高中Arduino课程大班教学的问题和对策

林俊桂

摘 要：以Arduino为核心的开源硬件开发课程成为中学创客教育的基本课程，但场地、课时、专业教师数量等因素制约了该课程的大班教学。通过与信息技术课融合，更改教学内容、评价模式，可以有效地解决大班普及性问题。

关键词：Arduino课程；大班教学；问题；对策建议

近年来，创客运动在全球蓬勃发展。在我国，随着政府的政策支持，各地涌现了大批的创客和创客空间。同时，创客教育迅速走进了中学的校园。Arduino是一款面向非专业人士的开源硬件，其价格低廉，开放源代码，程序开发门槛低，配套模块众多，已成为创客开发作品的首选平台。所以，在中学的创客教学活动中，以Arduino为核心的开源硬件开发课程（以下简称Arduino课程），成为一门事实上的创客必修课。

然而在现阶段，中学的Arduino课程大多选择创客空间作为教学场所，以兴趣小组的形式开展教学，最终目的是制作各种创客作品用来参加竞赛，受益的是少数学生。如果能够把Arduino课程设置为大班教学，作为普及性的校本课程，让所有学生都有机会学习，可以使更多的学生了解创客文化，学习开源硬件技术，提升他们的解决问题能力、团队协作能力和创新能力。

一、Arduino课程大班教学的主要问题

1.所谓大班，一般是指学生数量超过50人的教学班级[1]，以此为标准，现在普通高中，普遍班级都是大班。而中学里的创客空间一般场地面积较小，据调查，70%以上都是80平方米以下，这样的空间在摆放了各种设备、工具后，只能以兴趣小组为单位来组织学习，相关软硬件的配置最多能支持20～30个学生同时上课，空间和设备都无法满足大班教学。

2.现有的Arduino课程，都是以制作创客作品、参加竞赛为最终目标，教学过程中若使用C语言作为编程工具，需学生具备编程基础；若使用到传感器，电机等电子器材，涉及超出高中学生知识范围的电子学知识，需要学生具有接线，焊接，切割等技能。这些特点使这门课程的内容多，难度大，学生入门门槛高；另一方面，普通高中学生，面临高考任务，无法腾出足够的时间和精力来学习它。最终，只有少数拔尖的学生能参与课程学习。

3.开设Arduino课程，教师不仅需要有程序设计知识，也需要有电子学知识，对教师的要求较高。据调查，超过55%开展创客教学的学校只有1～2两位创客教师，显然，仅有少数创客教师无法开展Arduino大班教学。

4.传统的中学课程是“阶梯型”的，课程统一、有规范的学习步调，以作业和考试成绩作为学生学习行为的评价；现有的Arduino课程以竞赛为目标，以竞赛成绩的好坏为评价。这两种学习评价不适合普及性的校本课程。

二、解决问题的对策建议

把Arduino课程与现有高中信息技术课程相结合，作为信息技术校本课程的一部分，通过对现有信息技术课室进行改造，对信息技术教师进行培训等措施，来解决Arduino大班化教学的问题，具体方法包括以下几个方面：

1.普通高中，都配备有可供学生上机操作的电脑室，人机比例基本能达到1∶1，在此基础上，配備可供学生使用的Arduino的软硬件，即可满足Arduino课程教学的需要。以60人的班级为标准，给每两位学生配备一套实验器材，每套500元，只需投入30000元左右，即可把原有电脑室改造成一个Arduino课程的教学场所。

2.作为普及性的课程，无需以竞赛为目标，而是以了解、体验、制作简单的作品为教学目标。例如，我们在教学实践过程中，设定了以下的教学目标：“通过课程，让学生了解创客和开源精神，认识Arduino的工作原理，体验以Arduino为核心的创客作品制作过程；能够在老师的指导下，使用现有的器件，以小组为单位，完成一个作品。”在教学过程中，采用开源的ArduBlock可视化编程软件作为Arduino编程软件，通过“搭积木”式的编程，降低编程的难度，利用Arduino扩展板，杜邦线和集成实验模块，降低接线难度，减少焊接时间。根据学生的课时少，课后没有时间和场地继续学习的事实，在教学设计上，尽量减少两节课之间的知识相关性，保持每节课知识的完整性和独立性。

3.信息技术教师，都具备一定的编程基础和程序教学技能，通过对信息技术教师进行Arduino编程、电子电路基础的培训，完全可以胜任Arduino的普及性教学。如果能够让专职的创客教师参与到这门课程的教学中来，也可以取得更好的效果。

4.改进评价方式，以项目为主，以小组团队课堂演示、网络演示的方式来展示作品，通过教师评价、学生互评和档案袋的方式实现教学评价，不仅可以提高学生学习兴趣，同时也可以减轻教师工作量，降低课程评价实施的难度。

作为全新的课程，大班化开展教学确实有难度，但只要以学生的利益为出发点，改变思路，盘活现有资源，提升教师的知识和教学技能，认真备课，在高中开展Arduino的普及课程，让更多的学生了解创客精神，学习和使用开源硬件，是完全能够实现的。

参考文献：

[1]张焕新.山东省中小学大班额现状及化解对策研究[D].山东：青岛大学，2017.

[2]刘正云，钟柏昌.我国中小学创客空间的现状调查与分析[J].数字教育，2017（4）：62-68.

[3]陈刚，石晋阳.创客教育的课程观[J].中国电化教育，2016（11）：11-17.

编辑 郝全玲