梁森山，清华大学物理系硕士研究生毕业，教育部教育装备研究与发展中心副研究员。主要从事STEAM教育、创客教育、VR与3D教育、信息化教育装备等研究工作。曾主持编写《VR与3D教育蓝皮书（2017一2018）》、《中国创客教育蓝皮书（基础教育版）》、《普通高中教科书信息技术人工智能初步》、《普通高中教科书信息技术开源硬件项目设计》、《人工智能初中版》、《人工智能小学版》，担任国家新闻出版署“十三五”国家重点图书出版规划项目”创客教育”丛书总主编。

第一章

开源软硬件的兴起 

001

1.1 开源硬件及其起源 001

1.2 开源软硬件综述 003

1.2.1 Arduino 004

1.2.2 Raspberry Pi 005

1.2.3 NodeMCU 006

1.2.4 micro:bit 007

1.2.5 掌控板和虚谷号 008

1.3 教材对开源硬件的界定 009

第二章

中国特色开源硬件 

011

2.1 常见教学用开源硬件分类 012

2.1.1 开源硬件分类依据 013

2.1.2 开源硬件分类表 013

2.1.3 开源硬件分类说明 015

2.2 第一大类MCU微控制器类——Arduino生态 017

2.2.1 Arduino UNO——典型代表 018

2.2.2 Romeo——开源小车 023

2.2.3 Microduino——层叠积木 026

2.2.4 Mango UNO——跨越架构 029

2.2.5 Seeeduion XIAO——小到极致 032

2.3 第二大类IoT物联网类——MicroPython生态 035

2.3.1 NodeMCU-ESP8266与NodeMCU-ESP32 035

2.3.2 micro:bit——U盘与金手指 038

2.3.3 M5Stack Basic——方寸5×5 039

2.3.4 掌控板（HandPy）——Python与IoT教学 041

2.3.5 童芯派（Cyberpi）——赛博之道 044

2.4 第三大类SBC单板机类——Python硬件教学 044

2.4.1 BeagleBone——盛名之下 045

2.4.2 Raspberry Pi（树莓派）—— 一派宗师 045

2.4.3 pcDuino——教育先行者 048

2.4.4 虚谷号（vvBoard）——虚谷计划 049

2.5 第四大类无桌面SBC类——PythonIoT硬件教学 050

2.5.1 香橙派Zero——老树开花 051

2.5.2 行空板（Unihiker）——新晋之路 053

2.6 第五大类AI算力加速类——AIoT人工智能教学 054

2.6.1 K210模组——AIoT入门 055

2.6.2 Jetson Nano——GPU加速 058

2.6.3 冲锋舟——VIM3 059

2.6.4 Maix-Ⅱ-Dock（M2dock）——1950致敬图灵 059

2.6.5 MaixSense——AI元年1956 061

第三章

中国特色开源软件 

063

3.1 软硬结合编程软件 063

3.1.1 ArduBlock教育版 063

3.1.2 BXY Python编辑软件 064

3.1.3 mBlock5图形化编程 064

3.1.4 Mind+图形化编程 065

3.1.5 Mixly图形化编程 066

3.1.6 mPython图形化编程 066

3.1.7 UIFlow Web化编程平台 068

3.1.8 腾讯扣叮在线编程平台 068

3.1.9 MaixPy与MaixPy3 AIoT编程平台 069

3.2 教学接口与服务软件 070

3.2.1 SIoT物联网服务平台 070

3.2.2 xugu与pinpong库 071

3.2.3 mpython_conn通信协议 072

3.2.4 MaixHub在线人工智能模型训练平台 072

第四章

中国特色开源软硬件生态建设 

074

4.1 中国特色开源软硬件支撑各类教学成果 074

4.1.1 国家教材 074

4.1.2 地方教材 076

4.1.3 校本课程案例 077

4.1.4 中国特色开源软硬件相关丛书 079

4.2 中国特色开源软硬件助推学术交流 081

4.2.1 创客嘉年华 081

4.2.2 全国中小学STEAM教育大会 081

4.2.3 创意智造专项赛 082

4.2.4 开源硬件创意智造专项赛 083

4.2.5 开源硬件应用设计挑战赛 083

4.2.6 掌控板教学设计大赛 084

4.3 中国特色开源软硬件推动机器人走向开源机器人 085

4.3.1 开源机器人作品 085

4.3.2 开源机器人教学案例 087

4.3.3 开源机器人场地与赛制 089

4.3.4 赛事教学实践 091

4.4 中国特色开源硬件标准化进展 094

4.5 面向教育教学的开源社区 094

开源硬件项目设计——国家课程的设立

与教学实践 

097

第五章

5.1 普通高中信息技术学科定位 097

5.2 选择性必修模块6课程目标 098

5.3 选择性必修模块6跟其他模块之间的关联 098

5.3.1 跟必修模块1数据与计算之间的关联 098

5.3.2 跟选择性必修模块2网络基础之间的关联 099

5.3.3 跟选择性必修模块4人工智能初步之间的关联 099

5.4 教材框架导读 099

5.4.1 人教中图版教材框架 100

5.4.2 沪科教版教材框架 102

5.4.3 粤教版教材框架 103

5.4.4 教科版教材框架 105

5.4.5 浙教版教材框架 107

5.4.6 华东师大版教材框架 109

5.5 主题学习项目 111

5.5.1 人教中图版项目学习案例 111

5.5.2 沪科教版项目学习案例 113

5.5.3 粤教版项目学习案例 117

5.5.4 教科版项目学习案例 123

5.5.5 浙教版项目学习案例 130

5.5.6 华东师大版项目学习案例 131

5.6 实验案例与器材清单 133

5.6.1 人教中图版实验与器材 134

5.6.2 沪科教版实验与器材 135

5.6.3 粤教版实验与器材 136

5.6.4 教科版实验与器材 137

5.6.5 浙教版实验与器材 138

5.6.6 华东师大版实验与器材 139

5.7 中国特色开源软硬件实验室样例 140

5.7.1 实验室建设目标 140

5.7.2 实验室建设理念 140

5.7.3 实验室环境设计 141

5.7.4 硬件与装备清单 141

5.7.5 软件与库文件清单 143

5.7.6 实验与器材清单 143

5.8 国家课程教学案例 144

5.8.1 深圳市第二高级中学 144

5.8.2 湖南省株洲市第二中学信息技术教研室 145

后记 147