摘要：國內(nèi)外樹莓派的蓬勃發(fā)展，為科技創(chuàng)新教育帶來了一個可參考的全新方向。為了更好地利用樹莓派對學生進行科技創(chuàng)新教育，本文從何為樹莓派和樹莓派自身特點入手，對利用樹莓派給學生進行科技創(chuàng)新教育進行了具體運用分析，希望能夠利用樹莓派對學生的科技創(chuàng)新教育起到更大的促進作用。

關(guān)鍵詞：樹莓派；科技創(chuàng)新教育；應用

樹莓派具有對外溝通的功能，它可通過以太網(wǎng)接口或者無線路由接入互聯(lián)網(wǎng)，并可通過其他接口接入各種設(shè)備，目前在數(shù)字化制造項目中得到了廣泛的應用。樹莓派有很多功能，包括音樂器、探測器氣象站、紅外照相機、瀏覽互聯(lián)網(wǎng)、播放高清晰度視頻、做電子表格等，甚至文字處理、游戲制作都可以通過樹莓派來實現(xiàn)。這是一種自由的環(huán)境，讓失敗成為可能，學生能夠持續(xù)地失敗，持續(xù)地努力，但不帶來更多成本。如果某個文件系統(tǒng)遭到破壞，用戶總可以重新啟用新SD卡。

一、樹莓派概述

樹莓派是由在英國注冊的“RaspberryPi慈善基金會”發(fā)展而來，埃本·阿普頓（EbenApton）是該項目的領(lǐng)軍人物。英國劍橋大學埃本·阿普頓于2012年3月份開始銷售全球最小臺式機（也稱卡片式電腦），其外觀僅有信用卡那么大，但它擁有電腦全部基本功能，即RaspberryPi電腦板（中文翻譯為樹莓派）。該基金會的目標是促進學校計算機科學和相關(guān)科目的教育，并使計算機充滿樂趣?；饡Ｍ@種電腦在發(fā)展中國家和發(fā)達國家都將繼續(xù)發(fā)展更多的其他用途，適用于更廣泛的領(lǐng)域。

這是一塊基于ARM、采用SD/MicroSD卡作為內(nèi)存硬盤的微型電腦主板，該卡主板四周設(shè)有四分之一USB接口及十萬分之一以太網(wǎng)接口，A型無網(wǎng)口，可以與鍵盤、鼠標及網(wǎng)線相連，并配有視頻模擬信號電視輸出接口及HDMI高清視頻輸出接口等，上述組件均集成于一塊體積僅稍大于信用卡的主板中，具有全部PC基本功能，只要與電視機及鍵盤相連即可完成例如電子表格、文字處理、游戲及高清視頻播放等多種功能。RaspberryPiB款僅提供電腦板而沒有內(nèi)存、電源、鍵盤、機箱和連線。還有一些開發(fā)者試圖將Windows10的ARM版以及Windows11的ARM版安裝到樹莓派中，使樹莓派和其他任何運行Linux系統(tǒng)的臺式計算機或便攜式計算機一樣，使用RaspberryPi也能大有作為。

二、樹莓派用于科技創(chuàng)新教育

將樹莓派運用于學生的科技創(chuàng)新教育，要從實踐上激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，也就是要激發(fā)學生崇尚創(chuàng)新、求新求變、主動探索的態(tài)度，能有效地激發(fā)創(chuàng)新欲望，運用中要重視創(chuàng)新思維的訓練，鼓勵突破思維定式的束縛，運用批判的眼光，提出不同以往的想法或具有新意的方案。通過“樹莓派”多重項目，可以促進學生科技創(chuàng)新技能的提高，強化他們對多學科知識的綜合應用，提升發(fā)現(xiàn)和解決問題能力，同時還可以強化團隊合作能力，最終建立科技創(chuàng)新思維應用的基礎(chǔ)。

（一）樹莓派運用于學生學習的初級階段

初級階段學生們的首要任務就是學習基礎(chǔ)知識和樹莓派的基本組成。沒有程序設(shè)計基礎(chǔ)的學生可以用樹莓派來研究程序設(shè)計基礎(chǔ)，學習Scratch或Python語言。Scratch所使用的圖形化編輯界面學生是很容易理解的，他們無須深刻理解程序設(shè)計規(guī)則，使用Scratch就可以進行一些輕松的操作。Python的語言淺顯易懂，更易被學生接受。學生經(jīng)過一段時間的學習與動手操作后，就可以使用Python或者Scratch語言對樹莓派進行實際操作。具有程序設(shè)計基礎(chǔ)的學生一方面能用現(xiàn)有的知識重新研究和創(chuàng)作樹莓派，同時也能接觸到較多程序設(shè)計語言讓他們在使用樹莓派時更加游刃有余。對負責非程序設(shè)計的學生來說，教師可根據(jù)自己的特長，根據(jù)樹莓派的不同工程需要來講解和培養(yǎng)鞏固知識點?；A(chǔ)學習階段，教師以講解為主，采用樹莓派的方式，以小型實驗或者作品來達到對內(nèi)容的闡述，從而使學生在練習過程中充分認識到各個組成部分的特點與功用。

（二）學生用樹莓派來模仿

樹莓派作品案例豐富，學生們可根據(jù)自己的興趣愛好學習?？梢越Y(jié)成小組，共同探討如何完成工程，并明確小組分工細節(jié)和活動時間。由于是團隊合作關(guān)系，每一個成員都會因分工不同而有不同的需求，所以教師在教學中應逐步向?qū)W生進行多層次教學活動。首先，大家一定要對樹莓派相關(guān)屬性有一個全面的認識，就能更好地把握樹莓派并熟悉其各項屬性，對于后續(xù)的研究和創(chuàng)新創(chuàng)造具有非常重要的意義。其次，項目內(nèi)容囊括了各學科知識，教師在實施樹莓派創(chuàng)新教育時可根據(jù)小組內(nèi)成員工作范圍或者工作內(nèi)容給予學習指導和協(xié)助，組員需根據(jù)自己的學習進度表操作學習。最后則可針對不同樹莓派計劃活動展開團隊合作。教師一定要給學生一個學習規(guī)劃綱要，要求他們按照這個綱要做出一份合理的學習計劃表并且經(jīng)常進行學習交流會，從而營造一個提供思想碰撞和頭腦風暴的機會，讓學生們體會到團隊合作的力量。

（三）學生用樹莓派來提升創(chuàng)作

創(chuàng)新創(chuàng)造非一朝一夕之功，是一種厚積薄發(fā)之舉。先從交互性和智能性兩個方面對原思路中的工程進行改進，再鼓勵學生創(chuàng)作出富有社會意義、實用價值和豐富個性的產(chǎn)品，最后進行有價值工程的開發(fā)與設(shè)計。運用這一遞進式實驗方式，能激發(fā)學生創(chuàng)新精神、發(fā)展創(chuàng)新思維、增強實際操作能力，還能為創(chuàng)新教育提供思路、奠定基礎(chǔ)。

三、利用樹莓派開展科技創(chuàng)新教育的優(yōu)勢

近年來，多個人工智能類科技競賽中已出現(xiàn)了不少利用樹莓派創(chuàng)作的優(yōu)秀科技創(chuàng)新作品，但樹莓派對學生科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)的巨大潛力遠未被開發(fā)出來。教師要依托當?shù)貙W校教育，探索樹莓派創(chuàng)新教育的有效途徑與模式，促進學生創(chuàng)造性思維能力和問題解決能力的發(fā)展。通過樹莓派結(jié)合不同專業(yè)和年級的同學，切實把樹莓派和學校的眾創(chuàng)空間聯(lián)系起來，謀求學科與技術(shù)之間的高效融合。我國進行樹莓派創(chuàng)新教育應用優(yōu)勢如下：

（一）能激發(fā)學生的學習興趣

在基于樹莓派的程序設(shè)計中，學生可以樹莓派為中心，添加其他多種元器件來滿足自己的想法和需求，達到豐富的實踐效果。這一成果讓學生一看就會，這樣就可以通過更多類似于這樣的實踐活動來滿足學生內(nèi)心最真實的需求和想法，繼而還能有效激發(fā)學生對計算機編程設(shè)計的強烈興趣，為其日后計算機專業(yè)學習之路奠定堅實的基礎(chǔ)。

（二）能增強學生的實踐能力

在學校傳統(tǒng)的計算機課程教學中，程序設(shè)計教學中的實踐操作通常由教師引導學生根據(jù)計算機原有的基礎(chǔ)編程軟件輸入書本上現(xiàn)有的程序，然后用已學過的編程代碼對其輸入、運算、修改，最后重編程序。這樣單一的教學模式很容易使學生產(chǎn)生厭學情緒，學生只是單純地書寫編碼，并不能把這些編碼融入生活當中。樹莓派的出現(xiàn)，不僅可以督促學生在實踐中發(fā)揮想象力，還可以借助樹莓派元器件，實現(xiàn)自己想象出來的東西，從而激發(fā)學生學習的興趣，提高實踐動手能力。

（三）能培育學生的創(chuàng)新精神

在教學實踐中，教師可以適當結(jié)合教學內(nèi)容與實際應用情況，精心設(shè)計情景，讓學生置身于現(xiàn)實應用之中。通俗點說，就是學生只需要有所感悟，勇于實踐，在樹莓派的基礎(chǔ)上增加自己的創(chuàng)意，并且完善作品，就可以有效發(fā)散他們的思維，激發(fā)他們的創(chuàng)新能力。練習時也可以依據(jù)學習能力、性別、性格等多種因素將學生分組，為每一組布置相應的學習任務，讓他們一起為實現(xiàn)同一任務目標而努力，也有利于借助小組合作學習來發(fā)展合作精神。

結(jié)語

綜合上文所述，樹莓派在國內(nèi)創(chuàng)新教學中的運用仍有很大的提升空間，充分利用樹莓派開展科技創(chuàng)新教育，不僅可以使學生在學習中更有興趣和信心，還可以培養(yǎng)更多的人才。將樹莓派作為科技創(chuàng)新教育的載體應用于學生的科技創(chuàng)新實踐活動中，不但可以培養(yǎng)和促進學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的發(fā)展，還能給學生提供學習各種學科知識機會的同時，提供良好的動手操作環(huán)境，有利于學生組建團隊并最終推動其團隊合作等多個方面的發(fā)展。目前國內(nèi)關(guān)于樹莓派教學的研究相對較少，如何采用合理的教學方法、教學模式需要不斷嘗試與研究。樹莓派不但可以用于高等院校，還可以引入中小學科技創(chuàng)新教育并取得很好的效果，近年來，從國內(nèi)多項中小學人工智能和機器人領(lǐng)域的科創(chuàng)比賽中都能看到利用樹莓派創(chuàng)作的作品，這就是最好的證明。相信在我們不斷探索與努力下，樹莓派在學生科技創(chuàng)新教育方面的應用能夠得到更好的發(fā)展。

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作者簡介：劉燕（1977—），女，漢族，河北寧晉人，本科，文學學士，主任編輯，研究方向：青少年科技創(chuàng)新教育。