2019教科版 高中信息技術(shù) 選擇性必修6 開源硬件項目設(shè)計《第2單元 實(shí)驗(yàn)?zāi)M型項目設(shè)計》大單元整體教學(xué)設(shè)計2020課標(biāo)

教科版高中信息技術(shù)選擇性必修6開源硬件項目設(shè)計《第2單元實(shí)驗(yàn)?zāi)M型項目設(shè)計》大單元整體教學(xué)設(shè)計[2020課標(biāo)]一、內(nèi)容分析與整合二、《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》分解三、學(xué)情分析四、大主題或大概念設(shè)計五、大單元目標(biāo)敘寫六、大單元教學(xué)重點(diǎn)七、大單元教學(xué)難點(diǎn)八、大單元整體教學(xué)思路九、學(xué)業(yè)評價十、大單元實(shí)施思路及教學(xué)結(jié)構(gòu)圖十一、大情境、大任務(wù)創(chuàng)設(shè)十二、單元學(xué)歷案十三、學(xué)科實(shí)踐與跨學(xué)科學(xué)習(xí)設(shè)計十四、大單元作業(yè)設(shè)計十五、“教-學(xué)-評”一致性課時設(shè)計十六、大單元教學(xué)反思一、內(nèi)容分析與整合（一）教學(xué)內(nèi)容分析本單元的教學(xué)內(nèi)容圍繞開源硬件項目設(shè)計展開，旨在通過一系列實(shí)驗(yàn)?zāi)M型項目，引導(dǎo)學(xué)生掌握開源硬件的基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)其實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新思維。教學(xué)內(nèi)容涵蓋了LED燈的控制、蜂鳴器的聲音控制、按鈕開關(guān)的使用、聲光檢測、數(shù)碼管顯示、紅外遙控、超聲波測距、雙電機(jī)控制以及循線等多個方面。每個項目都包含了項目規(guī)劃、實(shí)現(xiàn)、測試與優(yōu)化等環(huán)節(jié)，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，通過項目式學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生深入理解開源硬件的工作原理和應(yīng)用方法。（二）單元內(nèi)容分析本單元共包含九個項目，每個項目都側(cè)重于某類傳感器的使用，通過項目實(shí)踐，使學(xué)生逐步掌握開源硬件的搭建和編程技能。具體項目分析如下：點(diǎn)亮LED：該項目通過連接LED和Arduino控制板，讓學(xué)生了解數(shù)字輸出與延時函數(shù)的功能，掌握編程控制LED亮滅的方法?？刂品澍Q器：通過編程控制蜂鳴器發(fā)出不同頻率的聲音，使學(xué)生了解模擬輸出的概念，并體驗(yàn)聲音頻率的控制方法。按鈕開關(guān)：利用按鈕作為輸入設(shè)備，控制蜂鳴器的聲音播放，使學(xué)生掌握數(shù)字輸入的含義與作用，并理解選擇結(jié)構(gòu)在程序控制中的應(yīng)用。聲光檢測：結(jié)合聲音傳感器和光線傳感器，設(shè)計實(shí)現(xiàn)根據(jù)環(huán)境聲音和光線亮度控制LED亮滅的項目，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。數(shù)碼管顯示：通過編程控制數(shù)碼管顯示數(shù)字，使學(xué)生了解數(shù)碼管的顯像原理和使用方法，掌握while循環(huán)結(jié)構(gòu)和子程序的定義與調(diào)用。紅外遙控：利用紅外遙控套件，設(shè)計實(shí)現(xiàn)遙控風(fēng)扇擋位控制的項目，使學(xué)生了解紅外通信的原理和應(yīng)用。超聲波測距：通過超聲波傳感器檢測距離，設(shè)計實(shí)現(xiàn)自動變速風(fēng)扇的項目，使學(xué)生掌握超聲波測距的原理和映射函數(shù)的使用。雙電機(jī)控制：利用雙電機(jī)驅(qū)動小車，設(shè)計實(shí)現(xiàn)小車前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等動作的項目，使學(xué)生了解雙輪差速原理和控制雙驅(qū)小車的方法。循線：通過循線傳感器，設(shè)計實(shí)現(xiàn)小車循線行駛的項目，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新思維。（三）單元內(nèi)容整合本單元的教學(xué)內(nèi)容以開源硬件項目設(shè)計為主線，通過九個實(shí)驗(yàn)?zāi)M型項目，逐步引導(dǎo)學(xué)生掌握開源硬件的基礎(chǔ)知識、搭建技能和編程方法。在教學(xué)過程中，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，通過項目式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力、創(chuàng)新思維和解決問題的能力。通過單元學(xué)習(xí)評價和單元學(xué)習(xí)總結(jié)，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識，提升信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)。二、《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》分解（一）信息意識對信息的敏感度：學(xué)生能夠通過觀察和分析開源硬件項目中的信息輸入和輸出，提高對信息的敏感度，能夠自覺、主動地關(guān)注項目中的關(guān)鍵信息。對信息價值的判斷力：學(xué)生能夠根據(jù)項目需求，判斷不同傳感器和硬件組件在信息獲取與處理中的價值，選擇合適的硬件和傳感器實(shí)現(xiàn)項目功能。信息來源的可靠性分析：學(xué)生能夠識別項目中所用硬件和傳感器的品牌和型號，分析其性能參數(shù)和可靠性，確保項目信息的準(zhǔn)確性和有效性。信息預(yù)期分析：學(xué)生能夠根據(jù)項目規(guī)劃和設(shè)計，對項目的實(shí)施效果進(jìn)行預(yù)期分析，判斷項目是否能夠達(dá)到預(yù)期的功能和性能要求。（二）計算思維問題界定與抽象：學(xué)生能夠?qū)㈤_源硬件項目中的問題進(jìn)行界定和抽象，用形式化的方法表述問題，明確需要解決的關(guān)鍵問題。建立結(jié)構(gòu)模型：學(xué)生能夠根據(jù)問題需求，建立項目的結(jié)構(gòu)模型，明確各硬件組件和傳感器之間的連接關(guān)系和調(diào)用關(guān)系。數(shù)據(jù)組織與算法設(shè)計：學(xué)生能夠合理組織項目中的數(shù)據(jù)，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的算法，解決項目中的實(shí)際問題。例如，在超聲波測距項目中，學(xué)生能夠設(shè)計算法實(shí)現(xiàn)距離測量和風(fēng)速控制。迭代優(yōu)化：學(xué)生能夠根據(jù)項目測試結(jié)果，對項目進(jìn)行迭代優(yōu)化，改進(jìn)算法和硬件連接，提高項目的性能和穩(wěn)定性。遷移應(yīng)用：學(xué)生能夠?qū)⒃陂_源硬件項目中學(xué)到的知識和技能遷移到其他相關(guān)問題的解決過程中，提升計算思維的應(yīng)用能力。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的適應(yīng)：學(xué)生能夠適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，利用信息技術(shù)工具和資源開展自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)。數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的采集與管理：學(xué)生能夠根據(jù)項目需求，采集和管理相關(guān)的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，如開源硬件的驅(qū)動程序、開發(fā)文檔、教程視頻等。數(shù)字化學(xué)習(xí)工具的應(yīng)用與創(chuàng)新：學(xué)生能夠熟練運(yùn)用Arduino編程環(huán)境、串口調(diào)試工具等數(shù)字化學(xué)習(xí)工具，進(jìn)行項目設(shè)計、編程和調(diào)試。學(xué)生能夠發(fā)揮創(chuàng)新思維，探索新的工具和方法，提高項目設(shè)計的效率和效果。知識分享與協(xié)作學(xué)習(xí)：學(xué)生能夠利用網(wǎng)絡(luò)平臺分享項目設(shè)計經(jīng)驗(yàn)和成果，與他人進(jìn)行交流和協(xié)作學(xué)習(xí)，共同提高數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。（四）信息社會責(zé)任信息安全意識：學(xué)生在項目設(shè)計和實(shí)施過程中，能夠注重信息安全，保護(hù)個人隱私和知識產(chǎn)權(quán)，不侵犯他人的合法權(quán)益。信息法律法規(guī)的遵守：學(xué)生能夠了解并遵守與信息技術(shù)相關(guān)的法律法規(guī)和倫理道德準(zhǔn)則，在項目設(shè)計和實(shí)施中不違法違規(guī)。信息社會的貢獻(xiàn)：學(xué)生能夠利用所學(xué)知識和技能，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)具有實(shí)際應(yīng)用價值的開源硬件項目，為社會進(jìn)步和發(fā)展做出貢獻(xiàn)。4.理性判斷和負(fù)責(zé)行動：學(xué)生在面對信息技術(shù)創(chuàng)新所產(chǎn)生的新觀念和新事物時，能夠保持理性判斷，采取負(fù)責(zé)的行動，積極應(yīng)對信息技術(shù)發(fā)展帶來的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。三、學(xué)情分析（一）已知內(nèi)容分析高一年級的學(xué)生在信息技術(shù)課程學(xué)習(xí)方面已經(jīng)具備了一定的基礎(chǔ)。他們完成了必修課程《數(shù)據(jù)與計算》和《信息系統(tǒng)與社會》的學(xué)習(xí)，掌握了基本的程序設(shè)計語言（如Python或Arduino）和數(shù)據(jù)處理技能，對信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)等概念有了初步了解。學(xué)生在物理課程中學(xué)習(xí)了基本的電路原理和電流、電壓等概念，為理解開源硬件的電路搭建奠定了基礎(chǔ)。在日常生活和學(xué)習(xí)中，學(xué)生們已經(jīng)接觸過各種智能設(shè)備和應(yīng)用，如智能手機(jī)、智能音箱等，對智能設(shè)備的操作和原理有一定的感性認(rèn)識。他們對利用技術(shù)解決問題和創(chuàng)新設(shè)計有一定的興趣，渴望通過動手實(shí)踐來深化對信息技術(shù)的理解和應(yīng)用。（二）新知內(nèi)容分析本單元《開源硬件項目設(shè)計》的教學(xué)內(nèi)容圍繞開源硬件的項目設(shè)計與開發(fā)展開，旨在通過一系列實(shí)驗(yàn)?zāi)M型項目，使學(xué)生掌握開源硬件的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用技能。具體內(nèi)容包括：點(diǎn)亮LED：學(xué)習(xí)LED的基本特性和電路連接方法，理解數(shù)字輸出控制LED亮滅的原理?？刂品澍Q器：掌握蜂鳴器的基本工作原理，學(xué)習(xí)使用模擬輸出控制蜂鳴器發(fā)出不同頻率的聲音。按鈕開關(guān)：理解數(shù)字輸入的概念，學(xué)習(xí)使用按鈕開關(guān)控制程序的執(zhí)行流程。聲光檢測：學(xué)習(xí)使用光線傳感器和聲音傳感器進(jìn)行環(huán)境檢測，掌握模擬輸入的處理方法。數(shù)碼管顯示：了解數(shù)碼管的顯像原理，學(xué)習(xí)使用數(shù)碼管顯示數(shù)字信息。紅外遙控：掌握紅外遙控的工作原理，學(xué)習(xí)使用紅外遙控套件實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。超聲波測距：了解超聲波測距的原理，學(xué)習(xí)使用超聲波傳感器實(shí)現(xiàn)距離測量。雙電機(jī)控制：學(xué)習(xí)使用雙電機(jī)驅(qū)動裝置控制機(jī)器人的運(yùn)動。循線：學(xué)習(xí)使用循線傳感器實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自動循線功能。這些內(nèi)容不僅涉及開源硬件的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用技能，還涵蓋了數(shù)字輸入/輸出、模擬輸入、循環(huán)結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)等程序設(shè)計的基本概念，以及項目設(shè)計、硬件搭建、程序編寫、測試優(yōu)化等綜合能力。（三）學(xué)生學(xué)習(xí)能力分析高一年級的學(xué)生在信息技術(shù)方面已經(jīng)具備了一定的學(xué)習(xí)能力，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：邏輯思維能力：學(xué)生能夠理解基本的程序設(shè)計邏輯，如順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)，能夠運(yùn)用這些結(jié)構(gòu)解決簡單的問題。動手實(shí)踐能力：學(xué)生喜歡動手實(shí)踐，對搭建電路、編寫程序等活動有較高的興趣，愿意通過實(shí)踐來深化對理論知識的理解。自主學(xué)習(xí)能力：學(xué)生已經(jīng)具備了一定的自主學(xué)習(xí)能力，能夠通過查閱資料、觀看教學(xué)視頻等方式自主學(xué)習(xí)新知識。團(tuán)隊合作能力：學(xué)生在小組合作中能夠積極參與討論，共同解決問題，具備一定的團(tuán)隊合作精神。學(xué)生在信息技術(shù)學(xué)習(xí)方面也存在一些不足，如：理論知識掌握不牢固：部分學(xué)生對程序設(shè)計的基本概念理解不夠深入，容易混淆不同的結(jié)構(gòu)和語法。動手實(shí)踐能力有待提升：雖然學(xué)生對動手實(shí)踐有較高的興趣，但在實(shí)際操作中容易出現(xiàn)錯誤，如電路連接不正確、程序編寫有誤等。創(chuàng)新能力不足：學(xué)生在項目設(shè)計和創(chuàng)意方面缺乏足夠的經(jīng)驗(yàn)，難以提出具有創(chuàng)新性的設(shè)計方案。（四）學(xué)習(xí)障礙突破策略針對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可能遇到的學(xué)習(xí)障礙，我們采取以下策略進(jìn)行突破：加強(qiáng)理論知識教學(xué)在教學(xué)過程中，注重講解程序設(shè)計的基本概念、語法和邏輯結(jié)構(gòu)，通過實(shí)例演示和練習(xí)鞏固學(xué)生的理論知識。引導(dǎo)學(xué)生理解開源硬件的工作原理和電路連接方法，通過動手操作加深對理論知識的理解。提升動手實(shí)踐能力提供充足的實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備，讓學(xué)生有機(jī)會進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐操作。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師及時給予指導(dǎo)和幫助，糾正學(xué)生的錯誤操作，引導(dǎo)學(xué)生找到正確的解決方案。鼓勵學(xué)生進(jìn)行小組合作，通過互幫互助提升動手實(shí)踐能力。培養(yǎng)創(chuàng)新能力和項目設(shè)計能力在教學(xué)過程中，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，鼓勵學(xué)生提出具有創(chuàng)新性的設(shè)計方案。提供一些具有挑戰(zhàn)性的項目任務(wù)，讓學(xué)生在解決問題的過程中鍛煉項目設(shè)計能力。組織學(xué)生進(jìn)行項目展示和交流，分享彼此的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)意，相互啟發(fā)和借鑒。采用多樣化的教學(xué)方法結(jié)合項目學(xué)習(xí)、任務(wù)驅(qū)動、案例分析等多種教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。利用多媒體教學(xué)資源，如教學(xué)視頻、PPT等，幫助學(xué)生更好地理解和掌握新知識。開展課外拓展活動，如科技競賽、創(chuàng)新設(shè)計等，為學(xué)生提供更多的實(shí)踐機(jī)會和創(chuàng)新空間。注重評價和反饋建立完善的評價體系，包括過程性評價和結(jié)果性評價，及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和進(jìn)步程度。針對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況給予及時的反饋和指導(dǎo)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自身存在的問題并加以改進(jìn)。鼓勵學(xué)生進(jìn)行自我評價和相互評價，培養(yǎng)學(xué)生的自我評價能力和批判性思維能力。通過加強(qiáng)理論知識教學(xué)、提升動手實(shí)踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新能力和項目設(shè)計能力、采用多樣化的教學(xué)方法以及注重評價和反饋等策略，我們可以有效地突破學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可能遇到的學(xué)習(xí)障礙，促進(jìn)學(xué)生在信息技術(shù)方面的全面發(fā)展。四、大主題或大概念設(shè)計本單元的大主題或大概念設(shè)計為“基于開源硬件的創(chuàng)新設(shè)計與實(shí)現(xiàn)”。通過圍繞開源硬件的項目設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生深入理解信息技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，體驗(yàn)從設(shè)計到實(shí)現(xiàn)的完整過程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、實(shí)踐能力和跨學(xué)科整合能力。本單元內(nèi)容涵蓋了從基礎(chǔ)的LED控制、蜂鳴器控制，到復(fù)雜的數(shù)碼管顯示、紅外遙控、超聲波測距以及雙電機(jī)控制等多個項目，旨在幫助學(xué)生建立基于開源硬件的項目設(shè)計思維，掌握項目設(shè)計的基本流程和方法，提升學(xué)生的信息素養(yǎng)和綜合能力。五、大單元目標(biāo)敘寫（一）信息意識能夠敏銳感知信息技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用價值，識別開源硬件項目設(shè)計的潛在需求和機(jī)會。具備對信息價值的判斷力，能夠評估不同項目設(shè)計的可行性和實(shí)用性，選擇最具價值的項目進(jìn)行設(shè)計和實(shí)現(xiàn)。在合作解決問題的過程中，愿意與團(tuán)隊成員共享信息，通過信息共享促進(jìn)團(tuán)隊協(xié)作，共同完成項目設(shè)計任務(wù)。（二）計算思維能夠采用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法界定問題，抽象出項目設(shè)計的關(guān)鍵特征和需求。建立結(jié)構(gòu)模型，合理組織數(shù)據(jù)，設(shè)計項目實(shí)現(xiàn)方案，包括硬件選型、軟件編程等。通過判斷、分析與綜合各種信息資源，運(yùn)用合理的算法形成解決問題的方案，優(yōu)化項目設(shè)計。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中，能夠評估多樣化的數(shù)字化資源與工具對特定項目設(shè)計的價值，選擇合適的開源硬件和軟件工具進(jìn)行項目實(shí)現(xiàn)。利用數(shù)字化工具（如編程軟件、開源硬件平臺等）進(jìn)行項目設(shè)計和實(shí)現(xiàn)，創(chuàng)造性地解決問題，形成具有創(chuàng)新性的項目作品。適應(yīng)真實(shí)和虛擬混合環(huán)境中的學(xué)習(xí)，通過在線資源和開源社區(qū)的支持，不斷迭代優(yōu)化項目設(shè)計，提升創(chuàng)新能力。（四）信息社會責(zé)任具有一定的信息安全意識與能力，在項目設(shè)計和實(shí)現(xiàn)過程中，注意保護(hù)個人信息和知識產(chǎn)權(quán)。遵守信息法律法規(guī)，確保項目設(shè)計符合相關(guān)法律法規(guī)和倫理道德準(zhǔn)則。積極關(guān)注信息技術(shù)發(fā)展對社會的影響，思考項目設(shè)計可能帶來的社會價值和潛在問題，提出負(fù)責(zé)任的解決方案。六、大單元教學(xué)重點(diǎn)開源硬件項目設(shè)計的基本流程和方法：包括項目規(guī)劃、硬件選型、軟件編程、測試與優(yōu)化等環(huán)節(jié)。通過案例分析和實(shí)踐操作，讓學(xué)生掌握項目設(shè)計的全過程。計算思維在項目設(shè)計中的應(yīng)用：引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用抽象、建模、算法設(shè)計等計算思維方法，解決項目設(shè)計中的實(shí)際問題。數(shù)字化工具在項目實(shí)現(xiàn)中的使用：教授學(xué)生如何選擇合適的數(shù)字化工具（如編程軟件、開源硬件平臺等）進(jìn)行項目實(shí)現(xiàn)，提高項目開發(fā)的效率和質(zhì)量?？鐚W(xué)科整合能力的培養(yǎng)：鼓勵學(xué)生將信息技術(shù)與其他學(xué)科知識相結(jié)合，進(jìn)行跨學(xué)科的項目設(shè)計，提升綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。七、大單元教學(xué)難點(diǎn)如何將抽象的計算思維方法應(yīng)用于具體的項目設(shè)計中：學(xué)生可能難以將計算思維中的抽象概念（如形式化、模型化等）與具體的項目設(shè)計任務(wù)相結(jié)合。教師需要通過案例分析、實(shí)踐操作等方式，幫助學(xué)生逐步理解和掌握計算思維在項目設(shè)計中的應(yīng)用。項目設(shè)計的創(chuàng)新性和實(shí)用性平衡：學(xué)生在項目設(shè)計過程中，往往難以兼顧創(chuàng)新性和實(shí)用性。教師需要引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際需求出發(fā)，結(jié)合技術(shù)可行性，進(jìn)行項目設(shè)計的創(chuàng)新探索，同時注重項目的實(shí)用價值和社會意義。跨學(xué)科知識的整合與應(yīng)用：跨學(xué)科項目設(shè)計需要學(xué)生具備廣泛的知識儲備和跨學(xué)科整合能力。學(xué)生的知識背景和能力水平存在差異，如何有效整合跨學(xué)科知識，成為項目設(shè)計的難點(diǎn)。教師可以通過小組合作、專家講座等方式，拓寬學(xué)生的知識視野，提升跨學(xué)科整合能力。項目測試與優(yōu)化的復(fù)雜性：項目測試與優(yōu)化是項目設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，涉及硬件調(diào)試、軟件編程、系統(tǒng)集成等多個方面。學(xué)生可能難以全面考慮和解決測試過程中出現(xiàn)的問題。教師需要提供詳細(xì)的測試方法和優(yōu)化策略，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效的項目測試和優(yōu)化。本單元的教學(xué)設(shè)計旨在通過基于開源硬件的項目設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生的信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力和信息社會責(zé)任。在教學(xué)過程中，需要重點(diǎn)關(guān)注開源硬件項目設(shè)計的基本流程和方法、計算思維在項目設(shè)計中的應(yīng)用、數(shù)字化工具在項目實(shí)現(xiàn)中的使用以及跨學(xué)科整合能力的培養(yǎng)。需要克服項目設(shè)計的創(chuàng)新性和實(shí)用性平衡、跨學(xué)科知識的整合與應(yīng)用、項目測試與優(yōu)化的復(fù)雜性等教學(xué)難點(diǎn)，確保學(xué)生能夠有效掌握項目設(shè)計的方法和技能，提升信息素養(yǎng)和綜合能力。八、大單元整體教學(xué)思路本單元的教學(xué)內(nèi)容圍繞“開源硬件項目設(shè)計”展開，旨在通過一系列實(shí)驗(yàn)?zāi)M型項目，使學(xué)生掌握開源硬件的基本使用方法，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和實(shí)踐操作能力。根據(jù)《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》的要求，本單元的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定將從信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任四個方面進(jìn)行闡述。（一）信息意識培養(yǎng)學(xué)生對信息技術(shù)發(fā)展的敏感度和適應(yīng)性通過學(xué)習(xí)開源硬件項目設(shè)計，學(xué)生能夠敏銳地感知到信息技術(shù)在日常生活中的廣泛應(yīng)用，認(rèn)識到信息技術(shù)對社會發(fā)展和個人成長的重要價值。在項目實(shí)踐中，學(xué)生能夠主動尋求并獲取與項目相關(guān)的技術(shù)信息和資源，學(xué)會利用信息技術(shù)解決實(shí)際問題。增強(qiáng)學(xué)生對信息價值的判斷力在項目設(shè)計過程中，學(xué)生需要對收集到的信息進(jìn)行篩選和評估，判斷哪些信息對項目有幫助，哪些信息可能是冗余或無效的。通過分析項目需求，學(xué)生能夠明確信息的優(yōu)先級和重要性，合理選擇和利用信息資源，提高信息利用效率。培養(yǎng)學(xué)生的信息安全意識在項目實(shí)踐中，學(xué)生需要了解信息安全的基本概念和重要性，學(xué)會采取適當(dāng)?shù)陌踩胧┍Ｗo(hù)項目數(shù)據(jù)和信息安全。通過模擬信息泄露等情境，學(xué)生能夠增強(qiáng)信息安全意識，學(xué)會識別和防范信息安全風(fēng)險。（二）計算思維培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法解決問題的能力在項目設(shè)計過程中，學(xué)生需要運(yùn)用抽象、建模、算法設(shè)計等計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為計算機(jī)可以處理的形式。通過編寫程序控制開源硬件的行為，學(xué)生能夠體驗(yàn)到計算思維在解決問題過程中的重要作用，學(xué)會用計算思維的方式思考和解決問題。發(fā)展學(xué)生的形式化思維和自動化思維在項目實(shí)踐中，學(xué)生需要將實(shí)際問題進(jìn)行形式化描述，用精確的語言和符號表達(dá)問題的本質(zhì)和約束條件。通過編寫程序?qū)崿F(xiàn)自動化控制，學(xué)生能夠體驗(yàn)到自動化思維在提高效率和減少錯誤方面的優(yōu)勢，學(xué)會用自動化思維的方式優(yōu)化項目設(shè)計。提高學(xué)生的邏輯思維和系統(tǒng)思維能力在項目設(shè)計過程中，學(xué)生需要對項目需求進(jìn)行細(xì)致的分析和分解，明確各個模塊的功能和相互之間的關(guān)系。通過系統(tǒng)設(shè)計和集成測試，學(xué)生能夠提高邏輯思維和系統(tǒng)思維能力，學(xué)會從整體和局部兩個角度思考問題，確保項目設(shè)計的合理性和有效性。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境通過使用開源硬件和編程工具進(jìn)行項目設(shè)計，學(xué)生能夠適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)會利用數(shù)字化工具和資源進(jìn)行學(xué)習(xí)和創(chuàng)作。在項目實(shí)踐中，學(xué)生能夠體驗(yàn)到數(shù)字化學(xué)習(xí)的便利和高效，提高數(shù)字化學(xué)習(xí)的意識和能力。掌握數(shù)字化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的操作技能學(xué)生需要掌握開源硬件的連接、配置和編程技能，學(xué)會使用編程工具和開發(fā)環(huán)境進(jìn)行項目設(shè)計和開發(fā)。通過不斷練習(xí)和實(shí)踐，學(xué)生能夠熟練掌握數(shù)字化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的操作技能，提高項目設(shè)計和開發(fā)的效率和質(zhì)量。培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力在項目設(shè)計過程中，鼓勵學(xué)生發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，提出新穎的項目創(chuàng)意和解決方案。通過項目實(shí)施和展示交流，學(xué)生能夠體驗(yàn)到創(chuàng)新的樂趣和成就感，激發(fā)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，為未來的學(xué)習(xí)和工作打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。（四）信息社會責(zé)任遵守信息法律法規(guī)和倫理道德規(guī)范在項目實(shí)踐中，學(xué)生需要了解信息法律法規(guī)和倫理道德規(guī)范的基本內(nèi)容，學(xué)會遵守相關(guān)法律法規(guī)和道德規(guī)范。通過案例分析和討論交流，學(xué)生能夠增強(qiáng)法律意識和道德觀念，學(xué)會在信息技術(shù)應(yīng)用中自覺維護(hù)社會公共利益和他人合法權(quán)益。關(guān)注信息技術(shù)發(fā)展帶來的社會影響學(xué)生需要關(guān)注信息技術(shù)發(fā)展帶來的社會影響，了解信息技術(shù)在促進(jìn)社會進(jìn)步和發(fā)展中的重要作用。通過項目實(shí)踐和展示交流，學(xué)生能夠深刻認(rèn)識到信息技術(shù)對個人成長和社會發(fā)展的重要意義，增強(qiáng)對信息技術(shù)發(fā)展的認(rèn)同感和責(zé)任感。積極參與信息社會的建設(shè)和發(fā)展鼓勵學(xué)生將所學(xué)知識和技能應(yīng)用于實(shí)際生活中，積極參與信息社會的建設(shè)和發(fā)展。通過參與社區(qū)服務(wù)、科技創(chuàng)新競賽等活動，學(xué)生能夠鍛煉實(shí)踐能力和團(tuán)隊合作精神，為信息社會的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。具體教學(xué)實(shí)施步驟項目導(dǎo)入與情境設(shè)置通過介紹開源硬件項目設(shè)計的背景和意義，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力。設(shè)置具體的項目情境和任務(wù)要求，引導(dǎo)學(xué)生明確項目目標(biāo)和需求。知識講解與技能演示對開源硬件的基本組成和工作原理進(jìn)行講解，使學(xué)生了解硬件的基本功能和特點(diǎn)。通過演示和示例代碼，展示如何編寫程序控制開源硬件的行為，使學(xué)生掌握編程的基本方法和技巧。項目設(shè)計與實(shí)施學(xué)生根據(jù)項目需求和自身興趣，設(shè)計具體的項目方案和實(shí)施步驟。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生分組進(jìn)行項目實(shí)施，包括硬件連接、程序編寫、調(diào)試測試等環(huán)節(jié)。展示交流與評價反饋學(xué)生完成項目后，進(jìn)行成果展示和交流分享，介紹項目的設(shè)計思路、實(shí)施過程和遇到的問題及解決方法。教師和同學(xué)對項目進(jìn)行評價和反饋，指出優(yōu)點(diǎn)和不足之處，提出改進(jìn)意見和建議?？偨Y(jié)反思與拓展延伸引導(dǎo)學(xué)生對項目實(shí)施過程進(jìn)行總結(jié)和反思，提煉經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，為后續(xù)項目設(shè)計提供參考。拓展延伸相關(guān)知識和技能的學(xué)習(xí)，鼓勵學(xué)生繼續(xù)探索和創(chuàng)新，不斷提升自己的信息技術(shù)素養(yǎng)和實(shí)踐能力。通過以上教學(xué)實(shí)施步驟，本單元將圍繞信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任四個方面的教學(xué)目標(biāo)，通過一系列實(shí)驗(yàn)?zāi)M型項目的設(shè)計和實(shí)施，全面提高學(xué)生的信息技術(shù)素養(yǎng)和實(shí)踐能力，為未來的學(xué)習(xí)和工作打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。九、學(xué)業(yè)評價在《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》的指導(dǎo)下，針對高中信息技術(shù)選擇性必修6《開源硬件項目設(shè)計》第2單元《實(shí)驗(yàn)?zāi)M型項目設(shè)計》的教學(xué)內(nèi)容，本學(xué)業(yè)評價旨在全面評估學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中達(dá)成的信息素養(yǎng)水平，特別是信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新以及信息社會責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)。以下將從教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)目標(biāo)和評價目標(biāo)三個方面進(jìn)行詳細(xì)設(shè)定。（一）教學(xué)目標(biāo)通過本單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)達(dá)成以下教學(xué)目標(biāo)：信息意識：學(xué)生能夠自覺、主動地識別并獲取與開源硬件項目設(shè)計相關(guān)的信息，包括硬件規(guī)格、編程知識、傳感器應(yīng)用等。學(xué)生能夠敏銳感知項目設(shè)計過程中的信息變化，如硬件連接狀態(tài)、程序運(yùn)行效果等，并作出合理判斷。學(xué)生能夠在團(tuán)隊合作中共享項目信息，促進(jìn)信息價值的最大化。計算思維：學(xué)生能夠采用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，對開源硬件項目設(shè)計中的問題進(jìn)行抽象、建模，并設(shè)計合理的解決方案。學(xué)生能夠運(yùn)用合理的算法和編程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)開源硬件項目的各項功能，如LED控制、蜂鳴器發(fā)聲、傳感器檢測等。學(xué)生能夠總結(jié)項目設(shè)計過程中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，將計算思維遷移到其他相關(guān)問題的解決中。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：學(xué)生能夠適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，利用數(shù)字化工具和資源（如Arduino編程環(huán)境、開源硬件庫等）開展項目設(shè)計。學(xué)生能夠創(chuàng)造性地解決問題，如在項目設(shè)計中融入個人創(chuàng)意，優(yōu)化項目方案，提升項目效果。學(xué)生能夠在項目設(shè)計過程中形成創(chuàng)新作品，并嘗試將作品應(yīng)用于實(shí)際生活中，體現(xiàn)數(shù)字化學(xué)習(xí)的價值。信息社會責(zé)任：學(xué)生應(yīng)具備一定的信息安全意識，能夠在項目設(shè)計過程中保護(hù)個人信息和知識產(chǎn)權(quán)。學(xué)生應(yīng)遵守信息法律法規(guī)和倫理道德規(guī)范，在項目設(shè)計和應(yīng)用中尊重他人的合法權(quán)益和公共信息安全。學(xué)生應(yīng)關(guān)注信息技術(shù)發(fā)展對環(huán)境和人文的影響，形成負(fù)責(zé)任的信息技術(shù)應(yīng)用態(tài)度。（二）學(xué)習(xí)目標(biāo)針對本單元的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生應(yīng)達(dá)成以下具體學(xué)習(xí)目標(biāo)：信息意識：學(xué)會利用網(wǎng)絡(luò)資源搜索開源硬件項目設(shè)計的相關(guān)資料和信息。能夠根據(jù)項目需求，主動收集并整理硬件規(guī)格書、編程手冊等參考資料。在項目設(shè)計過程中，能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理信息不一致或缺失的問題。計算思維：掌握Arduino編程環(huán)境的基本操作，能夠編寫簡單的程序控制LED的亮滅。學(xué)會利用循環(huán)結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)等編程技巧，實(shí)現(xiàn)蜂鳴器的聲音頻率控制和LED的亮度調(diào)節(jié)。能夠設(shè)計并實(shí)現(xiàn)基于按鈕開關(guān)的交互功能，如門鈴系統(tǒng)的制作。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：能夠利用數(shù)碼管顯示數(shù)字信息，結(jié)合振動傳感器等元件實(shí)現(xiàn)電子色子項目。學(xué)會使用紅外遙控套件實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能，如遙控風(fēng)扇的制作。能夠在項目設(shè)計過程中融入個人創(chuàng)意，制作具有實(shí)用價值的智能裝置，如倒車?yán)走_(dá)、智能樓道燈等。信息社會責(zé)任：在項目設(shè)計過程中，注重保護(hù)個人信息和知識產(chǎn)權(quán)，不隨意復(fù)制或傳播他人的作品。遵守信息法律法規(guī)和倫理道德規(guī)范，在項目展示和交流中尊重他人的意見和成果。關(guān)注項目設(shè)計對環(huán)境和人文的影響，采取合理措施減少負(fù)面影響，如使用環(huán)保材料、降低能耗等。（三）評價目標(biāo)為了全面評估學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中達(dá)成的學(xué)科核心素養(yǎng)水平，本單元將采用以下評價目標(biāo)：信息意識：評價指標(biāo)：信息獲取能力、信息敏感度、信息共享意愿。評價方法：通過觀察學(xué)生在項目設(shè)計過程中搜索和整理資料的行為，評估其信息獲取能力；通過項目展示和交流環(huán)節(jié)，評估學(xué)生對項目相關(guān)信息的敏感度和共享意愿。計算思維：評價指標(biāo)：問題抽象能力、算法設(shè)計能力、編程實(shí)現(xiàn)能力。評價方法：通過審查學(xué)生的項目設(shè)計方案和程序代碼，評估其對問題的抽象能力和算法設(shè)計能力；通過實(shí)際運(yùn)行項目，評估其編程實(shí)現(xiàn)能力和問題解決效果。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：評價指標(biāo)：數(shù)字化工具應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力、作品實(shí)用性。評價方法：通過觀察學(xué)生在項目設(shè)計過程中使用數(shù)字化工具的行為，評估其數(shù)字化工具應(yīng)用能力；通過項目展示和交流環(huán)節(jié)，評估學(xué)生的創(chuàng)新能力和作品的實(shí)用性。信息社會責(zé)任：評價指標(biāo)：信息安全意識、法律法規(guī)遵守情況、人文關(guān)懷意識。評價方法：通過審查學(xué)生的項目設(shè)計方案和程序代碼，評估其信息安全意識和法律法規(guī)遵守情況；通過項目展示和交流環(huán)節(jié)，評估學(xué)生的人文關(guān)懷意識和對他人的尊重程度。評價實(shí)施在評價實(shí)施過程中，將采用多種評價方式相結(jié)合的方法，包括觀察記錄、作品評價、交流評價等。具體評價活動設(shè)計如下：觀察記錄：在項目設(shè)計過程中，教師將定期觀察并記錄學(xué)生的行為表現(xiàn)，如信息搜索和整理、硬件連接和調(diào)試、程序代碼編寫等。通過觀察記錄，評估學(xué)生的信息意識、計算思維和數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。作品評價：在項目完成后，學(xué)生將提交項目作品和相關(guān)文檔（如項目設(shè)計方案、程序代碼、測試報告等）。教師將根據(jù)學(xué)生的作品質(zhì)量、創(chuàng)新性和實(shí)用性進(jìn)行評價，評估學(xué)生的計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新以及信息社會責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)。交流評價：在項目展示和交流環(huán)節(jié)，學(xué)生將展示自己的項目作品并分享設(shè)計思路和經(jīng)驗(yàn)。教師和同學(xué)將根據(jù)項目的創(chuàng)新性、實(shí)用性以及學(xué)生的表達(dá)能力進(jìn)行評價，評估學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新和信息社會責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)。自我反思：鼓勵學(xué)生撰寫項目學(xué)習(xí)心得和自我反思報告，回顧項目設(shè)計過程中的得失和收獲。通過自我反思，學(xué)生能夠更深入地理解項目設(shè)計的意義和價值，進(jìn)一步提升自己的信息素養(yǎng)水平。通過以上評價目標(biāo)和評價活動的實(shí)施，本單元將全面評估學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中達(dá)成的信息素養(yǎng)水平，特別是信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新以及信息社會責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)。這將有助于教師及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，調(diào)整教學(xué)策略，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。也將為學(xué)生的學(xué)習(xí)成果提供有力的證明，為其未來的學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。十、大單元實(shí)施思路及教學(xué)結(jié)構(gòu)圖一、大單元實(shí)施思路本單元以開源硬件項目設(shè)計為主題，通過一系列實(shí)驗(yàn)?zāi)M型項目，引導(dǎo)學(xué)生掌握開源硬件的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用技能。通過搭建硬件、編寫程序、測試優(yōu)化等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力以及信息社會責(zé)任。具體實(shí)施思路如下：項目導(dǎo)入與情境創(chuàng)設(shè)：通過生活中的實(shí)際案例，如交通信號燈、智能門鈴、智能樓道燈等，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。知識講解與技能訓(xùn)練：圍繞每個項目，講解相關(guān)的開源硬件知識，如LED、蜂鳴器、按鈕開關(guān)、光線傳感器、聲音傳感器、數(shù)碼管、紅外遙控、超聲波傳感器、雙電機(jī)控制、循線傳感器等的工作原理和使用方法。通過動手實(shí)踐，訓(xùn)練學(xué)生的硬件搭建和編程技能。項目實(shí)踐與問題解決：引導(dǎo)學(xué)生分組進(jìn)行項目實(shí)踐，從項目規(guī)劃、硬件搭建、程序編寫到測試優(yōu)化，全程參與項目實(shí)現(xiàn)過程。鼓勵學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)的能力。成果展示與評價反饋：組織學(xué)生進(jìn)行項目成果展示，通過互評、自評和教師評價，對學(xué)生的作品給予肯定和建議。根據(jù)反饋結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生對項目進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。總結(jié)反思與拓展延伸：單元結(jié)束后，組織學(xué)生進(jìn)行總結(jié)反思，回顧學(xué)習(xí)過程中的收獲和不足。結(jié)合當(dāng)前科技發(fā)展趨勢，拓展延伸相關(guān)知識和技能，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和探索欲望。二、教學(xué)目標(biāo)設(shè)定（一）信息意識培養(yǎng)學(xué)生對開源硬件及其應(yīng)用的敏感度和興趣，能夠主動關(guān)注開源硬件領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)品。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)解決問題的需要，自覺、主動地尋求恰當(dāng)?shù)拈_源硬件解決方案。（二）計算思維通過項目實(shí)踐，訓(xùn)練學(xué)生采用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法界定問題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型。引導(dǎo)學(xué)生合理組織數(shù)據(jù)，運(yùn)用合理的算法形成解決問題的方案，并遷移到與之相關(guān)的其他問題解決中。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的能力，養(yǎng)成數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的習(xí)慣。引導(dǎo)學(xué)生掌握數(shù)字化學(xué)習(xí)系統(tǒng)、學(xué)習(xí)資源與學(xué)習(xí)工具的操作技能，用于開展自主學(xué)習(xí)、協(xié)同工作、知識分享與創(chuàng)新創(chuàng)造。（四）信息社會責(zé)任引導(dǎo)學(xué)生遵守信息法律法規(guī)，信守信息社會的道德與倫理準(zhǔn)則，在現(xiàn)實(shí)空間和虛擬空間中遵守公共規(guī)范。培養(yǎng)學(xué)生的信息安全意識與能力，能夠有效維護(hù)信息活動中個人的合法權(quán)益和公共信息安全。三、教學(xué)結(jié)構(gòu)圖開源硬件項目設(shè)計|+++|||項目導(dǎo)入與情境創(chuàng)設(shè)知識講解與技能訓(xùn)練項目實(shí)踐與問題解決|||激發(fā)興趣與探究欲望講解開源硬件知識分組項目實(shí)踐|||成果展示與評價反饋訓(xùn)練硬件搭建與編程發(fā)現(xiàn)問題與解決問題|||總結(jié)反思與拓展延伸技能互評、自評與教師評價|項目優(yōu)化與改進(jìn)四、具體教學(xué)實(shí)施步驟1.項目導(dǎo)入與情境創(chuàng)設(shè)（2課時）活動1：交通信號燈模擬（1課時）情境創(chuàng)設(shè)：展示交通信號燈的工作視頻，引導(dǎo)學(xué)生思考如何利用開源硬件模擬交通信號燈。知識講解：介紹LED的工作原理和使用方法，講解Arduino編程環(huán)境的基本操作。動手實(shí)踐：指導(dǎo)學(xué)生搭建LED交通信號燈模型，編寫程序控制LED的亮滅規(guī)律。活動2：智能門鈴設(shè)計（1課時）情境創(chuàng)設(shè)：討論家庭門鈴的功能和改進(jìn)方向，引出智能門鈴的設(shè)計需求。知識講解：介紹按鈕開關(guān)的工作原理和使用方法，講解條件語句在編程中的應(yīng)用。動手實(shí)踐：指導(dǎo)學(xué)生搭建智能門鈴模型，編寫程序?qū)崿F(xiàn)按鈕控制蜂鳴器播放聲音。2.知識講解與技能訓(xùn)練（6課時）活動3：聲光檢測（2課時）知識講解：介紹光線傳感器和聲音傳感器的工作原理和使用方法，講解模擬輸入在編程中的應(yīng)用。動手實(shí)踐：指導(dǎo)學(xué)生搭建聲光檢測模型，編寫程序?qū)崿F(xiàn)光線和聲音的檢測與顯示?；顒?：數(shù)碼管顯示（2課時）知識講解：介紹數(shù)碼管的工作原理和使用方法，講解循環(huán)結(jié)構(gòu)和子程序在編程中的應(yīng)用。動手實(shí)踐：指導(dǎo)學(xué)生搭建數(shù)碼管顯示模型，編寫程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)碼管的隨機(jī)數(shù)字顯示。活動5：紅外遙控風(fēng)扇（2課時）知識講解：介紹紅外遙控原理和使用方法，講解字符串處理和鍵值解碼在編程中的應(yīng)用。動手實(shí)踐：指導(dǎo)學(xué)生搭建紅外遙控風(fēng)扇模型，編寫程序?qū)崿F(xiàn)紅外遙控風(fēng)扇的換擋功能。3.項目實(shí)踐與問題解決（8課時）活動6：自動變速風(fēng)扇（2課時）項目規(guī)劃：引導(dǎo)學(xué)生討論自動變速風(fēng)扇的設(shè)計需求和實(shí)現(xiàn)方案。硬件搭建與編程：指導(dǎo)學(xué)生搭建自動變速風(fēng)扇模型，編寫程序?qū)崿F(xiàn)超聲波測距和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的自動調(diào)節(jié)。測試與優(yōu)化：組織學(xué)生測試自動變速風(fēng)扇的功能，根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。活動7：防跌落智能小車（2課時）項目規(guī)劃：引導(dǎo)學(xué)生討論智能小車的防跌落功能需求和實(shí)現(xiàn)方案。硬件搭建與編程：指導(dǎo)學(xué)生搭建防跌落智能小車模型，編寫程序?qū)崿F(xiàn)防跌落傳感器的檢測和電機(jī)的控制。測試與優(yōu)化：組織學(xué)生測試防跌落智能小車的功能，根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。活動8：循線挑戰(zhàn)賽（4課時）項目規(guī)劃：介紹循線傳感器的工作原理和使用方法，引導(dǎo)學(xué)生討論循線挑戰(zhàn)賽的規(guī)則和策略。硬件搭建與編程：指導(dǎo)學(xué)生搭建循線小車模型，編寫程序?qū)崿F(xiàn)循線傳感器的檢測和小車的循線行駛。測試與優(yōu)化：組織學(xué)生參加循線挑戰(zhàn)賽，根據(jù)比賽結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。4.成果展示與評價反饋（2課時）活動9：項目成果展示與評價成果展示：組織學(xué)生展示各自的項目成果，包括硬件模型、程序代碼和演示視頻等。評價反饋：采用互評、自評和教師評價相結(jié)合的方式，對學(xué)生的作品給予肯定和建議。項目優(yōu)化：引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)反饋結(jié)果對項目進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，提高項目的實(shí)用性和創(chuàng)新性。5.總結(jié)反思與拓展延伸（2課時）活動10：單元學(xué)習(xí)總結(jié)與反思學(xué)習(xí)總結(jié)：引導(dǎo)學(xué)生回顧本單元的學(xué)習(xí)過程，總結(jié)學(xué)習(xí)收獲和不足之處。反思交流：組織學(xué)生分享學(xué)習(xí)心得和體會，交流學(xué)習(xí)過程中的困惑和解決方法。拓展延伸：結(jié)合當(dāng)前科技發(fā)展趨勢，介紹開源硬件在智能家居、機(jī)器人等領(lǐng)域的應(yīng)用案例，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和探索欲望。通過以上教學(xué)實(shí)施步驟，學(xué)生將全面掌握開源硬件項目設(shè)計的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用技能，同時培養(yǎng)信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力以及信息社會責(zé)任。十一、大情境、大任務(wù)創(chuàng)設(shè)教學(xué)目標(biāo)設(shè)定本單元的教學(xué)目標(biāo)圍繞開源硬件項目設(shè)計展開，旨在通過一系列實(shí)驗(yàn)?zāi)M型項目，引導(dǎo)學(xué)生掌握開源硬件的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用技能，同時培養(yǎng)學(xué)生的信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力以及信息社會責(zé)任。具體教學(xué)目標(biāo)設(shè)定如下：（一）信息意識培養(yǎng)對開源硬件及其應(yīng)用的敏感度和興趣：通過了解開源硬件的基本概念和發(fā)展趨勢，激發(fā)學(xué)生對開源硬件及其應(yīng)用的興趣，使其能夠主動關(guān)注開源硬件領(lǐng)域的新技術(shù)和新產(chǎn)品。提高信息獲取和篩選能力：在項目設(shè)計過程中，學(xué)生能夠根據(jù)解決問題的需要，自覺、主動地尋求恰當(dāng)?shù)拈_源硬件解決方案，并能夠從多種信息源中篩選出有價值的信息。增強(qiáng)信息共享和合作意識：通過小組合作完成項目，學(xué)生能夠愿意與團(tuán)隊成員共享信息，實(shí)現(xiàn)信息的更大價值，并在合作中提升問題解決的能力。（二）計算思維提升問題抽象和形式化能力：在信息活動中，學(xué)生能夠采用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法界定問題，抽象出問題的關(guān)鍵特征，并用形式化的方法表述問題。培養(yǎng)數(shù)據(jù)組織和算法設(shè)計能力：通過項目實(shí)踐，學(xué)生能夠合理組織數(shù)據(jù)，運(yùn)用合適的算法形成解決問題的方案，并能夠?qū)⑦@種思維方法遷移到與之相關(guān)的其他問題解決中。增強(qiáng)系統(tǒng)分析和迭代優(yōu)化能力：學(xué)生能夠根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的普遍原則對基于開源硬件的項目進(jìn)行較全面的評估，并采用恰當(dāng)?shù)姆椒▽椖窟M(jìn)行迭代優(yōu)化。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境：學(xué)生能夠認(rèn)識數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的優(yōu)勢和局限性，適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，并養(yǎng)成數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的習(xí)慣。掌握數(shù)字化學(xué)習(xí)工具：在項目設(shè)計和實(shí)施過程中，學(xué)生能夠熟練掌握數(shù)字化學(xué)習(xí)系統(tǒng)、學(xué)習(xí)資源與學(xué)習(xí)工具的操作技能，利用這些工具開展自主學(xué)習(xí)和協(xié)同工作。促進(jìn)知識分享與創(chuàng)新創(chuàng)造：通過項目成果的展示和交流，學(xué)生能夠積極分享自己的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)新成果，并在交流中激發(fā)新的創(chuàng)意和靈感。（四）信息社會責(zé)任增強(qiáng)信息安全意識：在項目設(shè)計和實(shí)施過程中，學(xué)生能夠認(rèn)識到信息安全的重要性，采取有效的技術(shù)手段保護(hù)數(shù)據(jù)和信息的安全。遵守信息法律法規(guī)：學(xué)生能夠遵守信息法律法規(guī)，信守信息社會的道德與倫理準(zhǔn)則，在現(xiàn)實(shí)空間和虛擬空間中遵守公共規(guī)范。維護(hù)信息環(huán)境健康：學(xué)生能夠積極維護(hù)信息環(huán)境的健康和安全，對于不良信息行為能夠自覺抵制，并采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行防范和應(yīng)對。大情境、大任務(wù)創(chuàng)設(shè)大情境：智能家居的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，智能家居已經(jīng)成為現(xiàn)代家庭的重要組成部分。通過智能家居系統(tǒng)，人們可以方便地控制家中的各種設(shè)備，提高生活的便利性和舒適度。本單元將以智能家居的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)為大情境，通過一系列實(shí)驗(yàn)?zāi)M型項目，引導(dǎo)學(xué)生掌握開源硬件的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用技能，并培養(yǎng)其信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力以及信息社會責(zé)任。大任務(wù)：設(shè)計并實(shí)現(xiàn)一個智能家居控制系統(tǒng)在大情境下，本單元的大任務(wù)是設(shè)計并實(shí)現(xiàn)一個智能家居控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對家中各種設(shè)備的智能控制，如燈光、窗簾、空調(diào)、電視等。學(xué)生需要以小組為單位，完成以下子任務(wù)：需求分析：分析智能家居控制系統(tǒng)的功能需求，確定需要控制的設(shè)備和控制方式。系統(tǒng)設(shè)計：根據(jù)需求分析的結(jié)果，設(shè)計智能家居控制系統(tǒng)的整體架構(gòu)和各個模塊的功能。硬件選型和搭建：選擇合適的開源硬件和傳感器，搭建智能家居控制系統(tǒng)的硬件平臺。軟件開發(fā)和調(diào)試：編寫控制程序，實(shí)現(xiàn)智能家居控制系統(tǒng)的各項功能，并進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化。系統(tǒng)測試和評估：對智能家居控制系統(tǒng)進(jìn)行測試，評估其性能和穩(wěn)定性，并根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。成果展示和交流：展示智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計成果，分享項目設(shè)計和實(shí)施過程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，與其他小組進(jìn)行交流和學(xué)習(xí)。子任務(wù)詳解1.需求分析教學(xué)目標(biāo)：信息意識：培養(yǎng)對智能家居領(lǐng)域新技術(shù)的敏感度和興趣，能夠根據(jù)實(shí)際需求提出合理的功能需求。計算思維：提升問題抽象和形式化能力，能夠明確需要解決的關(guān)鍵問題?；顒觾?nèi)容：分析智能家居控制系統(tǒng)的應(yīng)用場景和用戶需求，確定需要控制的設(shè)備和控制方式。編寫需求分析文檔，明確項目的目標(biāo)和要求。2.系統(tǒng)設(shè)計教學(xué)目標(biāo)：計算思維：培養(yǎng)系統(tǒng)分析和設(shè)計能力，能夠合理組織數(shù)據(jù)和設(shè)計算法。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，掌握數(shù)字化學(xué)習(xí)工具的使用?；顒觾?nèi)容：設(shè)計智能家居控制系統(tǒng)的整體架構(gòu)，包括硬件平臺和軟件平臺。確定各個模塊的功能和接口，繪制系統(tǒng)框圖和流程圖。3.硬件選型和搭建教學(xué)目標(biāo)：信息意識：了解開源硬件的基本概念和選型原則。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：掌握開源硬件的搭建和調(diào)試技能?；顒觾?nèi)容：根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)果，選擇合適的開源硬件和傳感器。搭建智能家居控制系統(tǒng)的硬件平臺，進(jìn)行初步的調(diào)試和測試。4.軟件開發(fā)和調(diào)試教學(xué)目標(biāo)：計算思維：提升算法設(shè)計和編程實(shí)現(xiàn)能力。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：利用數(shù)字化學(xué)習(xí)工具進(jìn)行軟件開發(fā)和調(diào)試?；顒觾?nèi)容：編寫控制程序，實(shí)現(xiàn)智能家居控制系統(tǒng)的各項功能。進(jìn)行軟件測試和調(diào)試，確保程序的正確性和穩(wěn)定性。5.系統(tǒng)測試和評估教學(xué)目標(biāo)：計算思維：增強(qiáng)系統(tǒng)分析和迭代優(yōu)化能力。信息社會責(zé)任：遵守信息法律法規(guī)，確保系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性?；顒觾?nèi)容：對智能家居控制系統(tǒng)進(jìn)行全面的測試，評估其性能和穩(wěn)定性。根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，確保系統(tǒng)滿足實(shí)際需求。6.成果展示和交流教學(xué)目標(biāo)：信息意識：增強(qiáng)信息共享和合作意識。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：促進(jìn)知識分享和創(chuàng)新創(chuàng)造。信息社會責(zé)任：積極維護(hù)信息環(huán)境的健康和安全?；顒觾?nèi)容：展示智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計成果，包括硬件平臺、軟件平臺和系統(tǒng)演示。分享項目設(shè)計和實(shí)施過程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，與其他小組進(jìn)行交流和學(xué)習(xí)。對項目進(jìn)行自我評價和互評，提出改進(jìn)意見和建議。通過以上大情境和大任務(wù)的創(chuàng)設(shè)，學(xué)生將能夠在實(shí)踐中掌握開源硬件的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用技能，同時培養(yǎng)其信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力以及信息社會責(zé)任。十二、單元學(xué)歷案（一）單元主題與課時單元主題：開源硬件項目設(shè)計課時設(shè)計：項目導(dǎo)入與情境創(chuàng)設(shè)（2課時）活動1：交通信號燈模擬（1課時）活動2：智能門鈴設(shè)計（1課時）知識講解與技能訓(xùn)練（6課時）活動3：聲光檢測（2課時）活動4：數(shù)碼管顯示（2課時）活動5：紅外遙控風(fēng)扇（2課時）項目實(shí)踐與問題解決（8課時）活動6：自動變速風(fēng)扇（2課時）活動7：防跌落智能小車（2課時）活動8：循線挑戰(zhàn)賽（4課時）成果展示與評價反饋（2課時）活動9：項目成果展示與評價總結(jié)反思與拓展延伸（2課時）活動10：單元學(xué)習(xí)總結(jié)與反思（二）學(xué)習(xí)目標(biāo)根據(jù)《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》的要求，結(jié)合本單元的教學(xué)內(nèi)容，設(shè)定以下學(xué)習(xí)目標(biāo)：（一）信息意識激發(fā)學(xué)生對開源硬件及其應(yīng)用的敏感度和興趣，能夠主動關(guān)注開源硬件領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)品。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)解決問題的需要，自覺、主動地尋求恰當(dāng)?shù)拈_源硬件解決方案。（二）計算思維通過項目實(shí)踐，訓(xùn)練學(xué)生采用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法界定問題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型。引導(dǎo)學(xué)生合理組織數(shù)據(jù)，運(yùn)用合理的算法形成解決問題的方案，并遷移到與之相關(guān)的其他問題解決中。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新培養(yǎng)學(xué)生在數(shù)字化環(huán)境中利用開源硬件進(jìn)行創(chuàng)作和解決問題的能力。鼓勵學(xué)生在項目實(shí)踐中發(fā)揮創(chuàng)新思維，設(shè)計具有創(chuàng)意的作品。（四）信息社會責(zé)任培養(yǎng)學(xué)生的信息安全意識，確保在項目實(shí)施過程中遵守信息法律法規(guī)和倫理道德準(zhǔn)則。引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到信息技術(shù)對社會和環(huán)境的影響，形成負(fù)責(zé)任的信息技術(shù)應(yīng)用態(tài)度。（三）評價任務(wù)項目完成情況評價：通過觀察學(xué)生在項目實(shí)踐中的表現(xiàn)，評價其項目完成的質(zhì)量和創(chuàng)意性。技能掌握情況評價：通過課堂測試和實(shí)操演練，評價學(xué)生對開源硬件基礎(chǔ)知識和應(yīng)用技能的掌握情況。信息意識與計算思維評價：通過項目規(guī)劃和問題解決過程，評價學(xué)生的信息意識和計算思維能力。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新評價：通過學(xué)生的作品展示和創(chuàng)意表達(dá)，評價其在數(shù)字化環(huán)境中的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。信息社會責(zé)任評價：通過項目實(shí)施過程中的行為觀察和作品審查，評價學(xué)生的信息安全意識和信息社會責(zé)任。（四）學(xué)習(xí)過程1.項目導(dǎo)入與情境創(chuàng)設(shè)（2課時）活動1：交通信號燈模擬（1課時）情境創(chuàng)設(shè)：展示交通信號燈的工作視頻，引導(dǎo)學(xué)生思考如何利用開源硬件模擬交通信號燈。知識講解：介紹LED的工作原理和使用方法，講解Arduino編程環(huán)境的基本操作。動手實(shí)踐：指導(dǎo)學(xué)生搭建LED交通信號燈模型，編寫程序控制LED的亮滅規(guī)律?；顒?：智能門鈴設(shè)計（1課時）情境創(chuàng)設(shè)：討論家庭門鈴的功能和改進(jìn)方向，引出智能門鈴的設(shè)計需求。知識講解：介紹按鈕開關(guān)的工作原理和使用方法，講解條件語句在編程中的應(yīng)用。動手實(shí)踐：指導(dǎo)學(xué)生搭建智能門鈴模型，編寫程序?qū)崿F(xiàn)按鈕控制蜂鳴器播放聲音。2.知識講解與技能訓(xùn)練（6課時）活動3：聲光檢測（2課時）知識講解：介紹光線傳感器和聲音傳感器的工作原理和使用方法，講解模擬輸入在編程中的應(yīng)用。動手實(shí)踐：指導(dǎo)學(xué)生搭建聲光檢測模型，編寫程序?qū)崿F(xiàn)光線和聲音的檢測與顯示?；顒?：數(shù)碼管顯示（2課時）知識講解：介紹數(shù)碼管的工作原理和使用方法，講解循環(huán)結(jié)構(gòu)和子程序在編程中的應(yīng)用。動手實(shí)踐：指導(dǎo)學(xué)生搭建數(shù)碼管顯示模型，編寫程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)碼管的隨機(jī)數(shù)字顯示?；顒?：紅外遙控風(fēng)扇（2課時）知識講解：介紹紅外遙控原理和使用方法，講解字符串處理和鍵值解碼在編程中的應(yīng)用。動手實(shí)踐：指導(dǎo)學(xué)生搭建紅外遙控風(fēng)扇模型，編寫程序?qū)崿F(xiàn)紅外遙控風(fēng)扇的換擋功能。3.項目實(shí)踐與問題解決（8課時）活動6：自動變速風(fēng)扇（2課時）項目規(guī)劃：引導(dǎo)學(xué)生討論自動變速風(fēng)扇的設(shè)計需求和實(shí)現(xiàn)方案。硬件搭建與編程：指導(dǎo)學(xué)生搭建自動變速風(fēng)扇模型，編寫程序?qū)崿F(xiàn)超聲波測距和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的自動調(diào)節(jié)。測試與優(yōu)化：組織學(xué)生測試自動變速風(fēng)扇的功能，根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)?；顒?：防跌落智能小車（2課時）項目規(guī)劃：引導(dǎo)學(xué)生討論智能小車的防跌落功能需求和實(shí)現(xiàn)方案。硬件搭建與編程：指導(dǎo)學(xué)生搭建防跌落智能小車模型，編寫程序?qū)崿F(xiàn)防跌落傳感器的檢測和電機(jī)的控制。測試與優(yōu)化：組織學(xué)生測試防跌落智能小車的功能，根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)?；顒?：循線挑戰(zhàn)賽（4課時）項目規(guī)劃：介紹循線傳感器的工作原理和使用方法，引導(dǎo)學(xué)生討論循線挑戰(zhàn)賽的規(guī)則和策略。硬件搭建與編程：指導(dǎo)學(xué)生搭建循線小車模型，編寫程序?qū)崿F(xiàn)循線傳感器的檢測和小車的循線行駛。測試與優(yōu)化：組織學(xué)生參加循線挑戰(zhàn)賽，根據(jù)比賽結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。4.成果展示與評價反饋（2課時）活動9：項目成果展示與評價成果展示：組織學(xué)生展示各自的項目成果，包括硬件模型、程序代碼和演示視頻等。評價反饋：采用互評、自評和教師評價相結(jié)合的方式，對學(xué)生的作品給予肯定和建議。項目優(yōu)化：引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)反饋結(jié)果對項目進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，提高項目的實(shí)用性和創(chuàng)新性。5.總結(jié)反思與拓展延伸（2課時）活動10：單元學(xué)習(xí)總結(jié)與反思學(xué)習(xí)總結(jié)：引導(dǎo)學(xué)生回顧本單元的學(xué)習(xí)過程，總結(jié)學(xué)習(xí)收獲和不足之處。反思交流：組織學(xué)生分享學(xué)習(xí)心得和體會，交流學(xué)習(xí)過程中的困惑和解決方法。拓展延伸：介紹開源硬件在智能家居、機(jī)器人等領(lǐng)域的應(yīng)用案例，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和探索欲望。（五）作業(yè)與檢測課后作業(yè)：完成項目實(shí)踐中的拓展練習(xí)任務(wù)，設(shè)計并制作具有創(chuàng)意的開源硬件作品。撰寫項目實(shí)踐報告，總結(jié)項目設(shè)計思路、實(shí)施過程和遇到的問題及解決方法。單元檢測：通過課堂測試和實(shí)操演練，檢測學(xué)生對開源硬件基礎(chǔ)知識和應(yīng)用技能的掌握情況。組織學(xué)生進(jìn)行項目展示和互評，評價其項目完成的質(zhì)量和創(chuàng)意性。（六）學(xué)后反思在本單元的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生通過一系列實(shí)驗(yàn)?zāi)M型項目的設(shè)計與實(shí)施，不僅掌握了開源硬件的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用技能，還培養(yǎng)了信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力和信息社會責(zé)任。以下是學(xué)生可能的學(xué)后反思點(diǎn)：信息意識的提升：通過關(guān)注開源硬件領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)品，學(xué)生逐漸形成了對信息技術(shù)的敏感度和興趣，能夠主動尋求恰當(dāng)?shù)慕鉀Q方案來解決問題。計算思維的訓(xùn)練：在項目實(shí)踐中，學(xué)生學(xué)會了采用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法界定問題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型，并運(yùn)用合理的算法形成解決問題的方案。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力的增強(qiáng)：通過利用開源硬件進(jìn)行創(chuàng)作和解決問題，學(xué)生培養(yǎng)了數(shù)字化環(huán)境中的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力，能夠設(shè)計出具有創(chuàng)意的作品。信息社會責(zé)任的形成：在項目實(shí)施過程中，學(xué)生注重信息安全，遵守信息法律法規(guī)和倫理道德準(zhǔn)則，認(rèn)識到信息技術(shù)對社會和環(huán)境的影響，形成了負(fù)責(zé)任的信息技術(shù)應(yīng)用態(tài)度。團(tuán)隊合作與溝通能力的提升：在項目實(shí)踐中，學(xué)生需要與小組成員合作完成任務(wù)，這鍛煉了他們的團(tuán)隊合作和溝通能力，學(xué)會了如何在團(tuán)隊中發(fā)揮自己的優(yōu)勢并協(xié)同解決問題。通過本單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅掌握了開源硬件的相關(guān)知識和技能，還培養(yǎng)了多方面的能力和素養(yǎng)，為未來的學(xué)習(xí)和生活奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。教師也應(yīng)根據(jù)學(xué)生的反饋和表現(xiàn)，不斷調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)策略和方法，以提高教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。十三、學(xué)科實(shí)踐與跨學(xué)科學(xué)習(xí)設(shè)計一、引言《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》明確指出，信息技術(shù)課程應(yīng)注重學(xué)科實(shí)踐，通過豐富多樣的實(shí)踐活動，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，包括信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任。開源硬件項目設(shè)計作為選擇性必修模塊之一，旨在通過具體的項目實(shí)踐，提升學(xué)生的信息技術(shù)應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和跨學(xué)科解決問題的能力。本單元《第2單元實(shí)驗(yàn)?zāi)M型項目設(shè)計》以開源硬件為基礎(chǔ)，圍繞輸入/輸出設(shè)備展開，通過一系列實(shí)驗(yàn)?zāi)M型項目，引導(dǎo)學(xué)生掌握開源硬件的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用技能。在此基礎(chǔ)上，本設(shè)計將結(jié)合學(xué)科實(shí)踐與跨學(xué)科學(xué)習(xí)，進(jìn)一步拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)視野，提升其綜合素養(yǎng)。二、教學(xué)目標(biāo)設(shè)定（一）信息意識引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注開源硬件及其應(yīng)用領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)品，培養(yǎng)對開源硬件的敏感度和興趣。培養(yǎng)學(xué)生的信息獲取與處理能力，使其能夠根據(jù)解決問題的需要，自覺、主動地尋求恰當(dāng)?shù)拈_源硬件解決方案。（二）計算思維通過項目實(shí)踐，訓(xùn)練學(xué)生采用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法界定問題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型。引導(dǎo)學(xué)生合理組織數(shù)據(jù)，運(yùn)用合理的算法形成解決問題的方案，并遷移到與之相關(guān)的其他問題解決中。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的能力，養(yǎng)成數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的習(xí)慣。引導(dǎo)學(xué)生掌握數(shù)字化學(xué)習(xí)系統(tǒng)、學(xué)習(xí)資源與學(xué)習(xí)工具的操作技能，用于開展自主學(xué)習(xí)、協(xié)同工作、知識分享與創(chuàng)新創(chuàng)造。（四）信息社會責(zé)任培養(yǎng)學(xué)生的信息安全意識與能力，使其能夠遵守信息法律法規(guī)，信守信息社會的道德與倫理準(zhǔn)則。引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注信息技術(shù)應(yīng)用中的環(huán)境問題與人文問題，培養(yǎng)其在信息技術(shù)創(chuàng)新中的積極學(xué)習(xí)態(tài)度、理性判斷和負(fù)責(zé)行動的能力。三、學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)定2.1點(diǎn)亮LED信息意識：了解LED在日常生活中的應(yīng)用，關(guān)注LED技術(shù)的發(fā)展動態(tài)。計算思維：通過編程控制LED的亮滅，理解數(shù)字輸出與延時函數(shù)的作用。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：熟悉Arduino編程環(huán)境，掌握編程控制LED的基本方法。信息社會責(zé)任：在LED使用過程中，注意節(jié)能環(huán)保，避免資源浪費(fèi)。2.2控制蜂鳴器信息意識：關(guān)注聲音傳感器在智能設(shè)備中的應(yīng)用，了解其發(fā)展趨勢。計算思維：通過編程控制蜂鳴器的聲音頻率和持續(xù)時間，理解模擬輸出的概念。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：掌握利用Arduino控制蜂鳴器的方法，實(shí)現(xiàn)聲音漸變效果。信息社會責(zé)任：在蜂鳴器使用過程中，注意避免噪音污染，尊重他人的生活環(huán)境。2.3按鈕開關(guān)信息意識：了解按鈕開關(guān)在電子設(shè)備中的廣泛應(yīng)用，關(guān)注其技術(shù)革新。計算思維：通過編程實(shí)現(xiàn)按鈕開關(guān)的控制邏輯，理解數(shù)字輸入的含義與作用。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：掌握利用按鈕開關(guān)控制其他設(shè)備的方法，如控制蜂鳴器播放不同聲音。信息社會責(zé)任：在按鈕開關(guān)的設(shè)計和使用中，注重用戶體驗(yàn)，避免誤操作帶來的不便。2.4聲光檢測信息意識：關(guān)注光線傳感器和聲音傳感器在智能設(shè)備中的應(yīng)用場景。計算思維：通過編程實(shí)現(xiàn)聲光檢測功能，理解模擬輸入的處理方法。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：掌握利用光線傳感器和聲音傳感器實(shí)現(xiàn)智能控制的方法。信息社會責(zé)任：在聲光檢測系統(tǒng)的設(shè)計中，注重隱私保護(hù)，避免侵犯他人的合法權(quán)益。2.5數(shù)碼管顯示信息意識：了解數(shù)碼管在數(shù)字顯示領(lǐng)域的應(yīng)用，關(guān)注其技術(shù)發(fā)展趨勢。計算思維：通過編程控制數(shù)碼管的顯示內(nèi)容，理解數(shù)字顯示的實(shí)現(xiàn)原理。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：掌握利用數(shù)碼管顯示數(shù)字或字符的方法，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意顯示效果。信息社會責(zé)任：在數(shù)碼管顯示系統(tǒng)的設(shè)計中，注重信息傳達(dá)的準(zhǔn)確性和清晰性，避免誤導(dǎo)用戶。2.6紅外遙控信息意識：關(guān)注紅外遙控技術(shù)在家用電器中的應(yīng)用，了解其工作原理。計算思維：通過編程實(shí)現(xiàn)紅外遙控功能，理解紅外信號的編碼與解碼過程。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：掌握利用紅外遙控套件控制其他設(shè)備的方法，實(shí)現(xiàn)遙控操作。信息社會責(zé)任：在紅外遙控系統(tǒng)的設(shè)計中，注重用戶體驗(yàn)和安全性，避免誤操作帶來的風(fēng)險。2.7超聲波測距信息意識：關(guān)注超聲波傳感器在測距領(lǐng)域的應(yīng)用，了解其技術(shù)特點(diǎn)。計算思維：通過編程實(shí)現(xiàn)超聲波測距功能，理解超聲波測距的原理和方法。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：掌握利用超聲波傳感器實(shí)現(xiàn)智能控制的方法，如自動變速風(fēng)扇。信息社會責(zé)任：在超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計中，注重測量的準(zhǔn)確性和可靠性，避免誤導(dǎo)用戶或造成安全隱患。2.8雙電機(jī)控制信息意識：了解雙電機(jī)控制在機(jī)器人或智能設(shè)備中的應(yīng)用場景。計算思維：通過編程實(shí)現(xiàn)雙電機(jī)的協(xié)調(diào)控制，理解雙輪差速原理。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：掌握利用雙電機(jī)控制實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動的方法，如智能小車的行駛和轉(zhuǎn)向。信息社會責(zé)任：在雙電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計中，注重系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，避免出現(xiàn)故障或事故。2.9循線信息意識：關(guān)注循線傳感器在自動導(dǎo)航領(lǐng)域的應(yīng)用，了解其技術(shù)原理。計算思維：通過編程實(shí)現(xiàn)循線功能，理解循線傳感器的工作原理和循線策略。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：掌握利用循線傳感器實(shí)現(xiàn)自動導(dǎo)航的方法，如循線小車比賽。信息社會責(zé)任：在循線導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計中，注重系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性，避免偏離路線或造成安全隱患。四、作業(yè)目標(biāo)設(shè)定（一）信息意識完成每個項目后，要求學(xué)生上網(wǎng)查找相關(guān)的開源硬件應(yīng)用案例，了解其在日常生活中的應(yīng)用場景和技術(shù)特點(diǎn)。鼓勵學(xué)生關(guān)注開源硬件領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)品，撰寫一篇關(guān)于開源硬件發(fā)展趨勢的小論文。（二）計算思維針對每個項目，要求學(xué)生設(shè)計并實(shí)現(xiàn)一個改進(jìn)方案，通過編程實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的控制邏輯或功能。引導(dǎo)學(xué)生分析項目中的計算問題，如數(shù)據(jù)處理、算法設(shè)計等，并撰寫計算思維分析報告。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新要求學(xué)生利用數(shù)字化學(xué)習(xí)資源和工具，如在線教程、編程軟件等，自主完成項目中的學(xué)習(xí)任務(wù)。鼓勵學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識，設(shè)計并制作一個具有創(chuàng)意的開源硬件作品，如智能小車、智能家居控制系統(tǒng)等。（四）信息社會責(zé)任在項目設(shè)計和實(shí)現(xiàn)過程中，要求學(xué)生考慮信息安全和隱私保護(hù)問題，撰寫一份信息安全分析報告。引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注信息技術(shù)應(yīng)用中的環(huán)境問題與人文問題，撰寫一篇關(guān)于開源硬件與可持續(xù)發(fā)展的論文。五、學(xué)科實(shí)踐與跨學(xué)科學(xué)習(xí)設(shè)計（一）學(xué)科實(shí)踐項目實(shí)踐：圍繞每個項目主題，組織學(xué)生進(jìn)行硬件搭建、程序編寫、測試優(yōu)化等實(shí)踐活動，提升學(xué)生的動手能力和問題解決能力。創(chuàng)新設(shè)計：鼓勵學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識，設(shè)計并制作具有創(chuàng)意的開源硬件作品，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。成果展示與評價：組織學(xué)生進(jìn)行項目成果展示和評價活動，通過互評、自評和教師評價等方式，肯定學(xué)生的成績并提出改進(jìn)建議。（二）跨學(xué)科學(xué)習(xí)物理學(xué)科：在超聲波測距項目中，結(jié)合物理學(xué)科中的聲波傳播原理、速度公式等知識，幫助學(xué)生理解超聲波測距的原理和方法。數(shù)學(xué)學(xué)科：在數(shù)碼管顯示項目中，結(jié)合數(shù)學(xué)學(xué)科中的數(shù)字編碼、進(jìn)制轉(zhuǎn)換等知識，幫助學(xué)生理解數(shù)碼管的顯示原理和實(shí)現(xiàn)方法。藝術(shù)學(xué)科：在LED創(chuàng)意顯示項目中，結(jié)合藝術(shù)學(xué)科中的色彩搭配、造型設(shè)計等知識，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計出美觀、富有創(chuàng)意的LED顯示作品。通過以上學(xué)科實(shí)踐與跨學(xué)科學(xué)習(xí)設(shè)計，旨在培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，使其在未來的學(xué)習(xí)和工作中能夠更好地適應(yīng)信息社會的發(fā)展需求。十四、大單元作業(yè)設(shè)計一、教學(xué)目標(biāo)根據(jù)《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》的要求，本單元的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定為以下幾個方面：信息意識：培養(yǎng)學(xué)生對開源硬件及其應(yīng)用的敏感度和興趣，能夠主動關(guān)注開源硬件領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)品。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)解決問題的需要，自覺、主動地尋求恰當(dāng)?shù)拈_源硬件解決方案。計算思維：通過項目實(shí)踐，訓(xùn)練學(xué)生采用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法界定問題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型。引導(dǎo)學(xué)生合理組織數(shù)據(jù)，運(yùn)用合理的算法形成解決問題的方案，并遷移到與之相關(guān)的其他問題解決中。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：在利用數(shù)字化工具和資源的過程中，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的能力，通過項目設(shè)計、硬件搭建和編程實(shí)踐，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和問題解決能力。信息社會責(zé)任：在使用開源硬件的過程中，培養(yǎng)學(xué)生的信息安全意識，使其能夠遵守信息法律法規(guī)，具備良好的信息道德和倫理規(guī)范，在數(shù)字化學(xué)習(xí)和創(chuàng)新中承擔(dān)相應(yīng)的社會責(zé)任。二、作業(yè)目標(biāo)設(shè)定根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，本單元的作業(yè)目標(biāo)設(shè)定為以下幾個方面：信息意識：學(xué)生能夠通過查找資料，了解并關(guān)注開源硬件領(lǐng)域的最新技術(shù)和產(chǎn)品，能夠主動搜集并分享與開源硬件相關(guān)的項目案例和應(yīng)用場景。學(xué)生能夠針對特定問題，主動思考并選擇合適的開源硬件解決方案，形成初步的項目規(guī)劃。計算思維：學(xué)生能夠運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，對項目進(jìn)行問題界定、特征抽象和結(jié)構(gòu)建模，形成清晰的問題解決方案。學(xué)生能夠合理組織項目數(shù)據(jù)，設(shè)計并優(yōu)化算法，通過編程實(shí)現(xiàn)項目功能，并能夠?qū)鉀Q方案進(jìn)行迭代優(yōu)化。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：學(xué)生能夠熟練運(yùn)用數(shù)字化工具和資源，進(jìn)行項目設(shè)計、硬件搭建和編程實(shí)踐，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的能力。學(xué)生能夠通過團(tuán)隊合作，共同完成項目作品，并在作品中體現(xiàn)創(chuàng)新性和實(shí)用性。信息社會責(zé)任：學(xué)生能夠在項目設(shè)計和實(shí)施過程中，遵守信息法律法規(guī)，具備良好的信息道德和倫理規(guī)范，保護(hù)個人隱私和信息安全。學(xué)生能夠在團(tuán)隊合作中，積極溝通、協(xié)調(diào)分工，共同完成項目任務(wù)，體現(xiàn)良好的團(tuán)隊協(xié)作和社會責(zé)任感。三、作業(yè)設(shè)計1.作業(yè)一：項目規(guī)劃與設(shè)計（2課時）作業(yè)內(nèi)容：學(xué)生以小組為單位，選擇一個與開源硬件相關(guān)的項目主題（如智能門鈴、自動變速風(fēng)扇、循線小車等），進(jìn)行項目規(guī)劃與設(shè)計。學(xué)生需要查找相關(guān)資料，了解項目背景、應(yīng)用場景和技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，形成初步的項目規(guī)劃書。項目規(guī)劃書應(yīng)包含項目目標(biāo)、項目需求、技術(shù)選型、硬件清單、軟件設(shè)計等內(nèi)容。作業(yè)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的信息意識，使其能夠主動關(guān)注并選擇合適的開源硬件解決方案。提升學(xué)生的計算思維，使其能夠運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法進(jìn)行問題界定和結(jié)構(gòu)設(shè)計。評價標(biāo)準(zhǔn)：項目規(guī)劃書內(nèi)容完整、邏輯清晰，能夠準(zhǔn)確反映項目需求和技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案。小組分工明確，成員積極參與，能夠充分體現(xiàn)團(tuán)隊合作精神。2.作業(yè)二：硬件搭建與編程（8課時）作業(yè)內(nèi)容：學(xué)生根據(jù)項目規(guī)劃書，進(jìn)行硬件搭建和編程實(shí)踐。硬件搭建包括選擇合適的開源硬件組件、連接電路、調(diào)試硬件等步驟。編程實(shí)踐包括編寫控制程序、調(diào)試程序、優(yōu)化程序等步驟。學(xué)生需要記錄硬件搭建和編程過程中的關(guān)鍵步驟和遇到的問題，形成項目日志。作業(yè)目標(biāo)：提升學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力，使其能夠熟練運(yùn)用數(shù)字化工具和資源進(jìn)行項目實(shí)踐。培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，使其能夠合理組織數(shù)據(jù)、設(shè)計算法并通過編程實(shí)現(xiàn)項目功能。評價標(biāo)準(zhǔn)：硬件搭建和編程實(shí)踐過程規(guī)范、記錄詳細(xì)，能夠準(zhǔn)確反映項目進(jìn)展和問題解決過程。項目作品功能實(shí)現(xiàn)完整、運(yùn)行穩(wěn)定，能夠充分體現(xiàn)創(chuàng)新性和實(shí)用性。3.作業(yè)三：項目測試與優(yōu)化（2課時）作業(yè)內(nèi)容：學(xué)生對項目作品進(jìn)行測試，包括功能測試、性能測試、穩(wěn)定性測試等。根據(jù)測試結(jié)果，學(xué)生對項目作品進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，提升作品的質(zhì)量和性能。學(xué)生需要撰寫項目測試報告和優(yōu)化方案，詳細(xì)記錄測試過程和優(yōu)化結(jié)果。作業(yè)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的信息意識，使其能夠關(guān)注項目作品的質(zhì)量和性能。提升學(xué)生的計算思維，使其能夠運(yùn)用合理的方法對解決方案進(jìn)行迭代優(yōu)化。評價標(biāo)準(zhǔn)：項目測試報告內(nèi)容完整、記錄詳細(xì)，能夠準(zhǔn)確反映測試過程和測試結(jié)果。優(yōu)化方案合理有效，能夠顯著提升項目作品的質(zhì)量和性能。4.作業(yè)四：項目展示與評價（2課時）作業(yè)內(nèi)容：學(xué)生以小組為單位，進(jìn)行項目展示，包括項目背景介紹、技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案展示、作品演示等環(huán)節(jié)。其他小組和教師對展示項目進(jìn)行評價，提出意見和建議。學(xué)生根據(jù)評價反饋，對項目作品進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化和改進(jìn)。作業(yè)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力，使其能夠通過項目展示和交流提升作品的質(zhì)量和影響力。提升學(xué)生的信息社會責(zé)任意識，使其能夠在項目展示和評價中遵守信息法律法規(guī)和倫理道德規(guī)范。評價標(biāo)準(zhǔn)：項目展示內(nèi)容完整、形式新穎，能夠充分體現(xiàn)項目作品的特點(diǎn)和優(yōu)勢。學(xué)生能夠積極聽取評價反饋，對項目作品進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化和改進(jìn)。四、單元學(xué)習(xí)評價本單元的學(xué)習(xí)評價將貫穿整個教學(xué)過程，采用過程性評價與總結(jié)性評價相結(jié)合的方式。具體評價內(nèi)容包括：項目規(guī)劃與設(shè)計：評價學(xué)生的項目規(guī)劃書內(nèi)容完整性、邏輯清晰性和團(tuán)隊合作精神。硬件搭建與編程：評價學(xué)生的硬件搭建和編程實(shí)踐過程規(guī)范性、記錄詳細(xì)性和項目作品質(zhì)量。項目測試與優(yōu)化：評價學(xué)生的項目測試報告內(nèi)容完整性、記錄詳細(xì)性和優(yōu)化方案有效性。項目展示與評價：評價學(xué)生的項目展示內(nèi)容完整性、形式新穎性和評價反饋處理情況。通過全面的學(xué)習(xí)評價，旨在促進(jìn)學(xué)生信息素養(yǎng)的全面提升，包括信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新和信息社會責(zé)任等方面的發(fā)展。五、單元學(xué)習(xí)總結(jié)通過本單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生將全面掌握開源硬件項目設(shè)計的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用技能，同時培養(yǎng)信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力以及信息社會責(zé)任。具體學(xué)習(xí)成果包括：信息意識：學(xué)生能夠主動關(guān)注開源硬件領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)品，根據(jù)解決問題的需要自覺尋求恰當(dāng)?shù)拈_源硬件解決方案。計算思維：學(xué)生能夠運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法進(jìn)行問題界定、特征抽象和結(jié)構(gòu)建模，合理組織數(shù)據(jù)、設(shè)計算法并通過編程實(shí)現(xiàn)項目功能。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：學(xué)生能夠熟練運(yùn)用數(shù)字化工具和資源進(jìn)行項目設(shè)計、硬件搭建和編程實(shí)踐，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。信息社會責(zé)任：學(xué)生在項目設(shè)計和實(shí)施過程中能夠遵守信息法律法規(guī)和倫理道德規(guī)范，保護(hù)個人隱私和信息安全，體現(xiàn)良好的社會責(zé)任感。本單元的學(xué)習(xí)將為學(xué)生未來的信息技術(shù)學(xué)習(xí)和創(chuàng)新奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)，同時也將為其個人成長和社會發(fā)展作出積極貢獻(xiàn)。十五、“教-學(xué)-評”一致性課時設(shè)計教材版本：教課版高中信息技術(shù)選擇性必修6單元主題：第2單元實(shí)驗(yàn)?zāi)M型項目設(shè)計課時設(shè)計：第1課時：點(diǎn)亮LED教學(xué)目標(biāo)：（一）信息意識：激發(fā)學(xué)生對開源硬件的興趣，理解LED在信息技術(shù)項目中的應(yīng)用價值。（二）計算思維：引導(dǎo)學(xué)生理解LED的基本工作原理，培養(yǎng)簡單電路設(shè)計與搭建的能力。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：通過動手實(shí)踐，提升學(xué)生的實(shí)踐操作能力，激發(fā)創(chuàng)新思維。（四）信息社會責(zé)任：培養(yǎng)學(xué)生的安全意識，正確使用和保護(hù)電子元件。作業(yè)目標(biāo)：完成LED電路的設(shè)計與搭建，實(shí)現(xiàn)LED的點(diǎn)亮與熄滅。思考LED在日常生活中的應(yīng)用，并嘗試設(shè)計一個簡單的LED應(yīng)用方案。課程目標(biāo)設(shè)定：信息意識：學(xué)生能夠關(guān)注LED技術(shù)的發(fā)展，理解其在信息技術(shù)項目中的重要作用。計算思維：學(xué)生能夠根據(jù)LED的特性，設(shè)計并搭建簡單的電路，實(shí)現(xiàn)特定功能。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：通過動手實(shí)踐，學(xué)生能夠掌握LED的基本操作方法，提升實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新思維。信息社會責(zé)任：學(xué)生能夠認(rèn)識到在使用電子元件時需要注意的安全問題，并養(yǎng)成良好的使用習(xí)慣。第2課時：控制蜂鳴器教學(xué)目標(biāo)：（一）信息意識：了解蜂鳴器的基本工作原理及其在信息技術(shù)項目中的應(yīng)用。（二）計算思維：通過編程控制蜂鳴器發(fā)聲，培養(yǎng)學(xué)生的編程思維和邏輯思維能力。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：引導(dǎo)學(xué)生將編程與硬件結(jié)合，實(shí)現(xiàn)蜂鳴器的聲音控制，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。（四）信息社會責(zé)任：培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識，合理使用電子元件，減少噪音污染。作業(yè)目標(biāo)：編寫程序控制蜂鳴器發(fā)出不同頻率的聲音。思考蜂鳴器在報警系統(tǒng)中的應(yīng)用，并嘗試設(shè)計一個簡單的報警方案。課程目標(biāo)設(shè)定：信息意識：學(xué)生能夠關(guān)注蜂鳴器技術(shù)的發(fā)展，理解其在信息技術(shù)項目中的重要作用。計算思維：學(xué)生能夠根據(jù)蜂鳴器的特性，編寫程序?qū)崿F(xiàn)特定聲音的控制。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：通過編程與硬件的結(jié)合，學(xué)生能夠掌握蜂鳴器的控制方法，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。信息社會責(zé)任：學(xué)生能夠認(rèn)識到在使用電子元件時需要注意的環(huán)保問題，并養(yǎng)成良好的使用習(xí)慣。第3課時：按鈕開關(guān)教學(xué)目標(biāo)：（一）信息意識：了解按鈕開關(guān)的基本工作原理及其在信息技術(shù)項目中的應(yīng)用。（二）計算思維：通過編程實(shí)現(xiàn)按鈕開關(guān)對硬件設(shè)備的控制，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和問題解決能力。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：引導(dǎo)學(xué)生將按鈕開關(guān)與編程結(jié)合，實(shí)現(xiàn)交互式控制，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。（四）信息社會責(zé)任：培養(yǎng)學(xué)生的安全意識，正確使用按鈕開關(guān)，防止誤操作導(dǎo)致的安全事故。作業(yè)目標(biāo)：編寫程序?qū)崿F(xiàn)按鈕開關(guān)對LED或蜂鳴器的控制。思考按鈕開關(guān)在智能家居中的應(yīng)用，并嘗試設(shè)計一個簡單的智能家居控制方案。課程目標(biāo)設(shè)定：信息意識：學(xué)生能夠關(guān)注按鈕開關(guān)技術(shù)的發(fā)展，理解其在信息技術(shù)項目中的重要作用。計算思維：學(xué)生能夠根據(jù)按鈕開關(guān)的特性，編寫程序?qū)崿F(xiàn)硬件設(shè)備的控制。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：通過按鈕開關(guān)與編程的結(jié)合，學(xué)生能夠掌握交互式控制的方法，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。信息社會責(zé)任：學(xué)生能夠認(rèn)識到在使用按鈕開關(guān)時需要注意的安全問題，并養(yǎng)成良好的使用習(xí)慣。第4-5課時：聲光檢測教學(xué)目標(biāo)：（一）信息意識：了解光線傳感器和聲音傳感器的基本工作原理及其在信息技術(shù)項目中的應(yīng)用。（二）計算思維：通過編程實(shí)現(xiàn)光線和聲音的檢測與響應(yīng)，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和問題解決能力。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：引導(dǎo)學(xué)生將傳感器與編程結(jié)合，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的交互功能，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。（四）信息社會責(zé)任：培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識，合理使用傳感器，避免不必要的能源浪費(fèi)。作業(yè)目標(biāo)：編寫程序?qū)崿F(xiàn)光線和聲音的檢測與顯示。思考傳感器在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，并嘗試設(shè)計一個簡單的環(huán)境監(jiān)測方案。課程目標(biāo)設(shè)定：信息意識：學(xué)生能夠關(guān)注傳感器技術(shù)的發(fā)展，理解其在信息技術(shù)項目中的重要作用。計算思維：學(xué)生能夠根據(jù)傳感器的特性，編寫程序?qū)崿F(xiàn)特定功能的檢測與響應(yīng)。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：通過傳感器與編程的結(jié)合，學(xué)生能夠掌握復(fù)雜的交互功能實(shí)現(xiàn)方法，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。信息社會責(zé)任：學(xué)生能夠認(rèn)識到在使用傳感器時需要注意的環(huán)保問題，并養(yǎng)成良好的使用習(xí)慣。第6-7課時：數(shù)碼管顯示教學(xué)目標(biāo)：（一）信息意識：了解數(shù)碼管的基本工作原理及其在信息技術(shù)項目中的應(yīng)用。（二）計算思維：通過編程實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的數(shù)字顯示，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和問題解決能力。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：引導(dǎo)學(xué)生將數(shù)碼管與編程結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多樣化的顯示功能，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。（四）信息社會責(zé)任：培養(yǎng)學(xué)生的安全意識，正確使用數(shù)碼管，防止誤操作導(dǎo)致的設(shè)備損壞。作業(yè)目標(biāo)：編寫程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)碼管的數(shù)字顯示。思考數(shù)碼管在電子時鐘或計時器中的應(yīng)用，并嘗試設(shè)計一個簡單的電子時鐘或計時器方案。課程目標(biāo)設(shè)定：信息意識：學(xué)生能夠關(guān)注數(shù)碼管技術(shù)的發(fā)展，理解其在信息技術(shù)項目中的重要作用。計算思維：學(xué)生能夠根據(jù)數(shù)碼管的特性，編寫程序?qū)崿F(xiàn)特定數(shù)字的顯示。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：通過數(shù)碼管與編程的結(jié)合，學(xué)生能夠掌握多樣化的顯示功能實(shí)現(xiàn)方法，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。信息社會責(zé)任：學(xué)生能夠認(rèn)識到在使用數(shù)碼管時需要注意的安全問題，并養(yǎng)成良好的使用習(xí)慣。第8-9課時：紅外遙控教學(xué)目標(biāo)：（一）信息意識：了解紅外遙控的基本工作原理及其在信息技術(shù)項目中的應(yīng)用。（二）計算思維：通過編程實(shí)現(xiàn)紅外遙控的功能，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和問題解決能力。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：引導(dǎo)學(xué)生將紅外遙控與編程結(jié)合，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。（四）信息社會責(zé)任：培養(yǎng)學(xué)生的安全意識，正確使用紅外遙控設(shè)備，防止誤操作導(dǎo)致的安全事故。作業(yè)目標(biāo)：編寫程序?qū)崿F(xiàn)紅外遙控風(fēng)扇的換擋功能。思考紅外遙控在智能家居中的應(yīng)用，并嘗試設(shè)計一個簡單的智能家居控制方案。課程目標(biāo)設(shè)定：信息意識：學(xué)生能夠關(guān)注紅外遙控技術(shù)的發(fā)展，理解其在信息技術(shù)項目中的重要作用。計算思維：學(xué)生能夠根據(jù)紅外遙控的特性，編寫程序?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：通過紅外遙控與編程的結(jié)合，學(xué)生能夠掌握遠(yuǎn)程控制功能的實(shí)現(xiàn)方法，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。信息社會責(zé)任：學(xué)生能夠認(rèn)識到在使用紅外遙控設(shè)備時需要注意的安全問題，并養(yǎng)成良好的使用習(xí)慣。第10-11課時：超聲波測距教學(xué)目標(biāo)：（一）信息意識：了解超聲波傳感器的基本工作原理及其在信息技術(shù)項目中的應(yīng)用。（二）計算思維：通過編程實(shí)現(xiàn)超聲波測距的功能，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和問題解決能力。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：引導(dǎo)學(xué)生將超聲波傳感器與編程結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動變速功能，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。（四）信息社會責(zé)任：培養(yǎng)學(xué)生的安全意識，正確使用超聲波傳感器，防止誤操作導(dǎo)致的設(shè)備損壞或安全事故。作業(yè)目標(biāo)：編寫程序?qū)崿F(xiàn)超聲波測距功能，并控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。思考超聲波傳感器在自動駕駛或智能避障中的應(yīng)用，并嘗試設(shè)計一個簡單的應(yīng)用方案。課程目標(biāo)設(shè)定：信息意識：學(xué)生能夠關(guān)注超聲波傳感器技術(shù)的發(fā)展，理解其在信息技術(shù)項目中的重要作用。計算思維：學(xué)生能夠根據(jù)超聲波傳感器的特性，編寫程序?qū)崿F(xiàn)測距和自動控制功能。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：通過超聲波傳感器與編程的結(jié)合，學(xué)生能夠掌握自動變速功能的實(shí)現(xiàn)方法，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。信息社會責(zé)任：學(xué)生能夠認(rèn)識到在使用超聲波傳感器時需要注意的安全問題，并養(yǎng)成良好的使用習(xí)慣。第12-13課時：雙電機(jī)控制教學(xué)目標(biāo)：（一）信息意識：了解雙電機(jī)控制的基本原理及其在信息技術(shù)項目中的應(yīng)用。（二）計算思維：通過編程實(shí)現(xiàn)雙電機(jī)的協(xié)調(diào)控制，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和問題解決能力。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：引導(dǎo)學(xué)生將雙電機(jī)控制與編程結(jié)合，實(shí)現(xiàn)智能小車的運(yùn)動控制，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。（四）信息社會責(zé)任：培養(yǎng)學(xué)生的安全意識，正確使用雙電機(jī)控制設(shè)備，防止誤操作導(dǎo)致的設(shè)備損壞或安全事故。作業(yè)目標(biāo)：編寫程序?qū)崿F(xiàn)雙電機(jī)的協(xié)調(diào)控制，制作防跌落智能小車。思考雙電機(jī)控制在機(jī)器人或其他智能設(shè)備中的應(yīng)用，并嘗試設(shè)計一個簡單的應(yīng)用方案。課程目標(biāo)設(shè)定：信息意識：學(xué)生能夠關(guān)注雙電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，理解其在信息技術(shù)項目中的重要作用。計算思維：學(xué)生能夠根據(jù)雙電機(jī)控制的原理，編寫程序?qū)崿F(xiàn)智能小車的運(yùn)動控制。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：通過雙電機(jī)控制與編程的結(jié)合，學(xué)生能夠掌握智能小車運(yùn)動控制的實(shí)現(xiàn)方法，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。信息社會責(zé)任：學(xué)生能夠認(rèn)識到在使用雙電機(jī)控制設(shè)備時需要注意的安全問題，并養(yǎng)成良好的使用習(xí)慣。第14-15課時：循線教學(xué)目標(biāo)：（一）信息意識：了解循線傳感器的基本工作原理及其在信息技術(shù)項目中的應(yīng)用。（二）計算思維：通過編程實(shí)現(xiàn)循線功能，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和問題解決能力。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：引導(dǎo)學(xué)生將循線傳感器與編程結(jié)合，實(shí)現(xiàn)循線小車的自動控制，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。（四）信息社會責(zé)任：培養(yǎng)學(xué)生的安全意識，正確使用循線傳感器，防止誤操作導(dǎo)致的設(shè)備