序對硬件進行控制，以實現相關功能，并能夠利用開源硬件設備實現簡單項目。本單元可以通過設計不同的任務來檢測學生對知識與技能的掌握程度，如選取恰當的設備制作一個溫濕度檢測儀，設計制作一個能根據光線強弱自動調節亮度的臺燈等。在測評時，可以針對作品是否解決了該任務中提出的問題，解決問題的成本、效率等進行評價。評價內容如表2所示。

“開源硬件項目開發實踐”內容是前面所學知識的綜合應用，也是學習開源硬件項目設計的落腳點。與“開源硬件項目開發實踐”部分中要求學生完成單一任務或簡單項目相比，本部分要完成的項目復雜度有所提升，旨在讓學生發現與分析學習、生活中的真實問題，設計問題解決方案，并使用開源硬件制作相關作品來解決問題。這部分既要求在每個環節對學生進行評價，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、項目所需設備與資源、項目實施進度表等內容的計劃書，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生進行匯報，通過項目實施進度發現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生在項目實施過程中的表現進行測評。

同時，需要對最終完成的作品進行評價。可以通過小組匯報、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、客觀，既要關注作品的功能是否得以實現，又要關注該作品是否解決了在項目初期提出的相關問題，具體評價維度如表3所示。

開源硬件項目設計包括選題、計劃制訂、人員分工、進度管理、設計與實施、測試、展示等多個環節，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，讓學生體會到合作的意義。同時，對每位學生設計個人分數，通過自評和小組成員互評的方式進行，評價維度如態度、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，還可以讓學生感受到自己在項目實施過程中的參與度，促進每個學生積極參與并發現自身價值。

總之，“開源硬件項目設計”模塊既要包含能夠體現學業水平的測評內容，又要注重對學生在實踐過程中綜合素養提升的測評，提高學生利用開源硬件思想、知識與技術解決實際問題的能力。

參考文獻：

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

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