邊少彬 牛畇豐 肖建華 呂想想

摘要：樹莓派作為一臺功能齊全的低成本微型計算機，為創(chuàng)新教育提供了更多的方案，本文從什么是樹莓派、樹莓派在創(chuàng)新教育中的應用實例、樹莓派在創(chuàng)新教育中的優(yōu)勢，說明了樹莓派作為一款開源硬件將會助推創(chuàng)新教育發(fā)展。

關鍵詞：樹莓派;創(chuàng)新創(chuàng)業(yè);教育;Linux;Python

1樹莓派簡介

（1）樹莓派（RaspberryPi）是英國劍橋大學博士埃本·阿普頓（EbenUpton）作為主要發(fā)起人，由樹莓派基金會（RaspberryPiFoundation）為提供基金支持的開源項目。樹莓派的名字也是源于計算機的科技企業(yè)喜歡用的水果名字給產品來命名的。樹莓派本質是一臺計算機，就像一臺臺式機、筆記本電腦或智能手機一樣，但是建立是在一個單一的印刷電路板上的。這臺超小型、價格合理的計算機成本低于大多數電子游戲機，可以用來學習編碼，制造機器人，創(chuàng)造各種各樣的怪異和奇妙的項目。樹莓派能夠做所有你期望的事情，例如：可以瀏覽互聯網和玩游戲、看電影和聽音樂等等。但是樹莓派遠不止是一臺現代計算機，你用樹莓派進入計算機的“心臟”，就可以建立屬于自己的操作系統(tǒng)，可以將電線和電路直接連接到主板上的插腳上，它是旨在教年輕的創(chuàng)客如何用諸如Scratch和Python等語言編程，這些主要的編程語言都包含在官方操作系統(tǒng)中。所有年齡段的人都可以使用樹莓派創(chuàng)造令人興奮的項目，比如制作游戲、制造機器人或更多奇怪而精彩的東西?，F在世界上比以往任何時候都更需要程序員，樹莓派點燃了新一代人對計算機科學技術的熱情。

（2）樹莓派在功能上的擴展。樹莓派可以安裝Linux系統(tǒng)、windows系統(tǒng)，樹莓派官方操作系統(tǒng)預安裝了Python語言開發(fā)環(huán)境，Python語言簡潔而清晰，是解釋型語言，有著豐富的類庫，使用Python語言可以快速的在樹莓派上進行軟件開發(fā)，樹莓派采用了40pin的GPIO，可以連接豐富的電子配件設備。讓樹莓派和Arduino和樹莓派連接到一起，Arduino負責與周圍硬件通信，采集來自硬件（傳感器）的信息，而樹莓派作為上位機通過屏幕顯示信息，或者直接通過互聯網將信息傳遞出去，我們可以通過Arduino采集溫度、濕度等環(huán)境數據，并通過樹莓派發(fā)布到互聯網上。

2樹莓派在創(chuàng)新教育實踐中的應用

通過樹莓派項目能夠使學生綜合多學科知識，提高創(chuàng)新應用、實踐操作、解決問題、團隊合作的能力，為培養(yǎng)創(chuàng)新思維奠定良好的基礎，我們應用了樹莓派點亮一盞燈作為實例，樹莓派為我們提供了Python語言，Python語言通俗易懂，學生也容易接受，所以運用Python進行編程實現軟件部分的開發(fā)工作，第一先要安裝RPi.GPIO庫，這個庫是專門為樹莓派GPIO編程所設計的，利用這個庫，可以輕松的操作GPIO管腳。通過開發(fā)的程序控制點亮與熄滅LED的Python代碼如下：[1]

ImportRPi.GPIOasGPIO#導入GPIO庫

Importtime#導入時鐘庫

GPIO.setmode（GPIO.BCM）#使用BCM的IO命名

GPIO.setup（18，GPIO.OUT）#設BCMIO的18端口為輸出口

GPIO.output（18，GPIO.HIGH）#設為高電平，燈亮

Time.sleep（1）#亮1秒

GPIO.output（18，GPIO.LOW）#設為低電壓，燈滅

從上面代碼可以看到Pyhton語言代碼非常簡潔、清晰、直觀，更加接近人的自然語言，Python允許樹莓派擁有者將項目擴展到令人難以置信的規(guī)模，在針對GPIO管腳的編程中，我們可以通過讓學生進行樹莓派項目開發(fā)，使其體驗到基于樹莓派項目的豐富多彩，并且學習和鍛煉了創(chuàng)新思維。

3樹莓派在創(chuàng)新教育中的優(yōu)勢

把樹莓派與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育相結合，將為培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、社會所需的工程技術人才的提供一條重要的途徑。第一，樹莓派有著低廉的價格和強大的性能，也可以將樹莓派應用到我們國家欠發(fā)達地區(qū)的計算機教育中去，緩解資金投入難題，促進教育的均衡發(fā)展。第二，一些樹莓派教育實驗項目，包含了很多課程的內容，有計算機、科學、工程等多種學科內容，也有助于推動STEM教育發(fā)展，激發(fā)了學生在技術和工程方面的熱情，也為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力以及創(chuàng)業(yè)能力提供強有力的幫助。第三，它在給學生提供學習多學科知識機會的同時，也為學生提供了良好的動手操作環(huán)境，有助于學生的團隊形成并最終提升學生團隊合作的多方面能力。第四，在樹莓派項目中的學習，改變了以往填鴨式的教學模式，把探究性、問題解決式、項目學習等有效的結合在了一起，將抽象的問題形象化的得到解決，同時學生掌握了計算機編程技術和能力，提高學生的在學習中的興趣和創(chuàng)新能力。

4結語

通過對樹莓派在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育當中的應用和優(yōu)勢，可以看出樹莓派在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力方面有很多的事情可以挖掘，現在世界各地都在探討樹莓派小電腦在教育應用和其他行業(yè)的擴展，目前我們國家在樹莓派教學方面的研究還很少，采用什么樣的教學方法和教學模式都要進行嘗試和論證，我們還有更多的工作要做，積極探索樹莓派在青年學生創(chuàng)新教育方面的有效方法和優(yōu)勢，去激發(fā)學生的編程興趣，提高學生的創(chuàng)造性思維能力及解決問題的能力上來。樹莓派的應用不但可以推廣在高等院校中進行，還可以在中小學中實施并做出成果來。相信在國家政策大力支持的背景下，我們大家通過不斷努力，樹莓派在創(chuàng)新教育方面的應用應該能夠得到更好的發(fā)展。

參考文獻：

[1]MATTRICHARDSON，SHAWN_WALLACE.愛上RaspberryPi[M].科學出版社，2013.

[2]李文勝.基于樹莓派的嵌入式Linux開發(fā)教學探索[J].電子技術與軟件工程，2014，9（1）：5660.

[3]張敬軒，郭棟，王偉，譯.阿普頓，哈菲克.樹莓派用戶指南[M].北京：人民郵電出版社，2016（3版）.