广州市中小学教师雕铁教直课程教学径计 基于开源硬件Arduino的创客项目设计与教学实施 课程导学 【谋程介知】， 以rdui©电子开发平台为主流代表的开源硬件项目开发设计和开源分享。是创客运动的核心特征之 一，创客走进教育领域进入中小学，培养中小学生懂得利用开源硬件进行项目开发设计的创新制造意识和能 力，开源硬件rdui响是优选：同时，粤教版全国高中技术教材选择性必修4（开源硬件项目设计》也是透 用了rd山i©平台，因而学习本课程有利于了解和知道开源硬件的如识和技能，以及理解基于开源硬件的创 客项目的设计和创客教学实蔬。 本误程分五章，共三大部分，第一至第三章为第一大部分，通过介组开源硬件与创客运动引入rd山i© 开源硬件电子开发平台，介绍rdui阳硬件搭建及其开发环境的使用，并通过基于真实情境的有代表性的实 例项目实验开发，介绍开源硬件项目开发的流程和技术方法：第二大部分是第四章，介绍基于项目学习的创 客项目设计和教学实施方法，第三大部分是第五章，介绍开源限件项目的开的含义。介绍开源和知识版权 的区分与关联 【总学时】：20学时 【学习目标】， 1.掌洲最字化学习与创新技术的能力：以世界主流加duio开源硬件电子平台为开发环境和工具，认识 开源硬件，常用电子元器件的使用：学习利用A加o开源硬件电子开发平台进行创客项目开发的电路搭建 技术和程序设计：通过基于STEW理念的若干有代表性的项目案例，认识电子模块使用的场景和功能实现的 技术：掌握基于Ad加io开源硬件电子平台进行创客项目设计、制作的流程和方法，并形成利用开源硬件电 子开发平台进行创客项目设计与创新的意识，从询提升创新技术能力。 2.形成和拓宽计算思输：形成能利用开源设计工具、编程语言实现外部数据的输入、处理，利用输出数 据里动执行装置的计算思排：体验和认机从生活场景到产品设计、从设计方案到方案成本实现拉制、从实验 作品到市场产品的计算思维。 3.掌塑基于项日学习的戴学设计、实施和评价方法知道基于项目学习进行创客教学设计：如道创客教
广州市中小学教师继续教育课程教学设计 1 基于开源硬件 Arduino 的创客项目设计与教学实施 课程导学 【课程介绍】： 以 Arduino 电子开发平台为主流代表的开源硬件项目开发设计和开源分享，是创客运动的核心特征之 一，创客走进教育领域进入中小学，培养中小学生懂得利用开源硬件进行项目开发设计的创新制造意识和能 力，开源硬件 Arduino 是优选；同时，粤教版全国高中技术教材选择性必修 4《开源硬件项目设计》也是选 用了 Arduino 平台，因而学习本课程有利于了解和知道开源硬件的知识和技能，以及理解基于开源硬件的创 客项目的设计和创客教学实施。 本课程分五章，共三大部分，第一至第三章为第一大部分，通过介绍开源硬件与创客运动引入 Arduino 开源硬件电子开发平台，介绍 Arduino 硬件搭建及其开发环境的使用，并通过基于真实情境的有代表性的实 例项目实验开发，介绍开源硬件项目开发的流程和技术方法；第二大部分是第四章，介绍基于项目学习的创 客项目设计和教学实施方法；第三大部分是第五章，介绍开源硬件项目的开源的含义，介绍开源和知识版权 的区分与关联。 【总学时】：20 学时 【学习目标】： 1.掌握数字化学习与创新技术的能力：以世界主流 Arduino 开源硬件电子平台为开发环境和工具，认识 开源硬件、常用电子元器件的使用；学习利用 Arduino 开源硬件电子开发平台进行创客项目开发的电路搭建 技术和程序设计；通过基于 STEAM 理念的若干有代表性的项目案例，认识电子模块使用的场景和功能实现的 技术；掌握基于 Arduino 开源硬件电子平台进行创客项目设计、制作的流程和方法，并形成利用开源硬件电 子开发平台进行创客项目设计与创新的意识，从而提升创新技术能力。 2.形成和拓宽计算思维：形成能利用开源设计工具、编程语言实现外部数据的输入、处理，利用输出数 据驱动执行装置的计算思维；体验和认识从生活场景到产品设计、从设计方案到方案成本实现控制、从实验 作品到市场产品的计算思维。 3.掌握基于项目学习的教学设计、实施和评价方法：知道基于项目学习进行创客教学设计；知道创客教
广州市中小学教师鞋候数育课程教学设计 学实施要关注的问思，以及误堂评价、创客作品评价的方法和工具。 4提高信息牡会贵在意识：领情和理解开源硬件项目分享的理念、意识，了解开源和如识版权保护的区 分与关联：建立开源理念和习惯，自觉践行开源理念与知识分享的精神， 【服点难点】： 1.教学重点：掌挥开源硬件A缸d加io电子开发平台的软硬件技术，认识电子模块使用的场景和功能实现 的技术：知道基于开源硬件电子开发平台Ad如i0的创客项目规划和设计流程，掌握有代表性的创客项日范 例的开发。 2.教学难点：基于开硬件电子开发平台进行创客项目设计与创新的意识的形成，创客项目设计创新的 技术能力的提升。 课程学习 第一章：创客作品和开源硬件（学时：2） 【学习目标】。 1.了解源于美国的创客定义。了解全球创客运动的兴起，了解创客运动在国内就起 的热潮，知道创客的核心特狂，了解创客进入教育领域进入中小学的现状，知道创 客教有的相美定义及实我框架： 本章导学 2.认识开源硬件，理解开源硬件与创客、创客教育的关系，了解开源硬件电子开发 平台应用的意义，知道基于开源硬件电子开发平台进行项目开发的创客作品类型。 【重点难点】： 创客和创客教育的定义、核心特征，开源硬件和创客作品的关系。 第一节：创客与创客运动（学时：1） 课程模块 具体内容 专家引领 创客与创客运动 案例观摩 深圳创客嘉年华视坝 互动研讨 创客运动兴起、创客教育的热湘，是源于什么。 2
广州市中小学教师继续教育课程教学设计 2 学实施要关注的问题，以及课堂评价、创客作品评价的方法和工具。 4.提高信息社会责任意识：领悟和理解开源硬件项目分享的理念、意识，了解开源和知识版权保护的区 分与关联；建立开源理念和习惯，自觉践行开源理念与知识分享的精神。 【重点难点】： 1.教学重点：掌握开源硬件 Arduino 电子开发平台的软硬件技术，认识电子模块使用的场景和功能实现 的技术；知道基于开源硬件电子开发平台 Arduino 的创客项目规划和设计流程，掌握有代表性的创客项目范 例的开发。 2.教学难点：基于开源硬件电子开发平台进行创客项目设计与创新的意识的形成，创客项目设计创新的 技术能力的提升。 课程学习 第一章：创客作品和开源硬件（学时：2） 本章导学 【学习目标】： 1.了解源于美国的创客定义，了解全球创客运动的兴起，了解创客运动在国内掀起 的热潮，知道创客的核心特征，了解创客进入教育领域进入中小学的现状，知道创 客教育的相关定义及实践框架； 2.认识开源硬件，理解开源硬件与创客、创客教育的关系，了解开源硬件电子开发 平台应用的意义，知道基于开源硬件电子开发平台进行项目开发的创客作品类型。 【重点难点】： 创客和创客教育的定义、核心特征，开源硬件和创客作品的关系。 第一节：创客与创客运动（学时：1） 课程模块 具体内容 专家引领 创客与创客运动 案例观摩 深圳创客嘉年华视频 互动研讨 创客运动兴起、创客教育的热潮，是源于什么
广州市中小学教顺推续教直课型教学设让 拓展阅读 文献货料《从创客运动到创客教育：培植众创文化》 创客运动起潭于螺个国家？〔B) 课阿交互性问思 A. 中国B美国G,英围D,德国 第二节：开源硬件与创客作品（学时：1） 课程模块 具体内容 专家引领 开薄硬件与创客作品 1.基于开源硬件Arduino开发制作的创意项目作品祝颜 案例观摩 2.基于开源使件Arduir©开发制作的创客马拉松项目作品税频 3.基于rduino其它型号开发平台制作的创意项目作品祝须 互动研讨 开源硬件创客作品有什么特狂，对推动利用信息技术创新制造有什么意义？ 拓展阅读 文献贵料《开源硬件：撬动创客教有实践的杠杆》 课倒交互性问题 电子开发平台就一定是开源的吗？（错误） 第二章：开源硬件Arduino平台技术（学时：8） 【学习目标】： 1,了解A:uine与开源硬件的关系，以及Arduino的起源与发展。 2.认识rduino作为电子开发平台的组成，认识Arduino常用型号主控板w0和 NANo,认识Arduino开发环境，掌握Arduin9更动程序的安装和编程开发环境的基 本使用。 本章导学 3.认识常用输出控制电子核块的名称、性能、参数，拿据与rdu©电路拼建的技 术和编程控制的语句，及其应用功能和应用实例。 【重点难点】： 了解Arduino的起源及发展，认就Arduino常用型号主控板UNO和MANO,认识Arduino 开发环境
广州市中小学教师继续教育课程教学设计 3 拓展阅读 文献资料《从创客运动到创客教育:培植众创文化》 课间交互性问题 创客运动起源于哪个国家？（B） A．中国 B.美国 C.英国 D.德国 第二节：开源硬件与创客作品（学时：1） 课程模块 具体内容 专家引领 开源硬件与创客作品 案例观摩 1.基于开源硬件 Arduino 开发制作的创意项目作品视频 2.基于开源硬件 Arduino 开发制作的创客马拉松项目作品视频 3. 基于 Arduino 其它型号开发平台制作的创意项目作品视频 互动研讨 开源硬件创客作品有什么特征，对推动利用信息技术创新制造有什么意义？ 拓展阅读 文献资料《开源硬件:撬动创客教育实践的杠杆》 课间交互性问题 电子开发平台就一定是开源的吗？（错误） 第二章：开源硬件 Arduino 平台技术（学时：8） 本章导学 【学习目标】： 1.了解 Arduino 与开源硬件的关系，以及 Arduino 的起源与发展。 2.认识 Arduino 作为电子开发平台的组成，认识 Arduino 常用型号主控板 UNO 和 NANO，认识 Arduino 开发环境，掌握 Arduino 驱动程序的安装和编程开发环境的基 本使用。 3.认识常用输出控制电子模块的名称、性能、参数，掌握与 Arduino 电路搭建的技 术和编程控制的语句，及其应用功能和应用实例。 【重点难点】： 了解Arduino的起源及发展，认识Arduino常用型号主控板UNO和NANO，认识Arduino 开发环境
广产州由中小学教师雅铁教直课程校学设计 第一节：Arduino基本简介（学时：2） 课程模换 具体内容 1.认识Arduino 专家引额 2.加duino安装和编程环境 互动研讨 结合本课程的内容，流谈你对Arduino的了解。 文献资料 拓藏阅读 L.探究Ard加ino单片机在信息技术教育中的应用 2.面向中小学数学的开源硬件现状分析与比较 rd山io能通过各种各样的传感器米来感知环境，通过控制灯光、马达和其他的装置 课何交互性问题 来反使、影响环境。（正确） 第二节：Arduino输出模块项目应用（学时：3） 课程模块 具体内容 1,最示输出控制的技术及应用实网 专家引领 2.制动输出控制的技术及应用实例 3,声音输出控制的技术及应用实例 1.灯信号输出创客作品视频 案例观摩 2.制动输出创客作品视频 3.声音输出创客作品视颇 互动研讨 有哪些场景可以在输出控制上进行项目开发？ 课何交互性问愿 Arduino管脚输出的都是PM信号。（错误） 第三节，rd山ino输入模块项日应用（学时：3） 课程模块 具体内容 1,超声被测死模块的使用技术及应川实例 专家引领 2.温湿度传感器的使用技术及应用实例 3,声音传感墨的使用技术及应用实例
广州市中小学教师继续教育课程教学设计 4 第一节：Arduino 基本简介（学时：2） 课程模块 具体内容 专家引领 1.认识 Arduino 2.Arduino 安装和编程环境 互动研讨 结合本课程的内容，谈谈你对 Arduino 的了解。 拓展阅读 文献资料 1. 探究 Arduino 单片机在信息技术教育中的应用 2. 面向中小学教学的开源硬件现状分析与比较 课间交互性问题 Arduino 能通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制灯光、马达和其他的装置 来反馈、影响环境。（正确） 第二节：Arduino 输出模块项目应用（学时：3） 课程模块 具体内容 专家引领 1.显示输出控制的技术及应用实例 2.制动输出控制的技术及应用实例 3.声音输出控制的技术及应用实例 案例观摩 1.灯信号输出创客作品视频 2.制动输出创客作品视频 3.声音输出创客作品视频 互动研讨 有哪些场景可以在输出控制上进行项目开发？ 课间交互性问题 Arduino 管脚输出的都是 PWM 信号。（错误） 第三节：Arduino 输入模块项目应用（学时：3） 课程模块 具体内容 专家引领 1.超声波测距模块的使用技术及应用实例 2.温湿度传感器的使用技术及应用实例 3.声音传感器的使用技术及应用实例
广州市中小学教师鞋候数育课程教学设计 1.防触凝雾报装置 案例观摩 2.使用了温湿度传感器的创客作品视频 3.声音传感器的作品视颇：智能声控灯 互动研讨 哪些场景可以通过输入信号采集做一些项目开发？ 温湿度传感器能通过一定的检测装置，测量到温涩度后，按一定的线律变换成电信 课饲交互性问题 号或其他形式的信息输出。（正确） 第三章：基于Arduino的创客项目设计（学时：T) 【学习目标】： 1.懂得从生活场景出发，基于人们对美好生活追求和以人为本、体现人文关怀的需 要，考虑开潭硬件创客项目的选题。章据利用思雄导图等可视化工具进行选题规划 的过程和方法。 2.拿据围饶透题规划进行技术方案演写的开发写作， 3.领悟基于STEM理艺和创客项目学习的理念和运用方法，形成基于开源硬件电子 本章导学 开发平台进行创客项目设计与创新的意识。提升创客项目设计创新的技术整力， 【重点难点】： 1.重点：电子模块使用的场景和功能实现的技术：基于开源硬件电子开发平台 rd加io的创客项目规划和设计流程：理解有代表性的创客项目范例的开发. 2.难点：基于开源硬件电子开发平台进行创客项目设计与创新的意识的形成，以及 创客项目设计创新的技术能力的提升， 第一节：创客项目的规划与设计（学时：2） 课程棋块 具体内容 1.创客项目的达题线划 专家引领 2.创客项目的方案授计 案例观摩 (基于taspberry PI+Ard加in的智能家居系统)
广州市中小学教师继续教育课程教学设计 5 案例观摩 1.防触碰警报装置 2.使用了温湿度传感器的创客作品视频 3.声音传感器的作品视频：智能声控灯 互动研讨 哪些场景可以通过输入信号采集做一些项目开发？ 课间交互性问题 温湿度传感器能通过一定的检测装置，测量到温湿度后，按一定的规律变换成电信 号或其他形式的信息输出。（正确） 第三章：基于 Arduino 的创客项目设计（学时：7） 本章导学 【学习目标】： 1.懂得从生活场景出发，基于人们对美好生活追求和以人为本、体现人文关怀的需 要，考虑开源硬件创客项目的选题，掌握利用思维导图等可视化工具进行选题规划 的过程和方法。 2.掌握围绕选题规划进行技术方案撰写的开发写作。 3.领悟基于 STEAM 理念和创客项目学习的理念和运用方法，形成基于开源硬件电子 开发平台进行创客项目设计与创新的意识，提升创客项目设计创新的技术能力。 【重点难点】： 1.重点：电子模块使用的场景和功能实现的技术；基于开源硬件电子开发平台 Arduino 的创客项目规划和设计流程；理解有代表性的创客项目范例的开发。 2.难点：基于开源硬件电子开发平台进行创客项目设计与创新的意识的形成，以及 创客项目设计创新的技术能力的提升。 第一节：创客项目的规划与设计（学时：2） 课程模块 具体内容 专家引领 1.创客项目的选题规划 2.创客项目的方案设计 案例观摩 《基于 Raspberry PI+ Arduin 的智能家居系统》
广州市中小学教顺推续教直课型教学设让 互动研讨 谈谈创客项目的选题来源有郑些。 拓展阅读 文献货料《大学生创新实验项目选题的策略》 做创客项目途思时除了考虑自己感兴趣的、有新意的，还要考虑它的这愿意义和可 课何交互性问题 行性。（正确） 第二节：创客项目技术实现范例（学时：3） 课程模块 具体内容 1.面向智能家居应用的项目作品范例：智能家居系统 专家引领 2.面向智能农业应用的项目作品意例：智能浇灌系统 3.面向校园学习应用的项目作品范例：坐姿轿正仪 案例观摩 智慧课室系统创客项目介绍视频 互动研讨 自选一个愿目，谈谈你想创作的创客项目。 拓展阅读 文献货料《基子ifi和Ad血uino的空领老人智能家居系统设计) 课饲交互性问题 按输出非电量的不同分，有温度传感器、压力传感器、加速度传感器等（错误） 第三节：创客项目作品外观结构制作（学时：2） 课程模块 具体内容 1.非数控如工的外观结构制作 专家引领 2.数控如工的外观结构制作 案例观摩 智隆护眼精灵创客项目结构介绍视频 互动研讨 非数控如工与数控如工的外观结构制作有什么共通之处。 拓展阅读 文献货料《知打印技术在产品设计中的应川顺况) 我们可以通过数控加工技术。也可以用手工制作的方法米制作作品的结构和外观。 课何交互性问愿 (正确) 第四章：基于项目学习的创客教学实捕（学时：2） 本章静学 【学习日标】： 6
广州市中小学教师继续教育课程教学设计 6 互动研讨 谈谈创客项目的选题来源有哪些。 拓展阅读 文献资料《大学生创新实验项目选题的策略》 课间交互性问题 做创客项目选题时除了考虑自己感兴趣的、有新意的，还要考虑它的选题意义和可 行性。（正确） 第二节：创客项目技术实现范例（学时：3） 课程模块 具体内容 专家引领 1.面向智能家居应用的项目作品范例：智能家居系统 2.面向智能农业应用的项目作品范例：智能浇灌系统 3.面向校园学习应用的项目作品范例：坐姿矫正仪 案例观摩 智慧课室系统创客项目介绍视频 互动研讨 自选一个题目，谈谈你想创作的创客项目。 拓展阅读 文献资料《基于 Wifi 和 Arduino 的空巢老人智能家居系统设计》 课间交互性问题 按输出非电量的不同分，有温度传感器、压力传感器、加速度传感器等（错误） 第三节：创客项目作品外观结构制作（学时：2） 课程模块 具体内容 专家引领 1.非数控加工的外观结构制作 2.数控加工的外观结构制作 案例观摩 智能护眼精灵创客项目结构介绍视频 互动研讨 非数控加工与数控加工的外观结构制作有什么共通之处。 拓展阅读 文献资料《 3D 打印技术在产品设计中的应用概况》 课间交互性问题 我们可以通过数控加工技术，也可以用手工制作的方法来制作作品的结构和外观。 （正确） 第四章：基于项目学习的创客教学实施（学时：2） 本章导学 【学习目标】：
广产州由中小学教师雅铁教直课程校学设计 1.了解什么是项目学习以及项目学习的流程。 2.知道基于不同创客项目开发需要进行单元包式创客教学设计的方法，知道创客教 学中教学实施组凯流程和教学策略。 3,认识与掌据面向学生学习成效的创客误堂评价和创客作品评价工具及运用方法， 【重点希点】： 懂得判断不同创客项目开发需要进行创客教学授计，认识面向学生学习成效的制客 课堂评价和创客作品评价工具及运用。 第一节：项目学习和创客教学设计（学时：1） 课程棋块 具体内容 专家引领 项目学习和创客教学设计 1. 《信号灯创意设计与制作》教学设计 案例观摩 2. 《信号灯创意设计与制作》课件 互动研讨 谈该为什么创客学习要采用项目学习法。 拓展阅读 文献货料《膜目学习研究综述一基于与学科教学慰合的视角》 项目教学法萌芽于日本的劳动教有思塑，最早的重形是18世纪日本的工读教育和 课何交互性问题 19世纪美国的合作教育。（错误） 第二节；创客教学实施与教学评价（学时：1） 课程棋块 具体内容 专家引领 创客教学实莲和教学评价 案例观摩 基干项目学习的创客教学视颠：信号灯创意设计与制作 互动研讨 创客课堂教学有什么策略？要注意什么付圈： 拓展阅读 文献货料《“互联网+”背景下的STE敦育到创客教育之变迁) 课饲交互性问题 创客教学实能时使用的教学策略，可从创客的学习内容、学习方式，学习环节、教
广州市中小学教师继续教育课程教学设计 7 1.了解什么是项目学习以及项目学习的流程。 2.知道基于不同创客项目开发需要进行单元包式创客教学设计的方法，知道创客教 学中教学实施组织流程和教学策略。 3.认识与掌握面向学生学习成效的创客课堂评价和创客作品评价工具及运用方法。 【重点难点】： 懂得判断不同创客项目开发需要进行创客教学设计，认识面向学生学习成效的创客 课堂评价和创客作品评价工具及运用。 第一节：项目学习和创客教学设计（学时：1） 课程模块 具体内容 专家引领 项目学习和创客教学设计 案例观摩 1．《信号灯创意设计与制作》教学设计 2．《信号灯创意设计与制作》课件 互动研讨 谈谈为什么创客学习要采用项目学习法。 拓展阅读 文献资料《项目学习研究综述——基于与学科教学融合的视角》 课间交互性问题 项目教学法萌芽于日本的劳动教育思想，最早的雏形是 18 世纪日本的工读教育和 19 世纪美国的合作教育。（错误） 第二节：创客教学实施与教学评价（学时：1） 课程模块 具体内容 专家引领 创客教学实施和教学评价 案例观摩 基于项目学习的创客教学视频：信号灯创意设计与制作 互动研讨 创客课堂教学有什么策略？要注意什么问题？ 拓展阅读 文献资料《“互联网+”背景下的 STEAM 教育到创客教育之变迁》 课间交互性问题 创客教学实施时使用的教学策略，可从创客的学习内容、学习方式、学习环节、教
广州巾中小学教师鞋续数育课程教学设计 学环境、教师行为和学习评价等方面去考虑。《正确》 第五章：开源分享和知识版权（学时：1） 【学习日标】： 1.了解如识分享和开源分享的概念。 2,了解创客顾目的开源分享的途径，知道若干开源许可证及其含义。 本章导学 3.理解创客项目开薄分享和知识版权保护的区分和关联。 【重点难点】， 认识创客项目的开源分享的途径，知道若干开徽许可证及其含义，理解创客项目 源分享和知识版权保护的区分和关联。 课程棋块 具体内容 专家引领 创客项目的开源分享和如机城权 案例观摩 无 案例点评 无 互动研讨 谈谈你对创客项目开源分享和知识版权保护的区分和关联的理解， 文献资料 拓展间读 1.《3动打印开源硬件许可间愿探讨) 2《由微载诉Tm案看著作权集体管理对开源软件发展的作用》 课何交互性问题 开源分享等于放弃自己的知识版权。这种说法对马？（否） 课程终结考核 按创客项目方案设计的棱板提交一份创客项目作品的设计方案。要求不少于1000 课程作业 字
广州市中小学教师继续教育课程教学设计 8 学环境、教师行为和学习评价等方面去考虑。（正确） 第五章：开源分享和知识版权（学时：1） 本章导学 【学习目标】： 1.了解知识分享和开源分享的概念。 2.了解创客项目的开源分享的途径，知道若干开源许可证及其含义。 3.理解创客项目开源分享和知识版权保护的区分和关联。 【重点难点】： 认识创客项目的开源分享的途径，知道若干开源许可证及其含义，理解创客项目开 源分享和知识版权保护的区分和关联。 课程模块 具体内容 专家引领 创客项目的开源分享和知识版权 案例观摩 无 案例点评 无 互动研讨 谈谈你对创客项目开源分享和知识版权保护的区分和关联的理解。 拓展阅读 文献资料 1.《3D 打印开源硬件许可问题探讨》 2.《由微软诉 TomTom 案看著作权集体管理对开源软件发展的作用》 课间交互性问题 开源分享等于放弃自己的知识版权，这种说法对吗？（否） 课程终结考核 课程作业 按创客项目方案设计的模板提交一份创客项目作品的设计方案，要求不少于 1000 字