如何選擇適合教育用途的單板計(jì)算機(jī)?

在當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代，計(jì)算機(jī)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(wèn)題的能力、創(chuàng)造力和創(chuàng)新思維，單板計(jì)算機(jī)（SBCs）成為了一種強(qiáng)大的工具。單板計(jì)算機(jī)（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(jì)算機(jī)系統(tǒng)，尺寸通常只有幾英寸。它們提供了一個(gè)實(shí)踐學(xué)習(xí)的平臺(tái)，使學(xué)生能夠親手進(jìn)行編程、電子項(xiàng)目和硬件控制。

然而，面對(duì)市場(chǎng)上眾多的單板計(jì)算機(jī)選擇，如何選擇適合教育的單板計(jì)算機(jī)成為了一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。在本文中，我們將探討選擇適合教育的單板計(jì)算機(jī)時(shí)需要考慮的關(guān)鍵因素，并介紹幾種常見(jiàn)的單板計(jì)算機(jī)（SBCs）供您參考。

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

1.計(jì)算機(jī)科學(xué)：SBCs可以用于教授Python、C語(yǔ)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(jī)器人技術(shù)：SBCs可以用于教授機(jī)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(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)和自然語(yǔ)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(cè)溫度、濕度和空氣質(zhì)量等環(huán)境參數(shù)。

總的來(lái)說(shuō)，單板計(jì)算機(jī)（SBCs）可以成為教育者增強(qiáng)他們?cè)诟鞣N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(jì)算機(jī)呢？我們可以從如下幾個(gè)方面來(lái)考慮：

1.價(jià)格

單板計(jì)算機(jī)的價(jià)格范圍從不到20美元到幾百美元不等。在選擇單板計(jì)算機(jī)時(shí)，要考慮教育項(xiàng)目的預(yù)算。在進(jìn)行成本評(píng)估時(shí)，需要考慮多個(gè)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(shí)培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)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(gè)重要的因素。特別是在面向年齡較小的學(xué)生群體時(shí)，易用性和安全性變得尤為重要。如果缺乏這些因素，這個(gè)工具不僅無(wú)法促進(jìn)教學(xué)，還會(huì)給教師和學(xué)生帶來(lái)不必要的挑戰(zhàn)。同時(shí)也需要考慮將使用單板計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)。

3.性能

不同的單板計(jì)算機(jī)提供不同級(jí)別的性能?？紤]單板計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)。然而，在教育環(huán)境中，性能應(yīng)該與使用和價(jià)格相結(jié)合考慮。例如，基本的創(chuàng)客項(xiàng)目對(duì)性能要求相對(duì)較低，可以購(gòu)買價(jià)格較低的單板計(jì)算機(jī)。

4.詳細(xì)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(wèn)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(kāi)發(fā)本地化的課程內(nèi)容。

5.提供易于擴(kuò)展的硬件接口

提供易于擴(kuò)展的硬件接口和擴(kuò)展板，以便學(xué)生可以添加傳感器和執(zhí)行器等組件，擴(kuò)展單板計(jì)算機(jī)的功能。如果學(xué)生正在創(chuàng)建機(jī)器人或物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，他們可能需要外部組件，如電機(jī)和傳感器。因此，一個(gè)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(jì)算機(jī)與云服務(wù)集成，使學(xué)生能夠通過(guò)云服務(wù)訪問(wèn)遠(yuǎn)程資源和數(shù)據(jù)，擴(kuò)展他們的實(shí)驗(yàn)和研究范圍。

7.穩(wěn)定性

穩(wěn)定性對(duì)于教育來(lái)說(shuō)也是一個(gè)關(guān)鍵的考慮因素，包括硬件問(wèn)題（如短路和損壞）的風(fēng)險(xiǎn)，以及軟件維護(hù)不穩(wěn)定性的風(fēng)險(xiǎn)。

8.靈活性

考慮單板計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)可以相應(yīng)地進(jìn)行配置和安裝非常重要。如果安裝過(guò)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(jì)算機(jī)取決于教育計(jì)劃的具體需求和目標(biāo)?？紤]以上因素來(lái)選擇適合該計(jì)劃的單板計(jì)算機(jī)。以下是幾種適用于不同需求的單板計(jì)算機(jī)。

一、最受歡迎的單板計(jì)算機(jī) - 樹(shù)莓派

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

樹(shù)莓派是一款基于Linux的信用卡大小計(jì)算機(jī)，它創(chuàng)造了一種性價(jià)比高且性能適中的教育單板計(jì)算機(jī)。目前有大量的樹(shù)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(wèn)題在于對(duì)于那些不熟悉Linux操作系統(tǒng)的人來(lái)說(shuō)，剛開(kāi)始可能會(huì)有一些困難。

價(jià)格：35美元以上

關(guān)鍵詞：Linux，性價(jià)比高，初始難度較大

豐富的文檔和教程資源

二、強(qiáng)大的單板計(jì)算機(jī) - BeagleBone Black

BeagleBone Black是一款設(shè)計(jì)用于嵌入式應(yīng)用的強(qiáng)大單板計(jì)算機(jī)。特別是最近推出的產(chǎn)品BeaglePlay?。BeaglePlay?建立在成熟的開(kāi)源Linux方法之上，其功能集包括內(nèi)置的有線和無(wú)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(kāi)發(fā)工作變成游戲！

價(jià)格：52美元以上

關(guān)鍵詞：可擴(kuò)展硬件，Debian Linux，嵌入式

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

行空板（UNIHIKER）是一款帶給您全新體驗(yàn)的單板計(jì)算機(jī)。它配備了一塊2.8英寸觸摸屏、Wi-Fi和藍(lán)牙功能。當(dāng)然，就像其他單板計(jì)算機(jī)一樣，行空板支持VS Code、VIM和Thonny。集成的PinPong控制庫(kù)允許開(kāi)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(gè)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(jì)、陀螺儀和麥克風(fēng)。通過(guò)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(jìn)行通信。行空板上的內(nèi)置SIoT服務(wù)允許用戶通過(guò)MQTT協(xié)議存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并提供實(shí)時(shí)的Web數(shù)據(jù)訪問(wèn)。最重要的是，所有數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在設(shè)備本身中。您可以通過(guò)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(wú)需額外的配置前提，實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫和快速的啟動(dòng)。

價(jià)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(jì)算機(jī)—拿鐵熊貓（LattePanda）

拿鐵熊貓（LattePanda）是最小的x86 Windows單板計(jì)算機(jī)，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?jiān)谝苿?dòng)環(huán)境下運(yùn)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(yùn)行Windows應(yīng)用程序與使用普通PC完全相同的體驗(yàn)?zāi)描F熊貓預(yù)裝了完整版的Windows 10操作系統(tǒng)，包括強(qiáng)大的工具，如Visual Studio、NodeJS、Java、Processing等。

快速而強(qiáng)大

兼容各種配件

完整的連接性

集成的Arduino兼容處理器

價(jià)格：105美元以上

關(guān)鍵詞：Arduino、Windows、預(yù)裝、快速啟動(dòng)

五、入門級(jí)AI單板計(jì)算機(jī) - NVIDIA Jetson Nano

NVIDIA Jetson Nano是一款強(qiáng)大的單板計(jì)算機(jī)，專為人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它比列表中的其他選項(xiàng)更昂貴，但提供了更多的計(jì)算能力和靈活性。探索流行的機(jī)器學(xué)習(xí)框架，提供適用于各個(gè)級(jí)別的免費(fèi)教程和開(kāi)源項(xiàng)目，并在Jetson上實(shí)時(shí)感知和與世界互動(dòng)。

價(jià)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(gòu)買一塊僅用于教授基礎(chǔ)級(jí)編程課程的單板計(jì)算機(jī)，那么樹(shù)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(xiàng)目，例如基于Arduino的機(jī)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(jì)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(gè)合適的選擇。如果您希望通過(guò)增強(qiáng)的互動(dòng)性教授Python編程，可以使用行空板（UNIHIKER)，它的大屏幕提供了獨(dú)特的體驗(yàn)，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(jì)算機(jī)就能深入探索物聯(lián)網(wǎng)和AI語(yǔ)音識(shí)別領(lǐng)域，行空板也是一個(gè)很好的選擇。最終，您如何選擇應(yīng)用于教育的單板計(jì)算機(jī)，還是基于您的預(yù)算和需求。