第15課 遙控?zé)?高中信息技術(shù)Arduino開源硬件系列課程教學(xué)設(shè)計

第15課遙控?zé)?高中信息技術(shù)Arduino開源硬件系列課程教學(xué)設(shè)計學(xué)校授課教師課時授課班級授課地點教具教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容：本節(jié)課主要教授學(xué)生如何使用Arduino開源硬件制作遙控?zé)?，包括硬件連接、編程控制以及調(diào)試優(yōu)化等環(huán)節(jié)。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識的聯(lián)系：本節(jié)課內(nèi)容與課本第14課《Arduino基礎(chǔ)》中的基本編程知識相關(guān)聯(lián)，學(xué)生需掌握Arduino的基本語法和編程方法，以便在本節(jié)課中更好地完成遙控?zé)舻闹谱?。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析學(xué)情分析本節(jié)課面對的是高中一年級學(xué)生，他們在進入信息技術(shù)課程之前，已經(jīng)具備了一定的計算機操作基礎(chǔ)，但對于Arduino開源硬件的了解和應(yīng)用還處于初級階段。在知識層面上，學(xué)生對基本的電路原理和編程語言有一定的認(rèn)識，但在實際操作中可能缺乏實踐經(jīng)驗。能力方面，學(xué)生的動手能力、問題解決能力和創(chuàng)新思維有待提高。素質(zhì)上，學(xué)生的團隊協(xié)作能力和溝通能力需要加強。

在行為習(xí)慣上，部分學(xué)生可能存在依賴性強、缺乏獨立思考的習(xí)慣，這可能會影響他們在制作遙控?zé)暨^程中的獨立操作和問題解決。對課程學(xué)習(xí)的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.知識儲備：學(xué)生需要將之前學(xué)到的電路知識和編程知識應(yīng)用到實際項目中，這有助于加深對理論知識的理解和記憶。

2.技能提升：通過實際操作，學(xué)生的動手能力、編程能力和電路設(shè)計能力將得到鍛煉和提高。

3.思維拓展：在制作遙控?zé)舻倪^程中，學(xué)生需要運用創(chuàng)新思維和問題解決能力，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。

4.團隊合作：學(xué)生在小組合作中，需要學(xué)會溝通、協(xié)調(diào)和分工，這對他們的團隊協(xié)作能力是一個很好的鍛煉。

總體來說，學(xué)生在知識、能力和素質(zhì)方面存在一定的差異，教師需要根據(jù)學(xué)生的實際情況，合理安排教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，確保每位學(xué)生都能在課程中有所收獲。教學(xué)資源1.軟硬件資源：

-Arduino開發(fā)板

-遙控接收模塊

-LED燈泡

-電阻

-連接線

-電源

-電路板

-剪線鉗、螺絲刀等工具

2.課程平臺：

-教學(xué)平臺軟件（如：在線教學(xué)平臺、課程管理系統(tǒng)）

3.信息化資源：

-Arduino編程手冊

-電路圖設(shè)計軟件（如：Fritzing）

-遙控?zé)糁谱鹘坛桃曨l

-學(xué)生作業(yè)提交系統(tǒng)

4.教學(xué)手段：

-多媒體教學(xué)設(shè)備（投影儀、電腦）

-實物展示

-小組討論

-案例分析

-學(xué)生實踐操作教學(xué)過程設(shè)計導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）

1.創(chuàng)設(shè)情境：通過展示智能家居系統(tǒng)的圖片或視頻，引導(dǎo)學(xué)生思考如何利用科技提升生活便利性。

2.提出問題：引導(dǎo)學(xué)生思考，如果家中燈光可以通過手機遠程控制，生活會有哪些改變？

3.學(xué)生討論：分組討論，分享對智能家居和遙控?zé)舻睦斫夂推诖?/p>

講授新課（20分鐘）

1.硬件介紹：介紹Arduino開發(fā)板、遙控接收模塊、LED燈泡等硬件設(shè)備，講解其基本功能和用途。

2.編程講解：講解Arduino編程的基本語法和遙控?zé)舻目刂七壿?，通過代碼示例展示如何實現(xiàn)燈光的遠程控制。

3.電路連接：展示遙控?zé)舻碾娐愤B接圖，講解各個元件的作用和連接方法。

4.實物演示：教師演示如何將硬件連接到Arduino開發(fā)板上，并展示代碼運行效果。

鞏固練習(xí)（10分鐘）

1.小組練習(xí)：學(xué)生分組，根據(jù)所學(xué)知識，嘗試自行連接遙控?zé)綦娐?，并編寫控制程序?/p>

2.教師巡視：教師巡視指導(dǎo)，解答學(xué)生在練習(xí)過程中遇到的問題。

3.小組展示：每組選派代表展示練習(xí)成果，其他組進行評價和提問。

課堂提問（5分鐘）

1.教師提問：針對遙控?zé)舻闹谱鬟^程，提出幾個問題，如“如何優(yōu)化電路連接？”“如何提高代碼的執(zhí)行效率？”等。

2.學(xué)生回答：學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識和實踐經(jīng)驗回答問題。

3.教師點評：教師對學(xué)生的回答進行點評，指出優(yōu)點和不足。

師生互動環(huán)節(jié)（5分鐘）

1.創(chuàng)新設(shè)計：教師引導(dǎo)學(xué)生思考，如何設(shè)計一個更具創(chuàng)意的遙控?zé)粝到y(tǒng)？

2.小組討論：學(xué)生分組討論，提出創(chuàng)新設(shè)計方案。

3.教師點評：教師對各組的設(shè)計方案進行點評，鼓勵學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新思維。

核心素養(yǎng)能力拓展（5分鐘）

1.項目總結(jié)：引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)本節(jié)課所學(xué)知識，強調(diào)團隊協(xié)作、創(chuàng)新思維和問題解決能力的重要性。

2.拓展任務(wù)：布置課后拓展任務(wù)，如設(shè)計一個更加復(fù)雜的智能家居系統(tǒng)。

3.學(xué)生反饋：學(xué)生分享對拓展任務(wù)的看法和計劃。

教學(xué)總結(jié)（5分鐘）

1.教師總結(jié)：回顧本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，強調(diào)重點和難點。

2.學(xué)生反饋：學(xué)生分享學(xué)習(xí)心得和收獲。

3.教師點評：教師對學(xué)生的反饋進行點評，鼓勵學(xué)生在課后繼續(xù)學(xué)習(xí)和實踐。拓展與延伸六、拓展與延伸

1.提供與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料：

-《Arduino編程入門指南》：介紹Arduino編程的基礎(chǔ)知識和常用庫函數(shù)，適合學(xué)生進一步學(xué)習(xí)編程技巧。

-《智能家居設(shè)計與實現(xiàn)》：探討智能家居系統(tǒng)的設(shè)計理念、技術(shù)實現(xiàn)和未來發(fā)展趨勢，拓寬學(xué)生對智能家居領(lǐng)域的認(rèn)識。

-《電路設(shè)計與實踐》：講解電路設(shè)計的基本原理和實際操作，幫助學(xué)生更好地理解電路知識在Arduino項目中的應(yīng)用。

-《開源硬件與物聯(lián)網(wǎng)》：介紹開源硬件的發(fā)展歷程、應(yīng)用領(lǐng)域和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，激發(fā)學(xué)生對相關(guān)領(lǐng)域的興趣。

2.鼓勵學(xué)生進行課后自主學(xué)習(xí)和探究：

-學(xué)生可以嘗試使用不同的遙控接收模塊和LED燈泡，探索不同的電路連接方式和編程技巧。

-鼓勵學(xué)生研究如何將遙控?zé)襞c其他智能家居設(shè)備（如空調(diào)、電視等）進行聯(lián)動，實現(xiàn)更加智能化的家居環(huán)境。

-引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注開源硬件和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的最新動態(tài)，了解相關(guān)技術(shù)的發(fā)展趨勢和應(yīng)用案例。

-鼓勵學(xué)生參與Arduino社區(qū)，與其他愛好者交流學(xué)習(xí)經(jīng)驗，共同探討創(chuàng)新項目。

-學(xué)生可以嘗試設(shè)計自己的智能家居項目，如智能照明系統(tǒng)、自動窗簾等，將所學(xué)知識應(yīng)用于實際項目中。

-通過閱讀拓展閱讀材料，學(xué)生可以深入了解Arduino編程、電路設(shè)計和智能家居領(lǐng)域的知識，提高自己的實踐能力和創(chuàng)新能力。

-學(xué)生可以嘗試使用Arduino與其他傳感器（如溫度傳感器、濕度傳感器等）結(jié)合，實現(xiàn)更加智能化的家居環(huán)境監(jiān)測和控制。

-鼓勵學(xué)生參加科技競賽或創(chuàng)新項目，將所學(xué)知識應(yīng)用于實際項目中，提升自己的綜合素質(zhì)和競爭力。

-學(xué)生可以嘗試使用Arduino與其他開源硬件平臺（如RaspberryPi、BeagleBoneBlack等）結(jié)合，探索更多可能的智能家居應(yīng)用場景。

-通過自主學(xué)習(xí)和探究，學(xué)生可以培養(yǎng)自己的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新思維和問題解決能力，為未來的學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。板書設(shè)計①本文重點知識點：

-Arduino開發(fā)板介紹

-遙控接收模塊功能

-LED燈泡電路連接

-Arduino編程基礎(chǔ)語法

-遙控?zé)艨刂七壿?/p>

②關(guān)鍵詞：

-開發(fā)板

-遙控模塊

-電路

-程序

-控制器

③重點句子：

-“Arduino開發(fā)板是開源硬件平臺，可以連接各種傳感器和執(zhí)行器?！?/p>

-“遙控接收模塊負(fù)責(zé)接收遙控信號，并將信號轉(zhuǎn)換為Arduino可識別的格式?！?/p>

-“LED燈泡通過電路連接到Arduino開發(fā)板，通過編程控制其亮滅。”

-“使用Arduino編程，可以實現(xiàn)對LED燈泡的遠程控制?！?/p>

-“掌握編程基礎(chǔ)，是制作遙控?zé)舻年P(guān)鍵。”反思改進措施反思改進措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.實踐導(dǎo)向：本節(jié)課注重實踐教學(xué)，通過讓學(xué)生親手操作，使抽象的編程知識變得具體和生動，提高了學(xué)生的動手能力和實際操作技能。

2.互動教學(xué)：課堂中采用小組討論和提問互動的方式，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了課堂參與度，使學(xué)生在交流中學(xué)習(xí)和成長。

反思改進措施（二）存在主要問題

1.教學(xué)組織：部分學(xué)生在實踐操作中遇到問題時，未能及時得到解答，影響了課堂進度。這表明在課堂組織上，需要更加細(xì)致地關(guān)注每個學(xué)生的需求。

2.教學(xué)方法：在講授新知識時，可能過于注重理論講解，而忽視了學(xué)生的接受程度。部分學(xué)生反映，理論部分較難理解，需要更多實際操作的機會。

3.教學(xué)評價：評價方式較為單一，主要依賴課堂表現(xiàn)和作業(yè)完成情況，未能全面評估學(xué)生的綜合能力。

反思改進措施（三）

1.提高課堂組織效率：在課堂中，我會更加注重學(xué)生的個體差異，為每個學(xué)生提供必要的幫助。同時，合理安排課堂時間，確保每個學(xué)生都有機會參與實踐操作。

2.調(diào)整教學(xué)方法：在講授新知識時，我會結(jié)合實際案例，通過演示、討論等方式，讓學(xué)生在輕松的氛圍中理解和掌握知識。此外，增加實際操作環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在實踐中鞏固所學(xué)。

3.豐富教學(xué)評價方式：將課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、小組合作能力、項目實踐成果等多方面納入評價體系，全面評估學(xué)生的綜合能力。同時，鼓勵學(xué)生自我評價和同伴評價，提高學(xué)生的自我反思能力。

4.加強校企合作：與企業(yè)合作，邀請專業(yè)人士來校進行講座和實踐活動，讓學(xué)生了解行業(yè)需求，為今后的職業(yè)發(fā)展做好準(zhǔn)備。

5.個性化輔導(dǎo)：針對學(xué)習(xí)困難的學(xué)生，提供個性化的輔導(dǎo)，幫助他們克服學(xué)習(xí)障礙，提高學(xué)習(xí)效果。

6.創(chuàng)新課程設(shè)置：結(jié)合市場需求和行業(yè)發(fā)展趨勢，調(diào)整課程設(shè)置，引入新的教學(xué)內(nèi)容和項目，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力。

7.加強師資培訓(xùn)：提升自身教學(xué)水平，不斷學(xué)習(xí)新的教育理念和方法，為學(xué)生提供更優(yōu)質(zhì)的教育資源。典型例題講解例題1：

編寫Arduino代碼，實現(xiàn)當(dāng)檢測到環(huán)境光線低于設(shè)定閾值時，LED燈自動點亮。

```cpp

//定義LED燈連接的引腳

constintledPin=13;

//定義光線傳感器連接的引腳

constintlightSensorPin=A0;

//定義光線閾值

constintthreshold=300;

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);//設(shè)置LED燈引腳為輸出模式

pinMode(lightSensorPin,INPUT);//設(shè)置光線傳感器引腳為輸入模式

Serial.begin(9600);//初始化串口通信

}

voidloop(){

intsensorValue=analogRead(lightSensorPin);//讀取光線傳感器的值

if(sensorValue<threshold){

digitalWrite(ledPin,HIGH);//如果光線低于閾值，點亮LED燈

}else{

digitalWrite(ledPin,LOW);//否則關(guān)閉LED燈

}

Serial.print("Lightsensorvalue:");

Serial.println(sensorValue);//打印光線傳感器的值

delay(1000);//等待1秒

}

```

例題2：

編寫Arduino代碼，實現(xiàn)通過手機APP發(fā)送指令控制LED燈的開關(guān)。

```cpp

//定義LED燈連接的引腳

constintledPin=13;

//定義藍牙模塊的RX和TX引腳

constintbtRX=10;

constintbtTX=11;

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);//設(shè)置LED燈引腳為輸出模式

Serial.begin(9600);//初始化串口通信

Serial1.begin(9600);//初始化藍牙通信

pinMode(btRX,INPUT);

pinMode(btTX,OUTPUT);

}

voidloop(){

if(Serial1.available()){

charreceived=Serial1.read();//讀取藍牙接收到的數(shù)據(jù)

if(received=='1'){

digitalWrite(ledPin,HIGH);//如果收到指令'1'，點亮LED燈

}elseif(received=='0'){

digitalWrite(ledPin,LOW);//如果收到指令'0'，關(guān)閉LED燈

}

}

}

```

例題3：

編寫Arduino代碼，實現(xiàn)使用超聲波傳感器檢測距離，并根據(jù)距離控制LED燈的亮度。

```cpp

//定義LED燈連接的引腳

constintledPin=13;

//定義超聲波傳感器連接的引腳

constinttrigPin=9;

constintechoPin=8;

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);//設(shè)置LED燈引腳為輸出模式

pinMode(trigPin,OUTPUT);//設(shè)置超聲波傳感器觸發(fā)引腳為輸出模式

pinMode(echoPin,INPUT);//設(shè)置超聲波傳感器接收引腳為輸入模式

Serial.begin(9600);//初始化串口通信

}

voidloop(){

longduration;

intdistance;

digitalWrite(trigPin,LOW);

delayMicroseconds(2);

digitalWrite(trigPin,HIGH);

delayMicroseconds(10);

digitalWrite(trigPin,LOW);

duration=pulseIn(echoPin,HIGH);

distance=duration*0.034/2;//計算距離

analogWrite(ledPin,map(distance,0,200,255,0));//根據(jù)距離調(diào)整LED燈亮度

Serial.print("Distance:");

Serial.println(distance);

delay(100);

}

```

例題4：

編寫Arduino代碼，實現(xiàn)使用溫濕度傳感器檢測環(huán)境溫濕度，并在LCD顯示屏上顯示。

```cpp

//定義LCD顯示屏的引腳

constintrs=12,en=11,d4=5,d5=4,d6=3,d7=2;

LiquidCrystallcd(rs,en,d4,d5,d6,d7);

//定義溫濕度傳感器連接的引腳

constinttempHumPin=A1;

voidsetup(){

lcd.begin(16,2);//初始化LCD顯示屏

Serial.begin(9600);//初始化串口通信

pinMode(tempHumPin,INPUT);//設(shè)置溫濕度傳感器引腳為輸入模式

}

voidloop(){

inttempHumValue=analogRead(tempHumPin);//讀取溫濕度傳感器的值

inttemp=(tempHumValue*500)/1023;//計算溫度值

inthumidity=(tempHumValue*100)/1023;//計算濕度值

lcd.clear();//清除LCD顯示屏

lcd.print("Temp:");//顯示溫度

lcd.print(temp);

lcd.print("C");

lcd.setCursor(0,1);//移動到第二行

lcd.print("Hum:");//顯示濕度

lcd.print(humidity);

lcd.print("%");

delay(2000);//等待2秒

}

```

例題5：

編寫Arduino代碼，實現(xiàn)使用GPS模塊獲取當(dāng)前位置信息，并在LCD顯示屏上顯示。

```cpp

//定義LCD顯示屏的引腳

constintrs=12,en=11,d4=5,d5=4,d6=3,d7=2;

LiquidCrystallcd(rs,en,d4,d5,d6,d7);

//定義GPS模塊連接的引腳

constintgpsRX=10;

constintgpsTX=11;

voidsetup(){

lcd.begin(16,2);//初始化LCD顯示屏

Serial.begin(9600);//初始化串口通信

Serial1.begin(9600);//初始化GPS模塊通信

pinMode(gpsRX,INPUT);

pinMode(gpsTX,OUTPUT);

}

voidloop(){

if(Serial1.available()){

StringgpsData=Serial1.readString();//讀取GPS模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)

//解析GPS數(shù)據(jù)，提取經(jīng)緯度等信息

//此處省略具體解析代碼

lcd.clear();//清除LCD顯示屏

lcd.print("Lat:");//顯示緯度

lcd.print(latitude);

lcd.print("");

lcd.print("Long:");//顯示經(jīng)度

lcd.print(longitude);

delay(2000);//等待2秒

}

}

```課堂1.課堂評價：

課堂評價是教學(xué)過程中不可或缺的一環(huán)，它有助于教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時發(fā)現(xiàn)問題并進行解決。以下是我對課堂評價的具體實施方法：

（1）提問評價：在課堂教學(xué)中，通過提問的方式檢驗學(xué)生對知識的掌握程度。