树莓派烧录+Scratch教学：小学生也能懂的嵌入式入门-开发者社区

小学生也能玩转树莓派：从烧录到Scratch，手把手带你做智能小灯

你有没有想过，一个小学生也能做出会“听”声音的台灯、能抢答问题的按钮盒子，甚至一辆自己编程控制的小车？听起来像科幻片？其实只要一块几十块钱的树莓派，再加上一个叫Scratch的图形化工具，这些都不再是梦。

我最近在给一群四年级的孩子上创客课时发现——别被“嵌入式系统”这种词吓到，只要方法对了，连9岁的孩子都能轻松入门硬件编程。今天我就来分享这条零基础也能走通的学习路径：从给树莓派“装系统”开始，到最后用拖积木的方式点亮LED灯，全程不用写一行代码。

第一步：让树莓派“活起来”——原来烧录就是给它装系统

很多老师第一次接触树莓派时最头疼的问题是：“这玩意儿怎么开机？”
答案很简单：它没有硬盘，得靠一张SD卡来“启动”。这个过程，我们管它叫烧录。

你可以把它想象成给一台旧电脑重装Windows系统。只不过这次不是装在C盘，而是写进一张MicroSD卡里；系统也不是Windows，而是专为树莓派定制的Raspberry Pi OS。

烧录到底有多简单？

现在官方出了一个神器叫Raspberry Pi Imager（树莓派镜像写入工具），三步搞定：

插上你的空白SD卡；
打开Imager，选择设备型号（比如Pi 4B）、操作系统（推荐选“带推荐软件的版本”）；
点击「Write」——剩下的交给程序自动完成。

整个过程就像下载电影一样直观，进度条跑完就完事了。最关键的是，它还能提前帮你设置好Wi-Fi和SSH，意味着你不需要接显示器就能远程操控树莓派！这对教室批量部署太友好了。

🛠️ 小贴士：建议老师先统一烧好10张卡作为“标准镜像”，上课直接分发，避免每个学生现场操作出错。

而且这个工具支持Windows、Mac、Linux全平台，机房里不管什么电脑都能用。再也不用对着命令行敲dd if=xxx of=/dev/sdX这种让人头大的指令了。

第二步：打开Scratch，但这次能控制真实世界！

大多数小朋友都玩过Scratch——那个彩色积木拼来拼去的编程平台。但在学校电脑上，它通常只能画个小猫跳舞。而在树莓派上，Scratch可不只是“玩具”了，它是可以真正控制硬件的利器。

Scratch怎么控制LED灯？靠的是GPIO

GPIO，全名叫“通用输入输出引脚”，就在树莓派那排金色的小针脚上。你可以把它们看作是树莓派的手和眼睛：

接个按钮 → 它能“感觉”你按下了；
接个LED → 它能“发出光”；
接个传感器 → 它能“感知温度或光线”。

而Scratch 3 for Raspberry Pi 已经内置了GPIO插件。只要点开扩展功能，就能看到滑杆、开关、按钮这些控件，直接用来读取状态或控制输出。

比如做一个“按键亮灯”的项目：

在面包板上插一个按钮，连到GPIO17；
插一个LED，通过220Ω电阻接到GPIO18；
打开Scratch，添加GPIO扩展；
拖几个积木块拼起来：
- 当 [GPIO17] 被按下
- 就把 [GPIO18] 设置为高电平

松手？那就设成低电平呗。就这么两块积木，灯就会乖乖听话了。

是不是比背语法轻松多了？

孩子们真的能做到吗？一节课的真实流程还原

我在课堂上试过多次，一套成熟的教学节奏能让零基础的学生在一节课内做出成果。以下是典型45分钟课程安排：

🕐 第1阶段｜准备环境（5分钟）

学生领取已烧录好的SD卡；
插入树莓派，连接键盘、鼠标、HDMI线和电源；
开机登录，桌面找到Scratch图标。

✅ 关键点：所有系统预装完毕，不浪费时间在安装上。

🎯 第2阶段｜任务引入（10分钟）

我会先演示一个“声控夜灯”：拍下手，灯就亮3秒。孩子们立刻兴奋起来：“我也要搞一个！”

然后我把任务拆解成一句话目标：“我们要做一个按钮开关灯的装置。”

🔧 第3阶段｜动手搭建逻辑（15分钟）

打开Scratch后，引导他们找三个关键积木：

当 [GPIO17] 被按下 将 [GPIO18] 设为 [高] 当 [GPIO17] 被释放 将 [GPIO18] 设为 [低]

一边讲一边让他们自己拖。有人问：“为什么是GPIO17？”
我就指着墙上的大图说：“看，这张GPIO引脚图写着‘BCM 17’，我们就用它。”

✅ 教学技巧：固定使用BCM编号模式，并在教室贴海报，减少混乱。

🔌 第4阶段｜接线实战（10分钟）

最难的部分其实是动手接线。我会提供标准化电路图：

按钮一端 → GPIO17 另一端 → GND LED正极 → GPIO18 负极 → 220Ω电阻 → GND

为了降低失败率，建议使用带颜色标记的杜邦线，或者干脆用Pimoroni出品的Explorer HAT这类集成扩展板——插上去就行，不怕接错。

🧪 第5阶段｜测试与调试（最后5分钟）

运行程序，按按钮，灯亮了！全班欢呼。

当然也有失败的情况：灯常亮、不亮、闪一下……这时候反而成了最好的学习机会。

常见问题排查清单我已经打印出来贴在桌上：

现象	可能原因
LED一直亮	按钮没接地 / 引脚配置错误
完全不亮	电阻反了 / LED方向错了 / Scratch没启用GPIO
闪烁不稳定	接触不良 / 多线程冲突

孩子们对照着查，慢慢就学会了“工程师思维”：不是抱怨不行，而是去找哪里出了问题。

为什么这套组合特别适合小学生？

你说用Arduino+Mixly不行吗？也行。但比起“树莓派 + Scratch”，还是差了点意思。

对比项	树莓派+Scratch	Arduino+图形工具
是否需要额外主机	否（自带系统）	是（需电脑上传程序）
编程环境是否一体化	是（系统+编辑器一体）	否（依赖PC端）
成果展示形式	可做游戏、动画+硬件联动	多为纯硬件响应
进阶空间	可无缝过渡到Python	更偏向底层控制

更重要的是，孩子做完之后能带走作品的感觉。他可以把这块SD卡拿回家，插进自家的树莓派继续玩，而不是只能在学校碰一下。

背后藏着哪些“成人级”技术？稍微揭开一层盖子

虽然孩子们只需要拖积木，但我们当老师的得知道背后发生了什么。

比如上面那个“按钮控制LED”的逻辑，其实在后台等价于一段Python代码：

import RPi.GPIO as GPIO GPIO.setmode(GPIO.BCM) GPIO.setup(17, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP) GPIO.setup(18, GPIO.OUT) try: while True: if GPIO.input(17) == False: GPIO.output(18, True) else: GPIO.output(18, False) except KeyboardInterrupt: GPIO.cleanup()

这段代码并不复杂，但对于六年级以上的学生来说，正好可以在学会Scratch之后反向理解：“哦，原来我拖的每一块积木，都是在生成这样的指令！”

这就实现了从“做什么”到“为什么”的跃迁。也是我坚持认为：图形化不是终点，而是桥梁。

给老师的几点实用建议

如果你打算在班级里推行这套方案，以下是我踩过的坑总结出来的经验：

提前烧卡，别让学生现场烧
即使有Imager，仍有几率因卡质量差导致写入失败。最好统一准备一批“黄金镜像”。
务必加限流电阻
LED必须串联220Ω电阻，否则可能烧毁GPIO口。我曾见过学生接错导致主板损坏的案例。
权限问题别忽略
确保用户加入了gpio组，否则Scratch无法访问引脚。可用命令检查：
bash groups pi
应包含gpio字样。
善用“无头模式”管理设备
如果不想每台都接显示器，可在烧录时勾选“启用SSH”，然后通过路由器查IP地址远程登录。
设计分层任务卡
- 基础版：按钮控制灯
- 进阶版：实现双击快闪、长按渐亮
- 挑战版：做个倒计时灯，或结合声音传感器
鼓励创造贴近生活的项目
有个孩子做了“妈妈进房间提醒器”，门一开灯就亮，还配上语音：“欢迎回家！”——这才是教育的意义。