Arduino诞生于2005年，包括一块线路板和一整套的开发软件。之所以得到广泛应用是因为它不需要专门的电子知识，只需要一点点编程基础就能快速开发出一些小作品。在Arduino的世界中，只要你想得出、找得到，通过头脑思考、动手实践就能制作出具有创意的作品，而这正是“创客”思想的初衷。中学信息技术课程中，Arduino的应用主要是在机器人和物联网两块教学内容中，而对于更多知识点的讲授可能是在社团活动中，但这并不影响同学和老师的热情。那么，要做这些该如何起步呢？ 
    一、Arduino入门——初识ArduBlock
    Arduino IDE是Arduino的集成开发环境，所使用的编程语言为C/C++，不管是C还是C++，对于初学者而言掌握起来都是有困难的。比如，变量的定义、函数的引用、程序结构的使用等等，这些在编程的时候都是比较繁琐的。ArduBlock是一款图形化编程软件，区别于Arduino IDE的文本式编程，在ArduBlock的编程环境中，常用的程序步骤都以图形化积木的形式呈现，设计者所要做的仅是通过鼠标的拖动将这些积木组装起来，这样就可以完成一个程序，让Arduino动起来，其可视化和交互性强，编程门槛低。
    实验一：点亮Arduino板上13号引脚的LED灯。图1为源程序文本代码，图2为使用ArduBlock的图形化程序，两者实现的功能一样。

                                      图1
    图1程序代码中涉及四个函数setup（）、loop（）、pinMode（）、digitalWrite（），要了解这些函数的功能以及使用方法对于初学者而言是比较困难的，何况这个实验还是Arduino应用中最简单的。而图2的图形化程序就相对简单且容易理解——13号引脚输入高电平信号点亮LED灯。             ArduBlock除了图形化编程以外，其实也可以作为学习Arduino程序代码编写的工具，因为所有的图形化程序在下载到Arduino板以后，都会转换成文本代码出现在Arduino IDE中，这样我们就可以依葫芦画瓢，学会某些功能代码的编写。

                                   图2
    二、Arduino基础——数字信号输入与判断
    Arduino可以处理的数据分为数字信号和模拟信号。数字信号为计算机处理数据最主要的形式，以逻辑量“0”“1”两种状态存在，在Arduino中“0”表示“低”，对应低电平，“1”表示“高”，对应高电平。Arduino板上共有14个数字引脚：D0～D13，可用于数字信号的输入和输出，不过建议D0、D1、D13不要使用，因为这三个引脚已有他用。Arduino对输入的数字信号进行处理，再根据处理结果输出数字信号去控制一些外围的执行器。
    实验二：按钮控制LED灯的亮灭。图3为ArduBlock的图形化程序。

                           图3
    这个实验是将按钮接在数字引脚3上，LED灯接在数字引脚12上，实现的功能是当按钮处于按下状态时点亮LED灯，松开按钮时LED灯熄灭。有了实验作铺垫，那么图3中的图形化程序应该也是不难理解的。需要注意的是，Arduino所接按钮有个电气特性就是松开时输出高电平，按下时输出低电平，所以根据程序中逻辑判断的特点，需要将按钮输入Arduino的数字信号取反。
    选择这个实验作为基础中的核心实验，主要原因有二：①利于拓展，比如，后续实验“通过按钮切换LED灯的亮灭”，即按钮的一次操作（先按下再松开）改变LED灯亮灭的状态，这样就加大了程序的难度，包括需要设置一个用于存储LED灯状态的变量以及要给按钮增加一段去抖动代码；②接收按钮信号再去控制LED灯看似简单，但这可以归纳为——Arduino接收外部信号后通过内部处理再去驱动执行器工作，这样的原理适用于很多实验。
    三、Arduino进阶——模拟信号输入与输出
    数字信号是离散的，模拟信号是连续的，模拟信号类似于一些波形，比如，正弦波、方波等。       Arduino一些外围设备因为电压模拟量的不一样，而表现出来的状态也是不一样的，比如，LED灯不同的电压所表现出来的亮度是不一样的。Arduino并不能直接处理模拟信号，需要通过模数转换再处理，同时通过数模转换输出模拟信号。虽然我们不必知道它是如何转换的，但是我们要清楚它们是以怎样的形式存在的。
    实验三：LED灯亮度调节。图4为线路连接图。

                        图4
    在Arduino的实验中，LED灯使用的频率比较高，原因是LED灯在实现Arduino功能时所能反映的状态是最明显的。本实验实现的功能是通过调节电位器上的旋钮来控制LED灯的亮度。如图4所示，本校所采用的Arduino设备为方便教学及使用均进行了改良，比如，外围设备（LED灯、电位器等）为集成化模块形式；Arduino板上增加了一块盾板（即图4中最上面一块板子），这块盾板的作用主要是使外围设备可以通过杜邦线直接与Arduino板相连，避免了面包线杂乱的连接，使连线变得简单与美观。Arduino板上有A0～A5六个模拟输入引脚，还有六个模拟输出引脚与数字引脚共用的，分别是D3、D5、D6、D9、D10、D11，电位器接输入引脚A0，LED灯接输出引脚D3。
    PWM（脉冲宽度调整）是本实验的核心技术，利用该技术控制LED灯的亮灭，对于PWM的理解很多人觉得很抽象，其实如果加入“视觉暂留”的概念就容易理解了。比如，在极短的单位时间内点亮LED灯的时间为原来的1/4，那么亮度也只有正常情况的25%，这样就起到调节亮度的作用了。PWM技术不仅可以控制强度物理量，比如，亮度、音量等，还可以用于其他装置，比如，机器人中电机的转速。
    四、Arduino拓展——伺服电机的使用
    通过前面三块内容的学习，绝大多数Arduino实验我们已能完成，学生还能根据具体要求创作一些作品，比如，红外线感应灯、火焰报警器、温馨水杯等等。但是如果要学习遥控飞机和机器人的话，我们还得掌握一个设备的使用——伺服电机（即舵机）。利用舵机，我们可以控制飞机舵面的变化，也可以调整机器人各个关节的动作。舵机的种类不少，教学中我们大多选用一种别名为“9g舵机”的舵机，顾名思义舵机很轻，但是设计很好，能驱动相当大的力，完全满足我们应用的需要，旋转的角度范围是0°～180°。
    舵机的控制原理也是利用PWM信号的变化来进行控制，但是在实际的编程过程中我们并不需要了解这些，如果直接写代码我们只需赋值角度值给函数myservo.write（）（其中myservo为定义的舵机变量）。如果使用ArduBlock编程就更简单了，因为它有现成的“舵机”图形模块。这里需要注意的是，如果在代码的编写过程中使用了库servo.h，那么输出到舵机上的引脚可以不使用模拟引脚（PWM），因为该库提供了舵机需要的PWM信号，不需要模拟引脚再产生PWM信号。舵机的使用属于Arduino学习的高阶部分，这里不实验举例进行过多讲解。
    “创客”这些年在各个领域都得到推崇，各种各样的活动也如火如荼地开展着。其实在笔者看来，“创客”并不是轰轰烈烈的形式，“创客”是一种精神，一种从无到有敢为人先的信仰，一种不畏艰难险阻勇往直前的意志，一种将这些思想转换为行动的习惯。只有这样才能实现真正的创新，只有这样创客运动才能真正影响到互联网+与工业4.0，也只有这样我们的创客教育才有了意义。