中小学编程教育与校本课程开发研究
摘 要：本文首先阐述了在中小学开展编程教育重要性，通过对学习者学习特征的分析总结，提出利用图形化编程与开源硬件结合开展编程教育的思路，并进行了校本课程的系统构建，最后通过典型的课程授课案例展示如何进行课程的实施与评价。
关键字：中小学 编程 课程 开发
一、前言
进入21世纪，人类走进了信息时代，人们的生产、生活、学习的方式不断产生着巨大的变革，并且向着智能时代转变。作为中国未来的建设者和接班人，在青少年时期，获得良好的信息学科核心素养非常重要，这将影响到他们的一生。
我国早在十九世纪80年代就在中小学开设了信息技术课程，自此，学生的信息技术能力得到了显著加强，然而这也不足以满足智能时代的需求。编程教育，能够很好的培养学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新能力和信息社会责任意识，满足智能时代对于人才的需求。因此，在中小学普及编程教育势在必行。同时，基于各地学校基础和学生情况各不相同，因此，
开发适合的校本课程是关键所在。
二、中小学生学习特征分析
任何一门校本课程，最重要的就是能够方便落地与实施，这就决定了课程开发必须依据学习对象的学习特征和学习基础，经过笔者的授课实践和反思，总结出中小学生具有如下学习特征：
1、中小学生天然的对新事物具有很大的好奇心和求知欲，喜欢形象化的事物，喜欢动手操作，抽象思维不强；
2、经过各科的初步学习，中小学生已经具备了一定的科学素养，遇到问题能够有意识的从科学角度去解决；
3、中小学生团队合作意识较强，喜欢共同完成某项任务，并能从合作过程中获得成果的喜悦。
中小学生的这些学习特征和学习基础决定了校本课程的课程内容和授课形式。编程教育本来
就是一项抽象枯燥的学习活动，面向中小学生这一学习对象，编制图形化编程与硬件操作结合为主的课程内容，采用“生活化问题解决”授课情境，契合中小学生的学习特征。
四、校本课程体系构建
1、编程软件的选取：
编程教育领域适合于图形化编程教育的软件有很多，经过试用和比较，本研究选用Kerobot（啃萝卜）这一软件，该软件具有直观、易用、易学等优点，并且可以实现与硬件的快速结合，方便学生观察和理解。
2、编程硬件的选取
市场上推广的编程硬件有很多，本研究主要采用arduino创客套件进行课程开发，arduino套件具有价格低廉，开放兼容性高等优点，非常适合中小学生进行编程学习和实验操作。
3、编程校本课程体系
本研究依据由易到难的顺序编制课程内容，螺旋式进行新旧知识的穿插和引用，每个学习项
目都设置一个贴近学生生活的问题情境开展教学和探究，具体课程内容设置如下表所示：
什么编程课比较好
项目名称
教学内容
准备器材
项目1：点亮我的智能台灯
认识arduino各类硬件，注意事项，通过程序控制LED灯亮和闪烁。
Arduino及数据线、面包板、杜邦线、LED、电阻。
项目2：我是小小音乐家
程序驱动蜂鸣器，编辑歌曲并播放。
Arduino及数据线、面包板、杜邦线、无源蜂鸣器。
项目3：智能数字化楼宇照明系统
认识串口的使用，通过软串口显示实时数据；认识人体红外模块，控制LED灯，实现人来灯亮。
Arduino及数据线、面包板、杜邦线、热释电红外传感器（PIR）、LED、电阻。
项目4：智能路灯照明系统
认识光敏模块，通过光的强度控制LED灯亮，实现天黑灯亮。
Arduino及数据线、面包板、杜邦线、光敏电阻、LED、电阻。
项目5：智能书包
认识超声波模块，安装到自己的书包上，进行测距、提醒和灯亮，保障学生人身安全。
Arduino及数据线、杜邦线、超声波传感器、蜂鸣器和LED。
项目6：智能家用报警装置
熟悉人体红外和蜂鸣器，二者结合实现报警,安装与入户门位置，实现防盗报警。
Arduino及数据线、面包板、杜邦线、热释电红外传感器（PIR）、有源蜂鸣器。
项目7：多彩效果灯
认识RGB三灯，实现霓虹灯效果。
Arduino及数据线、面包板、杜邦线、电阻、RGB LED。
项目8：遥控器中的奥秘
认识红外遥控，通过遥控器控制LED，方便人们使用。
Arduino及数据线、面包板、杜邦线、红外线遥控、LED、电阻。
项目9：天气助手
认识温湿度传感器，实现温度高提示防暑，温度低提示增加衣物，湿度高提示防雨。
Arduino及数据线、面包板、杜邦线、DHT11、LED（红黄绿各一个）、电阻。
项目10：让作品动起来
认识舵机，通过舵机控制运动，实现智能巡航报警。
Arduino及数据线、杜邦线、舵机、蜂鸣器、超声波传感器。
项目11：用字母来表达
认识液晶显示模块，通过程序控制显示字母，实现信息智能输出。
Arduino及数据线、面包板、杜邦线、电位器、LCD1602液晶显示器。
项目12：搭建智能小车
熟悉小车的整体结构，认识电机和传动原理。
Arduino及数据线、面包板、杜邦线、小车套装。
项目13：制作避障小车
小车结合电机控制器，搭载超声波传感器实现智能避障。
Arduino及数据线、面包板、杜邦线、小车、超声波传感器、L298N驱动器。
项目14：制作巡线小车
小车结合电机控制器，搭载颜传感器实现巡线行走。
Arduino及数据线、面包板、杜邦线、小车、循迹模块。
项目15：制作漂亮的小车外壳
利用废旧纸板，电动线锯等工具，制作小车外壳，完成最终作品。
完整小车、纸板、彩笔、胶带（双面胶、胶水）。
五、典型课程实施案例

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