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| 編輯推薦： |
创客教育系列丛书的特色如下：
（1）知名作者，经验丰富，见解独到
作者对我国的创客教育有着深入的研究和分析，并具有丰富的在基础教育阶段开展创客教育活动的教育教学经验，因此，更能知道目标受众需要什么，并根据目标受众的需求，将干货内容进行针对性的呈现。
（2）打通热点，专攻痛点，单点极致
重点解决父母及社会关心的孩子创新思维能力培养以及孩子未来发展的痛点，为目标受众提供一套能够多方面提高孩子创新能力的教材，让丛书内容能够更好地满足目标受众的核心需求。
（3）案例丰富，方法众多，突破困境
重在思维方法和动手实践的培养，让孩子们不仅能通过丰富的案例和方法举一反三，而且能够通过项目学习，与同学合作、探究学习，突破困境，培养创新素养，提高动手能力和解决真实问题的能力。
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| 內容簡介： |
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《开源硬件科技实验》为创客教育系列丛书高中第二册，内容由开源硬件设计科学实验技术试验三章构成，设计了感受Arduino 的魅力电子琴用 Arduino 测算地球质量Arduino 遥控小车等项目范例。引导学生围绕情境主题规划探究实施成果评价的项目学习方式，开展自主、探究、合作学习，帮助学生掌握本书的基础知识、方法与技能，锻炼计算思维，提高创新设计能力，促进学生核心素养的提升，尝试开展科技实验，创作实体作品，从而培养对实际问题的解决能力。 《开源硬件科技实验》为创客教育系列丛书高中第二册，适合高中二年级学生阅读使用。
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| 關於作者： |
主编介绍
孙晓奎，中国教育信息化创客教育研究中心秘书长，《中国教育信息化》《基础教育参考》编辑。
胡永跃，粤教版高中信息技术教材分册主编，出版《中学创客教育丛书》《Arduino科技课堂宝典》等书籍。
陈明宏，广东省特级教师，中山市小学、初中信息技术教材主编，粤教版高中信息技术教材分册主编。
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| 目錄：
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第一章 开源硬件设计 1
项目范例：感受Arduino 的魅力电子琴2
第一节 认识开源硬件及Arduino 4
一、开源硬件 4
二、Arduino 平台5
第二节 初试身手LED 11
一、制作演示用的红绿灯11
二、制作实际红绿灯 12
第三节 感光灯 17
一、光敏二极管17
二、简易感光灯17
三、传感器的制作19
第四节 蜂鸣器报警器 21
一、蜂鸣器21
二、简易报警器22
三、简易警报器24
第五节 触摸电子琴 25
一、触摸传感器25
二、触摸电子琴27
三、编写乐曲程序28
本章扼要回顾31
回顾与总结32
第二章 科学实验 33
项目范例：用 Arduino 测算地球质量 34
第一节 用光电门测物体速度36
一、制作光电门36
二、测定物体的速度 37
第二节 用光电门测单摆周期40
一、测算单摆周期40
二、测算重力加速度 42
第三节 测重力加速度 43
一、用打点计时器测g 43
二、用光电门测g 44
第四节 传感器与生物、化学实验49
一、传感器49
二、生物、化学应用 54
第五节 测算地球质量61
一、测算方法61
二、测算过程61
本章扼要回顾65
回顾与总结66
第三章 技术试验 67
项目范例：Arduino 遥控小车68
第一节 工程进、出料控制 70
一、认识倾斜开关70
二、倾斜开关实验71
三、倾斜开关应用实例73
四、简易计步器74
第二节 路灯控制系统76
一、电磁继电器及其控制原理76
二、继电器控制实验 78
三、路灯控制系统79
第三节 马达的驱动与控制 80
一、TT 马达及其驱动80
二、L298N 驱动板82
三、TT 马达驱动实验83
第四节 舵机的驱动与控制 85
一、舵机及其控制原理86
二、舵机的驱动实验 87
三、手动控制舵机89
四、舵机的常见应用 90
第五节 红外收发与遥控94
一、红外接收管94
二、红外遥控95
三、红外发射97
第六节 物联控制系统 101
一、以太网扩展板101
二、搭建Web 信息服务器102
三、远程控制电子设备 104
四、广域物联网 106
第七节 科技作品创作过程109
一、确定主题109
二、设计方案109
三、实施方案110
四、交流分享110
五、总结评价110
本章扼要回顾119
回顾与总结 120
附录1 中英文术语对照表121
附录2 项目活动评价表 123
附录3 本书所用元器件或替代品参考资料125
附录4 电路焊接的基本技术 127
参考资料129
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| 內容試閱：
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序
全球化和人工智能、大数据、区块链等技术的飞速发展，正在深刻改变着人才需求和教育形态，促使学生掌握在21 世纪生存和成功所需的知识与技能，它们被称为21 世纪的高阶思维技能、更深层次的学习能力以及复杂的思维和沟通技能。
创客教育与STEM 教育作为跨学科综合教育的有效形态，在全球范围内，特别是在美国、英国、德国、以色列、芬兰、日本等发达国家，已被提升到国家发展及人才战略的高度。近年来，STEM 教育理念在我国也越来越受到广泛重视并达成共识，其优越性体现在以下方面。
一是用知识解决问题。学生需要应用知识和技能，并且必须能够将知识和技能、学习和能力、惰性学习和主动学习、创造性和适应性的学习转化为有价值的高阶思维的分析、评价与创造。
二是批判性思维。批判性思维被认为是 21 世纪学习的基础，包括对信息的获取、分析和综合，并可以被教授、练习和掌握。批判性思维还利用了其他技能，如交流、信息素养能力，以及检验、分析、解释和评估证据的能力。
三是问题解决能力。21 世纪学生的另一个基本能力是解决问题，研究和解决问题的技能包括识别和搜索、选择、评估、组织和权衡备选方案和解释信息的能力。
四是沟通与协作。良好的沟通能力，包括口头和书面表达令人信服的想法的能力，能提出明确的意见，能接受连贯的指示，并通过言语激励他人，这些能力在工作场所和公共生活中都被高度重视。规范的合作学习需要改变课程、教学、评估实践、学习环境和教师的专业发展，21 世纪的合作将在学校内部、学校之间、学校内外的沟通之间发展。
五是创新与创造力。在全球化竞争和任务自动化的今天，创新能力和创新精神正在迅速成为职业和个人成功的必要条件，勇于抓住问题和实践探究开拓新领域的能力，激发新的思维方式，提出新的想法和解决方案，提出不熟悉的问题，并得出意想不到的答案，进一步激发创新和创造力。
六是基于项目和基于问题的探究式学习是21 世纪教与学的核心，是实现21 世纪教育目标的理想教学模式。学生们通过设计和构造现实生活中问题的实际解决方案来学习，在小组合作中，学生将开展跨学科知识融合与研究，对项目的不同部分负责，互相评价对方的工作并创造出专业的高质量产品，这将有助于培养学生在现实世界中解决问题的能力。
国内对STEM 课程的研究还处于起步阶段，存在概念理解偏差、课程设置不完善以及师资力量不足等问题。一些技术驱动的创客内容，脱离了教育本质，未能以核心素养为本推动学生内在发展。
虽然国内也出现了许多课程，如机器人、3D 打印、编程等，但大多呈现出碎片化的状态，没有形成一套完整的课程可供大家参考和借鉴。针对这种情况，创客教育系列丛书力求以系统化、可持续、可评价的方式开展STEM 教育和创客教育的理论研究与实践探索，研发了一套STEM 教育和创客教育的系统化课程，完成了从小学、初中到高中的有效衔接，以落实基于21 世纪核心素养人才的培养方案。本丛书编写的指导思想，结合了我国国情，从立德树人、服务选才、引导教学角度出发，融项目式学习（PBL）、STEM 理念于一体，基于通识教育，以项目式学习推进STEM 教育。该丛书包括小学三册、初中三册、高中三册，立足于大众创客教育，围绕数字创作、人工智能、创意制作、畅想创作四类课程有效进阶，结合网络学习平台，软硬结合，虚实融合，线上线下整合，培养学生21 世纪核心技能。因此，该丛书的内容设计在选取上注重输入与输出的有效对接，每种课程都有合适的出口，最终都呈现出学生作品，与培育精英人才结合，与市、省及国家级的竞赛活动衔接。本丛书解决了跨学科融合与考试升学之间的矛盾；解决了不同地区经费需求不同的问题；解决了创客教育与STEM 教育可持续性问题；解决了创客教育师资不足的问题。丛书出版以符合教育部公示并
通过审核的面向中小学生的全国性竞赛活动为准，作品无论是虚拟创作还是实体制作，都是一个项目、一种工程。该丛书用项目式学习为师生提供明确的教学指引和学习支架，小学、初中、高中各阶段教材均以知识技能为主线，以项目教学或项目式学习为辅线，通过项目范例、项目选题、项目规划、探究活动、项目实施、成果展示、活动评价等环节引领教与学的活动。丛书中项目教学的思路主要通过项目式学习实施路径和项目活动评价表予以落实。
该丛书立足创客教育与STEM 教育战略高度的顶层设计，聚焦教育创新战略，设计教育改革发展蓝图，积极探索新模式，借鉴国际教育发展前沿趋势和国内创新实践，聚焦提升人才培养质量，以为国家建设培养创新人才为核心，整合全社会资源，项目引路，构建由中小学校校内之间、不同学校之间以及校外与科研机构、高新企业、社区和高等学校组成的项目式学习发展共同体，以实施系统完整的创客课程与STEM 课程为主线，打造覆盖区域的课程实施基地，面向全体，让每一个学生接受创客教育与STEM 教育，通过课程的常态化和人才选拔，培养国家发展急需的创新型人才和高技能人才，为国际教育发展和科技创新型人才培养提供中国智慧和中国方案。
该丛书难免存在缺点和不足，殷切希望广大读者批评指正！
中国教育信息化创客教育研究中心
丛书主编 孙晓奎
2020 年7 月
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