树莓派在小学信息技术教育中的应用和实践

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  【摘要】如今,我国的教育事业越来越受重视,教育行业也在进行深化改革,朝着素质教育方向前进。素质教育的目的不是简简单单让学生取得高分,而是注重学生的全面发展。目前,我国小学信息技术教育仍然处于摸索阶段,要想办法将信息技术教育和普通教育相融合。虽然现在有一些少儿编程班出现,但是由于种种条件限制,学生未能对计算机编程或者计算机原理产生兴趣,缺乏正确的引导反而容易沉迷网络或网络游戏。因此,正确的引导可以让学生了解计算机的原理,能对计算机编程产生浓厚的兴趣。小学生的想象力本就丰富多彩,给他们发挥的空间,能让他们有更多创新的可能。当今社会,科学技术蓬勃发展,我国科研技术人才极度短缺,在小学信息技术教育中应用树莓派进行创新教育,可以更好地培养学生的科研兴趣,为国家培养科技后备人才奠定基础。因此,探索树莓派在小学信息技术教育中的应用和实践十分必要。
  【关键词】树莓派;小学;信息技术
  一、树莓派的是什么
  树莓派是由英国剑桥大学博士埃本阿普顿作为主要发起人创建的一个开源项目,树莓派的体积很小,但是功能强大。树莓派建立在一块小小的PCB板上,可以搭载Linux,Windows操作系统,还可以使用多种编程语言进行编程,如,C、Python、Java、Scratch等语言。将树莓派连接上显示器、鼠标和键盘等设备,它就摇身一变成为了一台微型电脑。树莓派上还有各种接口,使用一些编程语言就能快速对这些接口进行编程开发,树莓派还可以连接多种硬件传感器。例如,光线、温度、湿度传感器等,通过这些传感器能制作一些奇妙的项目。笔者在教学实践中就曾让学生完成利用树莓派设计自动植物浇水器、音乐播放器、以树莓派为大脑的机器车和树莓派小气象站等项目,学生兴趣盎然,取得了良好的教学效果。
  二、树莓派应用于小学信息技术教育的可行性
  让小学生使用树莓派,有些人可能会认为这太早了,实际上树莓派应用于小学信息技术教育是十分合适的。
  首先,树莓派学习起来非常有趣。虽然如今的少儿编程课多种多样,但无一例外都是进行一些编程命令的拼接或简单代码的编写,学生的学习积极性不高。树莓派本身是一个有趣且创造性很强的科目,针对于树莓派的高可玩性,我们教师能根据树莓派的特点设计很多有意思且具有创新性的课程。相比小学阶段的其他学科课程,这会让学生们眼前一亮。在开始进行学习的时候,教师可以先演示一下树莓派成品的效果,比如,在树莓派的基础上制作一辆使用蓝牙模块的遥控车,使用手机进行控制。学生们感兴趣了就会带着兴趣去学习,学习的效率非常高。
  其次,树莓派能让学生真正了解计算机运行的全过程。就像修建高楼大厦一样,先要打好地基,楼越高地基就要越稳,学习也是一样的道理。学生对计算机是如何运行一直比较好奇,所以树莓派课程的讲授可从计算机的原理讲起,然后再讲解一些数字电路和电子技术基础的一些硬件知识,这些基础知识对于以后的学习大有裨益,学生了解了基本运行原理再去学习相关编程就简单多了。利用树莓派进行教学,学生在认识树莓派的硬件结构和各种元器件后,再进行软件编程的学习,这对于学生认识和了解计算机的运行全过程很有帮助。学生学习信息技术时就能循序渐进,一步一个脚印打好基础。
  三、树莓派教学的优势
  第一,利用树莓派教学能培养学生良好的动手实践能力。树莓派不仅是敲代码,它更是软硬结合的嵌入式学习。在硬件方面,学生通过学习认识各种元器件的功能,设计一个合理的方案,最后在PCB板上进行各种元器件的连接。硬件组装完成后再进行程序的编写,将程序烧入树莓派中。这些实践能带动学生的实际动手能力,培养学生的工程师精神,为我国综合性科技人才的培养奠定基础。
  第二,利用树莓派教学可以培养学生独立解决问题的能力。学生在学习树莓派时或多或少会遇到一些问题,例如,编写程序出现的bug导致程序运行不了,又或者是连接电路时遇到了接线错误的问题,这些都是需要学生自己去调试找出问题才能完美解决的。通过自己的努力解决了难题,这会让他们油然而生一种自豪感,独立解决问题的能力也大大增强。
  第三,利用树莓派教学能增强学生的探索与创新能力。树莓派可以很方便地连接各种传感器和功能器件,制作出各种新奇的作品,这一优点对于学生而言意味着有更多的创造空间。例如,利用简单的雨滴传感器,学生可以使用该传感器做一个树莓派雨量测量仪,对于具有创新想法的学生还能对这个作品进行进一步的改进,应用在实际生活中。如果将这个树莓派连接在汽车的雨刮器上,就能根据当前雨量的大小调整雨刮器刷动的频率,制作出自动雨刮器。这些想法的出现不仅可以增加学生的探索创新能力,甚至还有将创造的产品推向市场的可能。
  第四,利用树莓派教学能培养学生的团队合作精神。例如,笔者在教学实践中,针对学生喜欢玩游戏的特点设计了以下课程。笔者将班级学生分为两个团队,每个团队负责一个教学任务,一队学生完成树莓派游戏的设计,另一队学生则使用树莓派设计路由器,只有当两队学生都完成了任务后才能联通网络进行游戏。这种课堂模式可以让学生互帮互助,在一队学生遇到问题时,另一队学生也会非常乐意地去帮助他们,这不仅让学生同时学习了两个任务的知识,而且这种开放式的课堂不同于往日严肃的课堂,学生有问题就能和同学讨论,或者问老师,将大部分时间交给学生,让学生自由发挥,这样学生的创造力得到体现,教学效率也能显著提高。
  第五,利用树莓派教学能进行多门学科的综合学习。树莓派是多门学科综合的产物,学生在学习树莓派的时候就是在进行多学科的学习。树莓派中一定要编好代码才能运行,在编程时,语句中包含了大量的英文单词,以往学生可能会对背单词感到厌烦,但是在学编程的时候认识英文单词,对于学生而言就是一举两得的事情,记住的单词也能熟记于心,对于英语成绩的提高也是大有帮助。编程的学习还能培养学生的逻辑思维能力,逻辑思维能力在数学的学习上具有重要地位,良好的逻辑思维还能让学生认识事物的能力更强,有更好的自制力和自学能力。树莓派还包含着力学、电路、材料和器件等多方面的知识。学生通过树莓派的学习能促进自身素质的提高,对终生发展起着积极的作用。
  四、總结
  笔者通过树莓派在小学信息技术教育中的应用和实践,深感树莓派教学还处于探索阶段,有着许多的东西等待着被挖掘,笔者也在不断学习和摸索。虽然教育路上可能布满荆棘,但随着国家和社会的扶持力度的增大,通过教师们的刻苦探索于学习,努力探索树莓派的优势以及挖掘学生们的兴趣,最终一定会让树莓派在创新教育方面发光发热,在以后取得更好发展。
  参考文献:
  [1]边少彬,牛畇丰,肖建华等.基于树莓派创新教育的实践与探索[J].科技风,2019(13):248.
  [2]李文胜.基于树莓派的嵌入式Linux开发教学探索[J].电子技术与软件工程,2014(09):219-220.
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