
为深入探索新时代拔尖创新人才培养路径,推动高等教育与基础教育有机衔接,南京大学积极贯彻落实党的二十届四中全会及全国教育大会精神,启动“零年级计划”,与各省市重点高中对接,全面落实“高中教育-大学教育”贯通培养的“南大方案”。以优质教学资源,支撑中学生拔尖创新人才培养,以优质育人资源,筑牢中学生的强国之志和创新之基。

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携手全国百所重点中学!南京大学“零年级计划”启动!
本期,让我们走进南京大学⇋金陵中学“零年级计划”课程:开源硬件与智能设计。

为系统构建拔尖创新人才贯通培养体系,积极推进高等教育与基础教育的有机衔接,电子学院高度重视双高联动发展,与优质中学共建“零年级计划”先修课程。早在2021年12月,“南京大学电子信息国家教学实验室金陵中学创新实践教学基地”就在金中正式授牌成立。经过精心筹备,南京大学⇋金陵中学“零年级计划”先修实践课程《开源硬件与智能设计》顺利开课。
作为南京大学电子科学与工程学院与金陵中学共建拔尖创新人才贯通培养的重要一环,本课程依托电子信息专业国家级实验教学示范中心,通过“双高”联动,开发了适合高中生的实践类课程,与中学共建实验室,并培育科创项目,开放高校电子竞赛平台,为高中学子打开了通往电子信息前沿领域的大门。

院校协同
构筑创新实践双向通道
自2021年12月“南京大学电子信息国家教学实验室金陵中学创新实践教学基地”挂牌以来,双方积极探索将人才培养向前延伸至基础教育阶段,真正打通了南大师生走进中学授课、中学生走进高校实验室学习的双向通道。

一方面,金中学子多次走进大学课堂,亲身感受双一流高校的科研氛围与校园文化。参与《开源硬件与智能设计》选修课的同学们来到南京大学鼓楼校区,利用所学技术点亮了微缩版“北大楼”,奏响了自制的“电子琴”,将科技创意与百年学府的深厚底蕴完美融合。金陵中学电子极客社团的同学们则深度参与2025年“焊”动青春电子工艺焊接嘉年华活动,他们在前序课程的基础上,根据自己的设计,亲手焊接封装不同的贴片、直插元器件,成功完成了属于自己的第一张电路板,切身体验了工程制造的严谨与乐趣。
另一方面,南大优秀学生、金陵中学2021届校友夏一然,也积极回归母校走进金中课堂,为学弟学妹们带来了前沿知识讲座、硬核技术讲授以及贴心的生涯指导,以朋辈导师的身份传承科学精神,丰富了课程内容的维度。

硬核课程
从“创意”到“原型”的工程进阶
《开源硬件与智能设计》课程由南京大学电子信息专业国家级实验教学示范中心张志俭副主任、周依娜老师共同授课。课程充分发挥南大“新工科”建设优势,采用“基础+进阶”的双层次教学模式,引导学生通过项目式学习体验大学科创实践。
在为期16周的课程中,同学们经历了从理论到实践的完整工程闭环:
第一层次:夯实基础与交互逻辑
同学们以Arduino为核心,从点亮LED灯入手,掌握了电路设计与I/O控制基础;通过温湿度传感器与OLED显示屏的应用,亲手搭建了“微型气象站”,理解了环境数据的采集与可视化呈现;利用PWM舵机控制技术,设计了小型自动浇水系统,提升了解决现实问题的能力。
第二层次:系统集成与工程创新
进阶阶段,同学们接触了PCB电路板设计与焊接加工,结合激光加工原理,将概念转化为“太阳能追踪器”等实际产品原型。在通信与物联网模块,同学们基于ESP8266控制器实践WiFi通信技术,成功构建了“物联网四足机器人”,深入探索了远程控制与数据反馈机制。
南京大学⇋金陵中学《开源硬件与智能设计》“零年级计划”先修实践课程于2024年荣获“南京市中学校本精品课程展示评比”一等奖。通过该课程的学习,同学们实现了从电路基础到物联网应用、从代码编写到硬件构建,在心中播下了成为未来科学家与工程师的种子。

下面让我们来看看同学们的收获与感悟,听听他们在电子创新探索之旅中的思想启迪与成长蜕变:
2022-2023学年秋季学期学员 赵同学
该生现为南京大学2025级
理科试验班本科生

高中《开源硬件与智能设计》课里,我完整做出了自己的第一个小机器人。那段调试电机、焊接电路、看着代码真正“驱动”实物的经历,让我在进入大学物理系前就触摸到了电学的“温度”。现在课堂上学到基尔霍夫定律、电磁感应这些理论时,我眼前浮现的是当年机器人底盘上那个总在发热的电机,和那块需要反复计算的供电电池。我不再只把电路图当作抽象的符号——我知道一个实际电路会有接触不良,电机转动时会产生反向电动势,而PWM调速的本质就是电压的时间平均。这门课让我养成了一种“物理直觉”:看到公式就能想象它在实际器件中如何体现,遇到问题也敢动手搭个电路来验证猜想。它教会我的,不仅是几个元件的用法,更是一种连接理论世界与物理现实的思维方式。
2022-2023学年秋季学期学员 陈同学
该生现为上海交通大学2025级
IEEE试点班本科生

在高中阶段接触《开源硬件与智能设计》课程,尤其是通过 Arduino 进行实践,为我打开了一扇通往电子世界的大门。从 LED 闪烁到传感器响应,这些直观而有趣的实践体验,在我心中埋下了探索电子技术的种子,也促使我最终选择就读电子信息专业。进入大学后系统学习相关课程,我越发体会到这门课程的前瞻性价值。它在高中阶段培养的动手能力、工程思维和问题分析的能力,与大学专业课程的理论学习形成了良好衔接,使我在理解各种系统和编程语言等核心内容时更加得心应手,也始终保持着对实践与创新的热情。
2022-2023学年春季学期学员 彭同学
该生现为北京航空航天大学2025级
计算与智能科学专业本科生

高一的时候,我选修了金陵中学与南京大学合作开设的《开源硬件与智能设计》,让我受益匪浅。这门课让我学到了丰富的知识。从基本的程序设计到对嵌入式开发的认识,这些看起来在大学里才能学到的东西,在我一名高中生的手上变成了一件又一件作品。走马灯,打点打印机,画墙机……这些欣喜的体验激励我更加努力学习,最终如愿以偿考上了计算机专业。高中时的那份热情仍在持续,每天我依旧忘我地投入到学习专业知识当中,因为当初的那份热爱依旧温热如新。作为一名大一学生,我们很快将面临专业分流,面对培养方案上密密麻麻的课程列表,身边很多同学不知所云,而我却已经对计算机的世界有了自己的认识,我清楚自己想要什么。《开源硬件与智能设计》这门课让我带走的不只是知识,还有终身受用的方法论,以及点亮前路的对计算机,对开源的认识。
2021-2022学年春季学期学员 贺同学
该生现为香港理工大学2024级
电子信息工程专业本科生

高中时期,为监测肥胖人群夜间呼吸骤停风险,同时便于老年人日常心血管检查,我基于树莓派平台研制了心率血氧监测装置。这段经历让我提前体会到开源硬件的工程价值与社会意义。进入本科阶段,这门课程奠定的不仅是嵌入式开发的先行实践基础,更培养了我从需求定义、原型验证到系统实现的全流程工程思维。面对后续AVR、STM32体系结构、数字模拟电路及通信原理等专业核心课程时,我已具备硬件接口调试与跨学科问题分析的能力储备。
2021-2022学年春季学期学员 石同学
该生现为河海大学2024级
物联网工程专业本科生

最初完全是兴趣使然,选择了《开源硬件与智能设计》这门选修课。在Arduino的学习中,我们一边锻炼着自己的代码编写能力,一边又提高自己的动手能力。在推进理论学习的同时,我们享受完成一个个成品的成就感,我现在都还记得和搭档一起完成自动浇花系统时的雀跃,这门课早已成为高考课程中间的一个调剂,一种享受。我本以为这门选修课会止于高中时候的美好回忆,但当我成为了一名物联网专业的大学生,不论是在学习数电模电的课程时,还是在动手完成电子技术课设时,我又感受到这门课为我打下的坚实基础。这门课润物细无声,悄悄地将我心中兴趣的种子浇灌成了创新路上的茁壮树苗。
2021-2022学年春季学期学员 金同学
该生现为武汉理工大学2024级
电气工程自动化专业本科生

金陵中学和南大联合开设的这门《开源硬件与智能设计》课程,是我高中学习中一段非常难忘的实践经历。它没有停留在理论层面,而是让我们直接用Arduino上手,从编写C语言代码到连接电路、调试传感器和电机,完成一个个可实际运行的系统。整个过程让我深刻体会到“从理论到实践”的挑战与成就感,尤其是硬件调试中解决问题的过程,极大锻炼了我的耐心和逻辑思维。现在,作为电气工程自动化专业的学生,这门课的价值在于引导我把专业中学到的电路原理、自动控制理论和编程知识贯通起来,让我对自己专业中“控制系统”这一核心概念有了直观理解。未来无论是在工业自动化还是嵌入式开发领域,《开源硬件与智能设计》课程中这段从软件到硬件、从模块到系统的实践经历,都会给我提供重要的帮助。

南京大学“零年级计划”不仅是一堂堂课、一次次交流,更是大学与中学共同书写育人使命的生动实践。我们期待通过这些课程,在更多青少年心中播下好奇、求真、创新的种子,陪伴他们从中学课堂走向更广阔的学术世界。未来,南大将继续以优质教育资源赋能中学教育,与全国中学一道,为培养担当民族复兴大任的时代新人奠定坚实基础。本系列也将持续走进更多中学课堂,呈现南大与基础教育携手育人的鲜活篇章。
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来源 | 南京大学电子科学与工程学院
美编 | 朱方政
责编 | 朱方政
