把握特征，理解意义 ——开源硬件的特征的教学策略

主持人

李维明，教育部普通高中信息技术课标修订组核心成员，正高级教师（教授）

主持人语：自2019年9月采用新课标新教材开展教学以来，北京、天津、山东、海南、辽宁等5个省（市）大多完成了必修模块的教学，部分省（市）还进行了学业水平合格考试，取得了良好的成效。2020年，教育部又组织专家对课标进行了修订，颁布了最新版的《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020修订）》，更加明晰了学科核心素养的内涵和内容模块的结构，增强了教学应用的方向感。当下，新课标新教材的教学实践已经进入到选择性必修模块教学的新阶段，怎么选择、怎么教学是必须面对的重要问题。为配合选择性必修课程的教学，本期继续“普通高中信息技术新课程实施”之选择性必修模块的教学等系列专题的研讨，以飨读者。同时，也希望广大信息技术教师、教研人员积极参与，献计献策，共同促进学科新课标新课程的顺利实施、健康发展。欢迎大家不吝赐稿。（358211798@qq.com）

摘要：开源硬件具有“开源与开放”“分享与协作”“模块与复用”等特征，开源硬件平台是一个适宜创新、创造的平台。本文从开源硬件的特征及利用开源硬件进行创新的意义出发，通过简单的阐述与分析，提出了开展本单元教学的基本策略。

关键词：开源硬件；特征；创新；价值

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2022）24-0016-02

“开源硬件的特征”是普通高中信息技术课程之选择性必修模块6：“开源硬件项目设计”内容的第一个教学单元，是学生在了解了开源项目的起源及发展的基础上进一步学习、了解开源硬件知识的课程。《课标》要求：要基于实例分析，认识开源硬件的特征与发展，理解利用开源硬件进行信息技术创新的意义。基于此，把握开源硬件的主要特征、理解利用开源硬件进行信息技术创新的价值意义就成了本单元学习的主要内容；进而，如何激发学生的创新兴趣，引发动手实践的欲望也就成为本单元教学的关键。

● 开源硬件的主要特征

从“开源”的本质来看，开源硬件主要有“开源与开放”“分享与协作”“模块与复用”这三大特征。所谓“开源与开放”是指源硬件设计及其相应的软件的源码开源与开放，在一定条件下免费提供全社会使用、改进及提高；“分享与协作”就是来自不同地域、不同技术背景、不同年龄的爱好者，通过开源社区等各种渠道分享开源应用，相互切磋、相互探讨、相互支持，共同协作技术攻关，不断创新出优秀的应用项目，把一个个想法变成现实；“模块与复用”则是指大多数的开源硬件及源码都可以被拆分为一个个小的模块，而这些模块具有统一的接口或连接方式，每个模块既可以单独使用也可组合应用，使之能方便地复用于不同项目之中。

从另一个角度来看，开源硬件具有“开放性”“低成本”和“标准化”三个显著特征。所谓“开放”是指开发者通过公开硬件设计的所有信息，使得爱好者能够在此基础上使用部分或全部硬件的设计方案，进行二次开发；而低成本则是指开放的硬件信息可以使开发成本、开发风险大大降低，同时也使得学习及利用开源硬件进行应用项目设计的实验成本大大降低；标准化则是指开源硬件的软硬件接口、物理通信、编程环境、机械元件等都实现标准化，从而有利于开源硬件被修改或重新被设计。

● 利用开源硬件进行创新的意义

要理解利用开源硬件进行信息技术创新的意义，可以从以下几个方面入手：①开源硬件的利用降低了项目设计的技术门槛，有效地促进了全社会参与的广度；②开源硬件的利用，易于取得公开的相关技术文档、扩展库等技术资源，促进了全社会参与的深度；③基于开源硬件开发平台的利用，使得“边实践”“边学习”的项目学习模式得以广泛应用，促进了全社会参与的效度；④开源硬件的利用，降低了开发风险及开发成本，使得产品的开发迭代、完善更新周期缩短，提升了全社会参与创新的意愿。

由此可见，利用开源硬件进行信息技术创新一方面可以激发参与者的创新兴趣，另一方面还可以培养参与者的实践能力，从而助力创新社会的发展。

● 教学策略及方法

在本单元教学时，要充分把握特征，理解意义，抓住创新兴趣、实践能力两个关键展开教学。

把握特征的教学，就是抓住“开放”“共享”等关键词，让学生查阅相关资料，溯源开源运动的来龙去脉，从而了解开源硬件的主要特征，知道开源硬件是怎么回事；在此基础上，通过一些成功的开源硬件开发、应用的案例，如全球流行的开源平台Arduino的设计等，理解开源硬件对促进信息技术创新应用的价值和意义；至于创新兴趣，教师可以在教学过程中，展示一些奇、巧的开源项目应用作品，让学生看到开源硬件的应用效果，感受开源平台的神奇，从而产生动手制作的冲动，激发创新、创造的热情。

本单元的教学内容以了解、感受为主要特点，动手实践的内容并不多。在教学过程中可以通过教师的演示活动，展示开源项目的魅力，激发学生学习兴趣；与此同时，还要鼓励学生积极动手，参与开源项目的制作。

开源课程的教学，虽然制作上难度不高，但激发创新、鼓励动手的意义却十分重要。教学中要努力创设条件，给学生以体验、感受的机会，以激发其学习的兴趣、动手的冲动、创新的热情，为下一步的实践操作，增添动力。