《第4章 第3節(jié) 抽獎(jiǎng)盒子-控制舵機(jī)》教學(xué)實(shí)錄-2023-2024學(xué)年河大版（2023）初中信息技術(shù)第二冊(cè)

《第4章第3節(jié)抽獎(jiǎng)盒子——控制舵機(jī)》教學(xué)實(shí)錄-2023—2024學(xué)年河大版（2023）初中信息技術(shù)第二冊(cè)一、課程背景與目標(biāo)定位

《第4章第3節(jié)抽獎(jiǎng)盒子——控制舵機(jī)》教學(xué)實(shí)錄-2023—2024學(xué)年河大版（2023）初中信息技術(shù)第二冊(cè)

本節(jié)課是在學(xué)生已經(jīng)掌握了基本編程概念和簡(jiǎn)單硬件控制的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)如何通過(guò)編程控制舵機(jī)，實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用場(chǎng)景中的自動(dòng)控制。課程目標(biāo)定位在于讓學(xué)生了解舵機(jī)的工作原理，掌握使用編程語(yǔ)言控制舵機(jī)的方法，并能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中，提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)

本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的信息意識(shí)、計(jì)算思維和創(chuàng)新實(shí)踐能力。具體核心素養(yǎng)目標(biāo)包括：培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)獲取信息、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，通過(guò)控制舵機(jī)的學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)生的邏輯思維和程序設(shè)計(jì)能力；同時(shí)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，鼓勵(lì)他們將信息技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際生活中，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的互動(dòng)項(xiàng)目。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)

本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)是讓學(xué)生理解和掌握以下核心內(nèi)容：

-舵機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理：通過(guò)展示舵機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，使學(xué)生了解舵機(jī)是如何通過(guò)接收信號(hào)來(lái)控制角度的。

-控制舵機(jī)的編程方法：講解如何使用編程語(yǔ)言（如Arduino）來(lái)控制舵機(jī)的運(yùn)動(dòng)，包括編寫代碼來(lái)設(shè)定舵機(jī)的角度和速度。

-抽獎(jiǎng)盒子的應(yīng)用設(shè)計(jì)：指導(dǎo)學(xué)生如何設(shè)計(jì)一個(gè)抽獎(jiǎng)盒子程序，使舵機(jī)能夠根據(jù)程序指令隨機(jī)旋轉(zhuǎn)到特定角度，模擬抽獎(jiǎng)過(guò)程。

舉例：在講解控制舵機(jī)的編程方法時(shí)，將重點(diǎn)介紹如何使用Arduino的`servo.write()`函數(shù)來(lái)設(shè)定舵機(jī)的角度，并通過(guò)示例代碼演示如何實(shí)現(xiàn)舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)。

2.教學(xué)難點(diǎn)

本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)主要包括以下細(xì)節(jié)：

-舵機(jī)控制信號(hào)的精確理解：學(xué)生可能難以理解舵機(jī)是如何通過(guò)PWM（脈沖寬度調(diào)制）信號(hào)來(lái)控制角度的。

-編程代碼的邏輯編寫：編寫控制舵機(jī)的代碼時(shí)，學(xué)生可能難以把握程序的結(jié)構(gòu)和邏輯，尤其是循環(huán)和條件判斷語(yǔ)句的使用。

-實(shí)際操作中的問(wèn)題解決：在連接舵機(jī)和編寫程序時(shí)，學(xué)生可能會(huì)遇到舵機(jī)響應(yīng)不正確或程序運(yùn)行錯(cuò)誤的問(wèn)題。

舉例：在講解舵機(jī)控制信號(hào)時(shí)，可以通過(guò)繪制PWM信號(hào)的波形圖，幫助學(xué)生理解信號(hào)寬度與舵機(jī)角度之間的關(guān)系。在編程邏輯編寫方面，可以提供簡(jiǎn)單的控制舵機(jī)旋轉(zhuǎn)的代碼模板，讓學(xué)生逐步理解和掌握如何通過(guò)修改代碼來(lái)控制舵機(jī)的運(yùn)動(dòng)。對(duì)于實(shí)際操作中的問(wèn)題解決，可以通過(guò)問(wèn)題案例分析和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，引導(dǎo)學(xué)生如何排查和解決可能出現(xiàn)的問(wèn)題。四、教學(xué)方法與手段

1.教學(xué)方法

-采用講授法，系統(tǒng)地介紹舵機(jī)的工作原理和編程控制方法，確保學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)。

-運(yùn)用討論法，鼓勵(lì)學(xué)生在小組內(nèi)探討抽獎(jiǎng)盒子的設(shè)計(jì)思路，培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和創(chuàng)新意識(shí)。

-應(yīng)用實(shí)驗(yàn)法，讓學(xué)生親自動(dòng)手連接電路、編寫程序，并通過(guò)實(shí)踐操作來(lái)驗(yàn)證理論知識(shí)。

2.教學(xué)手段

-使用多媒體設(shè)備展示舵機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)工作過(guò)程，增強(qiáng)學(xué)生的直觀感受。

-利用教學(xué)軟件進(jìn)行編程示范，實(shí)時(shí)顯示代碼的運(yùn)行結(jié)果，幫助學(xué)生理解編程邏輯。

-通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)分享優(yōu)秀學(xué)生作品，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，并提供交流學(xué)習(xí)的平臺(tái)。五、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

1.情境導(dǎo)入（5分鐘）

內(nèi)容：教師通過(guò)展示一個(gè)預(yù)先制作好的抽獎(jiǎng)盒子模型，引導(dǎo)學(xué)生觀察并思考其工作原理。學(xué)生將看到按下按鈕后，盒子內(nèi)的舵機(jī)會(huì)旋轉(zhuǎn)并停止在某一角度，模擬抽獎(jiǎng)效果。教師提問(wèn)：“你們認(rèn)為這個(gè)抽獎(jiǎng)盒子是如何工作的？它背后涉及了哪些信息技術(shù)知識(shí)？”通過(guò)這種方式激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲望，為接下來(lái)的學(xué)習(xí)內(nèi)容做好鋪墊。

2.新知探索（20分鐘）

內(nèi)容：

-教師首先介紹舵機(jī)的概念、工作原理以及其在實(shí)際應(yīng)用中的重要性，讓學(xué)生對(duì)舵機(jī)有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)。

-接著，教師使用PPT或教學(xué)軟件展示舵機(jī)控制的編程方法，包括如何使用Arduino的`Servo`庫(kù)來(lái)控制舵機(jī)的角度。

-教師通過(guò)逐步講解和演示，引導(dǎo)學(xué)生理解`servo.write()`函數(shù)的使用，并解釋PWM信號(hào)與舵機(jī)角度之間的關(guān)系。

-在講解過(guò)程中，教師可以穿插一些簡(jiǎn)單的編程練習(xí)，讓學(xué)生嘗試編寫控制舵機(jī)旋轉(zhuǎn)到特定角度的代碼，并實(shí)時(shí)反饋結(jié)果。

3.互動(dòng)體驗(yàn)（15分鐘）

內(nèi)容：

-學(xué)生分組，每組分配一個(gè)Arduino開(kāi)發(fā)板、舵機(jī)及相關(guān)連接線。

-在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生按照預(yù)先提供的電路圖連接好舵機(jī)電路。

-學(xué)生根據(jù)教師提供的代碼模板，編寫控制舵機(jī)旋轉(zhuǎn)的程序，并上傳到Arduino開(kāi)發(fā)板進(jìn)行測(cè)試。

-教師巡回指導(dǎo)，幫助學(xué)生解決編程和操作過(guò)程中遇到的問(wèn)題，確保每個(gè)學(xué)生都能夠成功控制舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)。

4.實(shí)踐應(yīng)用（5分鐘）

內(nèi)容：

-學(xué)生將之前學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用于抽獎(jiǎng)盒子的設(shè)計(jì)，編寫一個(gè)能夠讓舵機(jī)隨機(jī)旋轉(zhuǎn)到特定角度的抽獎(jiǎng)程序。

-學(xué)生將程序上傳到Arduino開(kāi)發(fā)板，并進(jìn)行實(shí)際操作測(cè)試，觀察舵機(jī)是否能夠按照預(yù)期工作。

-教師組織學(xué)生進(jìn)行作品展示和評(píng)價(jià)，讓學(xué)生分享自己的設(shè)計(jì)思路和編程經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生提出改進(jìn)意見(jiàn)。六、教學(xué)反思與改進(jìn)

這節(jié)課學(xué)生的參與度很高，看到他們自己動(dòng)手控制舵機(jī)完成抽獎(jiǎng)盒子的設(shè)計(jì)，我感到非常欣慰。舵機(jī)的控制原理和編程方法講解過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生對(duì)于PWM信號(hào)的理解還是有些困難，下次我會(huì)準(zhǔn)備更直觀的動(dòng)畫或者實(shí)物模型來(lái)幫助學(xué)生理解。另外，在實(shí)踐環(huán)節(jié)，盡管大多數(shù)學(xué)生能夠完成程序編寫，但部分學(xué)生在電路連接上遇到了問(wèn)題，我意識(shí)到應(yīng)該提前準(zhǔn)備更詳細(xì)的連接圖和步驟說(shuō)明。接下來(lái)，我會(huì)針對(duì)這些不足進(jìn)行改進(jìn)，確保每個(gè)學(xué)生都能更好地掌握課程內(nèi)容。七、作業(yè)布置與反饋

作業(yè)布置：

親愛(ài)的同學(xué)們，根據(jù)我們今天學(xué)習(xí)的《第4章第3節(jié)抽獎(jiǎng)盒子——控制舵機(jī)》內(nèi)容，我為大家布置以下作業(yè)，幫助你們鞏固所學(xué)知識(shí)，并提升實(shí)際操作能力。

1.理論作業(yè)：

-請(qǐng)?jiān)敿?xì)描述舵機(jī)的工作原理，包括它是如何接收信號(hào)并控制角度的。

-編寫一個(gè)Arduino程序，使舵機(jī)能夠按照指定的角度序列進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并在代碼中注釋每一步的作用。

2.實(shí)踐作業(yè)：

-利用我們今天學(xué)到的知識(shí)，設(shè)計(jì)并制作一個(gè)簡(jiǎn)單的互動(dòng)裝置，例如一個(gè)可以遠(yuǎn)程控制舵機(jī)旋轉(zhuǎn)的裝置，或者一個(gè)通過(guò)傳感器輸入來(lái)控制舵機(jī)動(dòng)作的裝置。

-拍攝一段視頻，展示你的互動(dòng)裝置的工作過(guò)程，并簡(jiǎn)要說(shuō)明你的設(shè)計(jì)思路和遇到的問(wèn)題以及解決方案。

3.思考作業(yè)：

-思考舵機(jī)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用場(chǎng)景，列舉至少三個(gè)例子，并說(shuō)明舵機(jī)在這些應(yīng)用中扮演的角色。

作業(yè)反饋：

在批改你們的作業(yè)時(shí)，我發(fā)現(xiàn)大部分同學(xué)都能夠按照要求完成理論作業(yè)，對(duì)舵機(jī)的工作原理有了較好的理解，編程作業(yè)也能夠按照要求完成。但是，以下是一些需要注意的地方：

-在理論作業(yè)中，有些同學(xué)對(duì)舵機(jī)的工作原理描述不夠詳細(xì)，沒(méi)有涵蓋所有關(guān)鍵點(diǎn)。請(qǐng)回顧課本內(nèi)容，確保你的描述完整準(zhǔn)確。

-在編程作業(yè)中，有同學(xué)編寫的代碼存在語(yǔ)法錯(cuò)誤，或者未能達(dá)到預(yù)期的效果。對(duì)于這些問(wèn)題，我已經(jīng)在你們的代碼旁邊給出了具體的修改建議，請(qǐng)仔細(xì)閱讀并修改代碼。

-在實(shí)踐作業(yè)中，雖然大家都能完成基本的互動(dòng)裝置設(shè)計(jì)，但部分同學(xué)的視頻中沒(méi)有清晰地展示裝置的工作過(guò)程。下次請(qǐng)確保視頻內(nèi)容清晰，能夠讓人一目了然地理解你的作品。

請(qǐng)大家根據(jù)我的反饋，認(rèn)真修改作業(yè)，確保每一項(xiàng)作業(yè)都能夠體現(xiàn)出你們的學(xué)習(xí)成果。我相信通過(guò)不斷的實(shí)踐和反思，大家的能力都會(huì)有所提升。加油！八、九結(jié)語(yǔ)

同學(xué)們，今天我們一起學(xué)習(xí)了如何控制舵機(jī)，這是信息技術(shù)中一個(gè)非常實(shí)用的技能。通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你們不僅理解了舵機(jī)的工作原理，還親自動(dòng)手編寫程序，控制舵機(jī)完成了抽獎(jiǎng)盒子的設(shè)計(jì)。我很高興看到大家在這個(gè)過(guò)程中表現(xiàn)出的積極性和創(chuàng)造力。

舵機(jī)的控制只是我們學(xué)習(xí)信息技術(shù)的一個(gè)小部分，但它背后的邏輯和編程思維對(duì)我們的未來(lái)學(xué)習(xí)非常重要。我希望你們能夠在課后繼續(xù)探索和實(shí)踐，