“居家+实验”Arduino教学实践
于曦、赵军、乐永康
（复旦大学物理教学实验中心）
我校物理实验教学中心开学前预计，受疫情影响，学校可能无法正常开学。 因此，通知各课程的负责老师准备一个月的在线课程。
我校高三“现代物理实验一”的设计计划是：一周入门课加三周自选题目。 主题为：基于Phyphox的自主探索； 基于Arduino单片机独立制作并基于HTML5开发物理实验课件。 这里我主要介绍一下“基于Arduino单片机自主制作”的进展。
课程基础知识：
我们学校本身就有良好的网络教学基础。 一方面，它拥有自己建设和管理的基于Wiki的实验中心网站。 每位老师可以独立编辑和更新网页内容，上传教材和资料； 另一方面，大部分课程内容已在线发布，并附有相关指导材料和教学视频。 例如，该网站已经有“从头开始学习 Arduino”的文本教程、pdf 教科书下载和视频教程。
课程设计：
Arduino是一套可以感知和控制真实物理世界的工具。 它基于开源微控制器平台。 它拥有专用的开发环境和大量的周边传感器。 而且价格也很便宜（几十块钱），非常适合物理系的学生。 学生在家自学、自由发展。
我们课程的核心包括三个部分，一是传感器及外围电路的搭建（即如何将物理量转换成可测量的量），二是A/D数据采集卡的控制（信号数字化的概念）以及信号采集和输出），第三个是单片机的控制（即控制逻辑如何编程）。 熟悉以上内容后，学生可以组合积木搭建新系统、实现新功能、独立设计新项目。 这个阶段既充满挑战，又非常充实。 同时，不同水平的学生可以自由选择题目的难度。
针对今年的情况，我们整体课程设计分为以下三个部分： 第一部分是引导视频（上传到实验中心网站和B站等），学生可以在课程开始前预览。 第二部分是自学内容和课后作业。 学生需要每周在网页上更新项目进度。 这也是我们控制学生整体进步的方式。 第三部分是独立项目设计和网上报告会。 下面我来详细介绍一下：
首先，为了降低学生开始实验的门槛，我们特意制作了几个介绍视频。 一方面，他们引导学生尽快选购硬件（由于当时物流尚未恢复正常，需要提前采购）。 内容描述得更详细。 稍后，您可以使用网站上已有的内容让学生自主学习。
起初，学生们认为要想学好这门课程，就必须对编程非常熟悉，对此他们感到担心。 因此，我们首先通过一些简单的示例代码来帮助学生理解Arduino编程更像是一种“粘合剂”。 只需几行简单的代码，就可以“快速连接”硬件信号输入和显示输出。
第一个作业是一个相对开放的话题（另一方面，学生购买的硬件可能不同）：要求学生实现一个既有硬件输入信号（如温度、湿度）又有实时LED显示的系统（如1602液晶显示器）项目。 这是为了检查学生是否理解了核心的三个内容。
完成作业后，学生下周就可以开始独立实验的项目设计阶段。 最后，我们通过“腾讯会议”进行了线上汇报会，学生提问，老师点评、打分。 让学生有项目经验和来自其他学生的压力。 由于这学期学生之间的交流较少，所以这次的学生项目五花八门，几乎没有类似的设计。 这里涌现出许多创意设计。
如：等等。
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