当我们最早接触开源硬件的时候，最直观的感受有三个特征：一是价格便宜，二是资源丰富，三是其潜在的教育属性。当信息技术实验室即将成为信息技术学科的标准教学环境的时候，其中的物联网教学环境是否还能守得住这三个特征？谢作如老师领衔的“玩转物联网技术”的第一个一“一个创意——乾坤板”，便是一种“坚守初心”的表现。
　　● 乾坤板的设计背景
　　“大众创业，万众创新”成为国家战略[1]，中美关系实质上滑向“新冷战”状态[2]，解决“卡脖子技术”问题成为一种共识[3]，在这样的背景下，社会对创新的认知似乎达到了空前的热度。在这种氛围下，作为一直关注创新教育的教师，笔者更加积极探索“钱学森之问”[4]与“李约瑟难题”的原因与破解之道。一个偶然的机会，因为参加STEAM教育的一个研讨会，笔者接触到中小学创新教育和创客文化，萌生了做一款用于创新教育硬件平台的想法。
　　每个人都有自己的特长，虽然人与人在智力等方面存在差别，但是追求个人自身的价值，并与社会发展相结合，是所有人都在自觉或者不自觉积极努力的。对社会而言，如果能够提供一个理想的平台，起到分类激发、尊重独创、体现价值的作用，则每个人独有的天赋活力与价值就能充分发挥，创新的土壤就能真正培养起来。在了解、学习了“开源”思想之后，基于为创新教育提供一个可以“激发兴趣、自我探索、相互联接、体现价值”的平台，结合需求与个人经历，设计一个实在的平台的想法也就逐步清晰地浮现于脑海中。几经交流讨论、多次迭代，“乾坤板”的设计有了雏形，后续随着对创新理念的进一步深入了解和实践，“乾坤板”也将会进一步深入演化。
　　● 乾坤板的设计理念
　　“乾坤板”的设计理念是构建一个既可以面向青少年科创教育，又能面向工业和消费产品开发的平台，让学生的创意与产品“无缝”联接。这里之所以强调“无缝”，是因为当前教育与实际应用大多是脱节的。以大学嵌入式课程设计为例，教学用的控制板叫做学习板，整合了很多硬件资源，这种板子没办法用来开发产品。大学如此，中小学也是这样。为什么创意学习和应用开发不能使用同一种产品？“乾坤板”的推出，就是希望能够解决这一问题。
　　如何兼顾教学和实际应用呢？“乾坤板”的第一大特点是把核心控制板和传感执行的扩展板分开。核心板是具备精简功能的控制单元，主要面向工业和消费应用，教学里核心板作为控制单元而扩展板主要面向教学实践，精选典型和具有创意的传感与执行设备来配套单片机资源的开发利用，扩展板当教具用时，是把科创教育作为一种特殊的产品应用场景，扩展板同时也可以作为应用开发的验证平台，即使用扩展板开发相关程序，而后将成果直接移植到实际产品。
　　核心板主芯片的选型，主要是基于开源思想，借鉴Arduino、micro：bit和掌控板的形态，面向物联网和人工智能教学与产品开发的需求，以及结合国产化的考虑，选择了ESP32作为主控芯片。这块MCU本身具备Wi-Fi和蓝牙无线通信，板载RAM相对于一般的MCU比较大，可以作为边缘计算的终端节点，也能扩展互联形成网络结构。扩展板传感的设计则主要面向实际应用，第一版面向科创教育，设计上除考虑与现有相关产品的兼容之外，重点针对物联网和人工智能教育的需求，强化了语音和图像处理接入的可能性。作为一款自主设计的开发板，笔者希望其有中国的元素，结合板子拆分成两部分，以及两部分各自功能的定位和后续的扩展。经长时间的思索后，突然某天灵光一现，“乾坤板”三个字就跳了出来：核心板为“乾板”，扩展板为“坤板”。
　　● 乾坤板的产品形态
　　“乾坤板”规划构建一个开源硬件平台，“乾板”作为控制部分与“坤板”结合，构成一个完整的功能系统，功能具有多变与扩展性。当前，第一版的“乾板”以MCU为主控芯片，“乾板”主要面向以物联网为主题，兼顾简单人工智能实现。后续坤板还会基于视觉人工智能边缘计算、可重构系统等需求进行进一步开发，形成几大系列，构成生态。MCU版本的乾坤板在开发上遵循如图1所示的产品形态规划。
　　以乾板为中心进行扩展，MCU部分面向科创教育开发标准的坤板——扩展板。如图1所示，坤板分为标准坤板和应用坤板两种。标准坤板的重点是可面向物联网和人工智能教学，还要融入Arduino和MicroPython生态，兼容掌控板、micro：bit等科教产品。标准坤板形态除第一版的AD