如何選擇適合教育用途的單板計算機?

在當(dāng)今數(shù)字化時代，計算機科學(xué)和編程已經(jīng)成為教育中不可或缺的一部分。為了幫助學(xué)生培養(yǎng)解決問題的能力、創(chuàng)造力和創(chuàng)新思維，單板計算機（SBCs）成為了一種強大的工具。單板計算機（SBCs）是一種集成了處理器、內(nèi)存、輸入輸出接口和操作系統(tǒng)的完整計算機系統(tǒng)，尺寸通常只有幾英寸。它們提供了一個實踐學(xué)習(xí)的平臺，使學(xué)生能夠親手進行編程、電子項目和硬件控制。

然而，面對市場上眾多的單板計算機選擇，如何選擇適合教育的單板計算機成為了一個關(guān)鍵的問題。在本文中，我們將探討選擇適合教育的單板計算機時需要考慮的關(guān)鍵因素，并介紹幾種常見的單板計算機（SBCs）供您參考。

首先，我們來了解下單板計算機（SBCs）目前在教育方面的一些應(yīng)用：

1.計算機科學(xué)：SBCs可以用于教授Python、C語言、算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

2.電子學(xué)：SBCs可以用于教授電路、傳感器和執(zhí)行器。

3.機器人技術(shù)：SBCs可以用于教授機器人編程、控制和導(dǎo)航。

4.物聯(lián)網(wǎng)（IoT）：SBCs可以用于教授物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)、協(xié)議和云服務(wù)。

5.人工智能（AI）：SBCs可以用于教授機器學(xué)習(xí)、計算機視覺和自然語言處理。

6.數(shù)學(xué)：SBCs可以用于教授數(shù)學(xué)建模、仿真和可視化。

7.環(huán)境科學(xué)：SBCs可以用于監(jiān)測溫度、濕度和空氣質(zhì)量等環(huán)境參數(shù)。

總的來說，單板計算機（SBCs）可以成為教育者增強他們在各種學(xué)科和主題上教學(xué)的多功能工具。那么，如何選擇適合教育的單板計算機呢？我們可以從如下幾個方面來考慮：

1.價格

單板計算機的價格范圍從不到20美元到幾百美元不等。在選擇單板計算機時，要考慮教育項目的預(yù)算。在進行成本評估時，需要考慮多個因素，例如學(xué)生人數(shù)和課程組織。采用協(xié)作的方式可能是降低成本的有效方法，同時培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作和溝通能力。

2.易于使用

考慮到學(xué)生是教育中的最終用戶，易用性是一個重要的因素。特別是在面向年齡較小的學(xué)生群體時，易用性和安全性變得尤為重要。如果缺乏這些因素，這個工具不僅無法促進教學(xué)，還會給教師和學(xué)生帶來不必要的挑戰(zhàn)。同時也需要考慮將使用單板計算機的學(xué)生的技術(shù)水平，并選擇適合他們技能水平的單板計算機。

3.性能

不同的單板計算機提供不同級別的性能?？紤]單板計算機將用于什么樣的任務(wù)，并選擇具有適當(dāng)性能水平的單板計算機。然而，在教育環(huán)境中，性能應(yīng)該與使用和價格相結(jié)合考慮。例如，基本的創(chuàng)客項目對性能要求相對較低，可以購買價格較低的單板計算機。

4.詳細的文檔和教程

提供易于理解的文檔和教程，幫助學(xué)生快速入門并解決可能遇到的任何問題。豐富而全面的教材不僅可以幫助教育工作者掌握工具，還可以基于該工具開發(fā)本地化的課程內(nèi)容。

5.提供易于擴展的硬件接口

提供易于擴展的硬件接口和擴展板，以便學(xué)生可以添加傳感器和執(zhí)行器等組件，擴展單板計算機的功能。如果學(xué)生正在創(chuàng)建機器人或物聯(lián)網(wǎng)項目，他們可能需要外部組件，如電機和傳感器。因此，一個關(guān)鍵的功能要求是能夠輕松方便地連接外部組件。

6.集成云服務(wù)

將單板計算機與云服務(wù)集成，使學(xué)生能夠通過云服務(wù)訪問遠程資源和數(shù)據(jù)，擴展他們的實驗和研究范圍。

7.穩(wěn)定性

穩(wěn)定性對于教育來說也是一個關(guān)鍵的考慮因素，包括硬件問題（如短路和損壞）的風(fēng)險，以及軟件維護不穩(wěn)定性的風(fēng)險。

8.靈活性

考慮單板計算機的靈活性，包括能夠添加和刪除硬件和軟件組件的能力。教師可能根據(jù)自己的需求安裝自己的教學(xué)軟件，因此確保單板計算機可以相應(yīng)地進行配置和安裝非常重要。如果安裝過程與教師熟悉的環(huán)境和步驟相匹配，那將是理想的情況。

總體而言，適用于教育的最佳單板計算機取決于教育計劃的具體需求和目標(biāo)?？紤]以上因素來選擇適合該計劃的單板計算機。以下是幾種適用于不同需求的單板計算機。

一、最受歡迎的單板計算機 - 樹莓派

有許多適用于教育的單板計算機（SBCs）可供選擇，但樹莓派可能是最受歡迎的教育單板計算機。2012年，專注于學(xué)校計算機科學(xué)教育的樹莓派基金會正式推出了第一款單板計算機—樹莓派。

樹莓派是一款基于Linux的信用卡大小計算機，它創(chuàng)造了一種性價比高且性能適中的教育單板計算機。目前有大量的樹莓派社區(qū)和教程資源，配備了豐富的外設(shè)，使其成為教授Linux系統(tǒng)的良好入門選擇。因此，問題在于對于那些不熟悉Linux操作系統(tǒng)的人來說，剛開始可能會有一些困難。

價格：35美元以上

關(guān)鍵詞：Linux，性價比高，初始難度較大

豐富的文檔和教程資源

二、強大的單板計算機 - BeagleBone Black

BeagleBone Black是一款設(shè)計用于嵌入式應(yīng)用的強大單板計算機。特別是最近推出的產(chǎn)品BeaglePlay?。BeaglePlay?建立在成熟的開源Linux方法之上，其功能集包括內(nèi)置的有線和無線連接，能夠連接到各種傳感器和原型系統(tǒng)，提供了數(shù)千種選擇和配套的接口及處理性能，將開發(fā)工作變成游戲！

價格：52美元以上

關(guān)鍵詞：可擴展硬件，Debian Linux，嵌入式

三、帶觸摸屏的物聯(lián)網(wǎng)Python單板計算機—行空板（UNIHIKER）

行空板（UNIHIKER）是一款帶給您全新體驗的單板計算機。它配備了一塊2.8英寸觸摸屏、Wi-Fi和藍牙功能。當(dāng)然，就像其他單板計算機一樣，行空板支持VS Code、VIM和Thonny。集成的PinPong控制庫允許開發(fā)人員使用Python直接控制行空板的內(nèi)置傳感器和數(shù)百個連接的傳感器和執(zhí)行器。

行空板配備了光傳感器、加速度計、陀螺儀和麥克風(fēng)。通過內(nèi)置的協(xié)處理器，它能夠與各種模擬/數(shù)字/I2C/UART/SPI傳感器和執(zhí)行器進行通信。行空板上的內(nèi)置SIoT服務(wù)允許用戶通過MQTT協(xié)議存儲數(shù)據(jù)，并提供實時的Web數(shù)據(jù)訪問。最重要的是，所有數(shù)據(jù)都存儲在設(shè)備本身中。您可以通過觸摸屏輕松配置SIoT應(yīng)用程序，切換程序并直接觀察數(shù)據(jù)，是非常方便的教學(xué)工具，無需額外的配置前提，實現(xiàn)了無縫和快速的啟動。

價格：79.9美元

關(guān)鍵詞：Python，觸摸屏，Jupyter Notebook，Linux

豐富的文檔和教程

四、最小的x86 Windows單板計算機—拿鐵熊貓（LattePanda）

拿鐵熊貓（LattePanda）是最小的x86 Windows單板計算機，它包含了普通PC所具備的一切功能，并且可以執(zhí)行普通PC所能做的任何任務(wù)。拿鐵熊貓在移動環(huán)境下運行非常出色。在拿鐵熊貓上使用Microsoft Office創(chuàng)建文檔、播放高清視頻和運行Windows應(yīng)用程序與使用普通PC完全相同的體驗?zāi)描F熊貓預(yù)裝了完整版的Windows 10操作系統(tǒng)，包括強大的工具，如Visual Studio、NodeJS、Java、Processing等。

快速而強大

兼容各種配件

完整的連接性

集成的Arduino兼容處理器

價格：105美元以上

關(guān)鍵詞：Arduino、Windows、預(yù)裝、快速啟動

五、入門級AI單板計算機 - NVIDIA Jetson Nano

NVIDIA Jetson Nano是一款強大的單板計算機，專為人工智能和機器學(xué)習(xí)應(yīng)用而設(shè)計。它比列表中的其他選項更昂貴，但提供了更多的計算能力和靈活性。探索流行的機器學(xué)習(xí)框架，提供適用于各個級別的免費教程和開源項目，并在Jetson上實時感知和與世界互動。

價格：178美元以上

關(guān)鍵詞：人工智能，Linux

豐富的文檔和教程

如果您打算購買一塊僅用于教授基礎(chǔ)級編程課程的單板計算機，那么樹莓派（Raspberry Pi）就足夠了。如果您打算與學(xué)生一起構(gòu)建更復(fù)雜的項目，例如基于Arduino的機器人或物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，那么具備Arduino支持的拿鐵熊貓（Lattepanda）將更加方便。如果您計劃指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能領(lǐng)域，那么Jetson Nano將是一個合適的選擇。如果您希望通過增強的互動性教授Python編程，可以使用行空板（UNIHIKER)，它的大屏幕提供了獨特的體驗，讓您可以創(chuàng)建基于Pygame觸摸的游戲。如果您渴望僅使用一塊單板計算機就能深入探索物聯(lián)網(wǎng)和AI語音識別領(lǐng)域，行空板也是一個很好的選擇。最終，您如何選擇應(yīng)用于教育的單板計算機，還是基于您的預(yù)算和需求。