如何选择适合教育用途的单板计算机?

在当今数字化时代，计算机科学和编程已经成为教育中不可或缺的一部分。为了帮助学生培养解决问题的能力、创造力和创新思维，单板计算机（SBCs）成为了一种强大的工具。单板计算机（SBCs）是一种集成了处理器、内存、输入输出接口和操作系统的完整计算机系统，尺寸通常只有几英寸。它们提供了一个实践学习的平台，使学生能够亲手进行编程、电子项目和硬件控制。

然而，面对市场上众多的单板计算机选择，如何选择适合教育的单板计算机成为了一个关键的问题。在本文中，我们将探讨选择适合教育的单板计算机时需要考虑的关键因素，并介绍几种常见的单板计算机（SBCs）供您参考。

首先，我们来了解下单板计算机（SBCs）目前在教育方面的一些应用：

1.计算机科学：SBCs可以用于教授Python、C语言、算法和数据结构。

2.电子学：SBCs可以用于教授电路、传感器和执行器。

3.机器人技术：SBCs可以用于教授机器人编程、控制和导航。

4.物联网（IoT）：SBCs可以用于教授物联网架构、协议和云服务。

5.人工智能（AI）：SBCs可以用于教授机器学习、计算机视觉和自然语言处理。

6.数学：SBCs可以用于教授数学建模、仿真和可视化。

7.环境科学：SBCs可以用于监测温度、湿度和空气质量等环境参数。

总的来说，单板计算机（SBCs）可以成为教育者增强他们在各种学科和主题上教学的多功能工具。那么，如何选择适合教育的单板计算机呢？我们可以从如下几个方面来考虑：

1.价格

单板计算机的价格范围从不到20美元到几百美元不等。在选择单板计算机时，要考虑教育项目的预算。在进行成本评估时，需要考虑多个因素，例如学生人数和课程组织。采用协作的方式可能是降低成本的有效方法，同时培养学生的团队合作和沟通能力。

2.易于使用

考虑到学生是教育中的最终用户，易用性是一个重要的因素。特别是在面向年龄较小的学生群体时，易用性和安全性变得尤为重要。如果缺乏这些因素，这个工具不仅无法促进教学，还会给教师和学生带来不必要的挑战。同时也需要考虑将使用单板计算机的学生的技术水平，并选择适合他们技能水平的单板计算机。

3.性能

不同的单板计算机提供不同级别的性能。考虑单板计算机将用于什么样的任务，并选择具有适当性能水平的单板计算机。然而，在教育环境中，性能应该与使用和价格相结合考虑。例如，基本的创客项目对性能要求相对较低，可以购买价格较低的单板计算机。

4.详细的文档和教程

提供易于理解的文档和教程，帮助学生快速入门并解决可能遇到的任何问题。丰富而全面的教材不仅可以帮助教育工作者掌握工具，还可以基于该工具开发本地化的课程内容。

5.提供易于扩展的硬件接口

提供易于扩展的硬件接口和扩展板，以便学生可以添加传感器和执行器等组件，扩展单板计算机的功能。如果学生正在创建机器人或物联网项目，他们可能需要外部组件，如电机和传感器。因此，一个关键的功能要求是能够轻松方便地连接外部组件。

6.集成云服务

将单板计算机与云服务集成，使学生能够通过云服务访问远程资源和数据，扩展他们的实验和研究范围。

7.稳定性

稳定性对于教育来说也是一个关键的考虑因素，包括硬件问题（如短路和损坏）的风险，以及软件维护不稳定性的风险。

8.灵活性

考虑单板计算机的灵活性，包括能够添加和删除硬件和软件组件的能力。教师可能根据自己的需求安装自己的教学软件，因此确保单板计算机可以相应地进行配置和安装非常重要。如果安装过程与教师熟悉的环境和步骤相匹配，那将是理想的情况。

总体而言，适用于教育的最佳单板计算机取决于教育计划的具体需求和目标。考虑以上因素来选择适合该计划的单板计算机。以下是几种适用于不同需求的单板计算机。

一、最受欢迎的单板计算机 - 树莓派

有许多适用于教育的单板计算机（SBCs）可供选择，但树莓派可能是最受欢迎的教育单板计算机。2012年，专注于学校计算机科学教育的树莓派基金会正式推出了第一款单板计算机—树莓派。

树莓派是一款基于Linux的信用卡大小计算机，它创造了一种性价比高且性能适中的教育单板计算机。目前有大量的树莓派社区和教程资源，配备了丰富的外设，使其成为教授Linux系统的良好入门选择。因此，问题在于对于那些不熟悉Linux操作系统的人来说，刚开始可能会有一些困难。

价格：35美元以上

关键词：Linux，性价比高，初始难度较大

丰富的文档和教程资源

二、强大的单板计算机 - BeagleBone Black

BeagleBone Black是一款设计用于嵌入式应用的强大单板计算机。特别是最近推出的产品BeaglePlay®。BeaglePlay®建立在成熟的开源Linux方法之上，其功能集包括内置的有线和无线连接，能够连接到各种传感器和原型系统，提供了数千种选择和配套的接口及处理性能，将开发工作变成游戏！

价格：52美元以上

关键词：可扩展硬件，Debian Linux，嵌入式

三、带触摸屏的物联网Python单板计算机 — 行空板（UNIHIKER）

行空板（UNIHIKER）是一款带给您全新体验的单板计算机。它配备了一块2.8英寸触摸屏、Wi-Fi和蓝牙功能。当然，就像其他单板计算机一样，行空板支持VS Code、VIM和Thonny。集成的PinPong控制库允许开发人员使用Python直接控制行空板的内置传感器和数百个连接的传感器和执行器。

行空板配备了光传感器、加速度计、陀螺仪和麦克风。通过内置的协处理器，它能够与各种模拟/数字/I2C/UART/SPI传感器和执行器进行通信。行空板上的内置SIoT服务允许用户通过MQTT协议存储数据，并提供实时的Web数据访问。最重要的是，所有数据都存储在设备本身中。您可以通过触摸屏轻松配置SIoT应用程序，切换程序并直接观察数据，是非常方便的教学工具，无需额外的配置前提，实现了无缝和快速的启动。

价格：79.9美元

关键词：Python，触摸屏，Jupyter Notebook，Linux

丰富的文档和教程

四、最小的x86 Windows单板计算机 — 拿铁熊猫（LattePanda）

拿铁熊猫（LattePanda）是最小的x86 Windows单板计算机，它包含了普通PC所具备的一切功能，并且可以执行普通PC所能做的任何任务。拿铁熊猫在移动环境下运行非常出色。在拿铁熊猫上使用Microsoft Office创建文档、播放高清视频和运行Windows应用程序与使用普通PC完全相同的体验拿铁熊猫预装了完整版的Windows 10操作系统，包括强大的工具，如Visual Studio、NodeJS、Java、Processing等。

快速而强大

兼容各种配件

完整的连接性

集成的Arduino兼容处理器

价格：105美元以上

关键词：Arduino、Windows、预装、快速启动

五、入门级AI单板计算机 - NVIDIA Jetson Nano

NVIDIA Jetson Nano是一款强大的单板计算机，专为人工智能和机器学习应用而设计。它比列表中的其他选项更昂贵，但提供了更多的计算能力和灵活性。探索流行的机器学习框架，提供适用于各个级别的免费教程和开源项目，并在Jetson上实时感知和与世界互动。

价格：178美元以上

关键词：人工智能，Linux

丰富的文档和教程

如果您打算购买一块仅用于教授基础级编程课程的单板计算机，那么树莓派（Raspberry Pi）就足够了。如果您打算与学生一起构建更复杂的项目，例如基于Arduino的机器人或物联网设备，那么具备Arduino支持的拿铁熊猫（Lattepanda）将更加方便。如果您计划指导学生学习人工智能领域，那么Jetson Nano将是一个合适的选择。如果您希望通过增强的互动性教授Python编程，可以使用行空板（UNIHIKER)，它的大屏幕提供了独特的体验，让您可以创建基于Pygame触摸的游戏。如果您渴望仅使用一块单板计算机就能深入探索物联网和AI语音识别领域，行空板也是一个很好的选择。最终，您如何选择应用于教育的单板计算机，还是基于您的预算和需求。

审核编辑 黄宇