高中Arduino課程大班教學的問題和對策

林俊桂

摘 要：以Arduino為核心的開源硬件開發課程成為中學創客教育的基本課程，但場地、課時、專業教師數量等因素制約了該課程的大班教學。通過與信息技術課融合，更改教學內容、評價模式，可以有效地解決大班普及性問題。

關鍵詞：Arduino課程；大班教學；問題；對策建議

近年來，創客運動在全球蓬勃發展。在我國，隨著政府的政策支持，各地涌現了大批的創客和創客空間。同時，創客教育迅速走進了中學的校園。Arduino是一款面向非專業人士的開源硬件，其價格低廉，開放源代碼，程序開發門檻低，配套模塊眾多，已成為創客開發作品的首選平臺。所以，在中學的創客教學活動中，以Arduino為核心的開源硬件開發課程（以下簡稱Arduino課程），成為一門事實上的創客必修課。

然而在現階段，中學的Arduino課程大多選擇創客空間作為教學場所，以興趣小組的形式開展教學，最終目的是制作各種創客作品用來參加競賽，受益的是少數學生。如果能夠把Arduino課程設置為大班教學，作為普及性的校本課程，讓所有學生都有機會學習，可以使更多的學生了解創客文化，學習開源硬件技術，提升他們的解決問題能力、團隊協作能力和創新能力。

一、Arduino課程大班教學的主要問題

1.所謂大班，一般是指學生數量超過50人的教學班級[1]，以此為標準，現在普通高中，普遍班級都是大班。而中學里的創客空間一般場地面積較小，據調查，70%以上都是80平方米以下，這樣的空間在擺放了各種設備、工具后，只能以興趣小組為單位來組織學習，相關軟硬件的配置最多能支持20～30個學生同時上課，空間和設備都無法滿足大班教學。

2.現有的Arduino課程，都是以制作創客作品、參加競賽為最終目標，教學過程中若使用C語言作為編程工具，需學生具備編程基礎；若使用到傳感器，電機等電子器材，涉及超出高中學生知識范圍的電子學知識，需要學生具有接線，焊接，切割等技能。這些特點使這門課程的內容多，難度大，學生入門門檻高；另一方面，普通高中學生，面臨高考任務，無法騰出足夠的時間和精力來學習它。最終，只有少數拔尖的學生能參與課程學習。

3.開設Arduino課程，教師不僅需要有程序設計知識，也需要有電子學知識，對教師的要求較高。據調查，超過55%開展創客教學的學校只有1～2兩位創客教師，顯然，僅有少數創客教師無法開展Arduino大班教學。

4.傳統的中學課程是“階梯型”的，課程統一、有規范的學習步調，以作業和考試成績作為學生學習行為的評價；現有的Arduino課程以競賽為目標，以競賽成績的好壞為評價。這兩種學習評價不適合普及性的校本課程。

二、解決問題的對策建議

把Arduino課程與現有高中信息技術課程相結合，作為信息技術校本課程的一部分，通過對現有信息技術課室進行改造，對信息技術教師進行培訓等措施，來解決Arduino大班化教學的問題，具體方法包括以下幾個方面：

1.普通高中，都配備有可供學生上機操作的電腦室，人機比例基本能達到1∶1，在此基礎上，配備可供學生使用的Arduino的軟硬件，即可滿足Arduino課程教學的需要。以60人的班級為標準，給每兩位學生配備一套實驗器材，每套500元，只需投入30000元左右，即可把原有電腦室改造成一個Arduino課程的教學場所。

2.作為普及性的課程，無需以競賽為目標，而是以了解、體驗、制作簡單的作品為教學目標。例如，我們在教學實踐過程中，設定了以下的教學目標：“通過課程，讓學生了解創客和開源精神，認識Arduino的工作原理，體驗以Arduino為核心的創客作品制作過程；能夠在老師的指導下，使用現有的器件，以小組為單位，完成一個作品?！痹诮虒W過程中，采用開源的ArduBlock可視化編程軟件作為Arduino編程軟件，通過“搭積木”式的編程，降低編程的難度，利用Arduino擴展板，杜邦線和集成實驗模塊，降低接線難度，減少焊接時間。根據學生的課時少，課后沒有時間和場地繼續學習的事實，在教學設計上，盡量減少兩節課之間的知識相關性，保持每節課知識的完整性和獨立性。

3.信息技術教師，都具備一定的編程基礎和程序教學技能，通過對信息技術教師進行Arduino編程、電子電路基礎的培訓，完全可以勝任Arduino的普及性教學。如果能夠讓專職的創客教師參與到這門課程的教學中來，也可以取得更好的效果。

4.改進評價方式，以項目為主，以小組團隊課堂演示、網絡演示的方式來展示作品，通過教師評價、學生互評和檔案袋的方式實現教學評價，不僅可以提高學生學習興趣，同時也可以減輕教師工作量，降低課程評價實施的難度。

作為全新的課程，大班化開展教學確實有難度，但只要以學生的利益為出發點，改變思路，盤活現有資源，提升教師的知識和教學技能，認真備課，在高中開展Arduino的普及課程，讓更多的學生了解創客精神，學習和使用開源硬件，是完全能夠實現的。

參考文獻：

[1]張煥新.山東省中小學大班額現狀及化解對策研究[D].山東：青島大學，2017.

[2]劉正云，鐘柏昌.我國中小學創客空間的現狀調查與分析[J].數字教育，2017（4）：62-68.

[3]陳剛，石晉陽.創客教育的課程觀[J].中國電化教育，2016（11）：11-17.

編輯 郝全玲