-
基于
arduino
的信息的编程加工教学设计
一、概述
本节课选自《信息技术基础》
(教育科学出版社)第三章第二节:信息的编程加工,一课
时。学生在第二章学习了获取
信息的一般过程以及因特网信息获取之后,顺理成章的进入了
第三章信息加工,第三章第
一节讲述了信息加工的一般过程,本节将承接上一节提出的信息
加工三种类型中的自动化
编程加工,通过对编程过程的体验,让学生了解编程加工的内在机
制及计算机编程解决问
题的方法和步骤。让学生对计算机编程产生兴趣。而且第三章第三节
内容为智能化信息加
工,本节创设的
arduino
环境可以继续让学生体验简单的
传感器及机器
人应用。
二、教学目标分析
1.
知识与技能
(
1
)了解
arduino
的编程环境。
(
2
)初识
c
程序代码。
(
3
)了解循环语句的含义及执行过程。
2.
过程与方法
(
1
)体验编程解决实际问题的一般过程。
(
2
)认识算法的重要性。
3.
情感态度与价值观
(
1
)感受利用计算机解决问题的独特魅力;
(
2
)初识编程,让学生体会到“计算机编程,我也行”的感觉,培养学生的学习兴趣和
进一
步学习编程加工的信心。
三、教学重点及难点
1.
教学重点
(
1
)体验计算机编程加工的一般过程;
(
2
)理解算法的重要作用。
2.
教学难点
(
1
)理解用算法描述实际问题在计算机中的解决方案;
(
2
)理解人的设计在计算机工作中发挥的作用。
四、学情分析
本节课处于必修模块《信息技术基础》的第三章,按我
校的教学情况属于高一上学期的
内容,教学对象为高一学生。他们虽然在初中阶段学习了
信息技术,具备了一定的计算机操
作基础,能进行
word
p>
文字处理、
powerpoint
演示文稿
的制作,
excel
电子表格软件的操作,
也具备了一定的网络知识,但是对大多数学生来说本节课是他们第一次面对计算机程序的编
< br>写。学生对编程加工是充满了神秘感和期待的,所以本节课我用和现实生活比较接近的案例
激发学生的学习兴趣,通过分析代码引导学生进行思考,了解计算机工作机制,培养学生学
习兴趣,为选修模块《算法与程序设计》作铺垫。
五、教学策略选择与设计
本节课采用建构主义教学模式下的抛锚式教学方法。以
生活中的霓虹灯视频导入,提出
问题:霓虹灯是怎么实现的,可以用人工方式控制么?引
出主题:编程序控制
led
的亮灭,
让
学生带着问题开始本课的学习。通过分析代码的功能,修改关键的
for
?
next
代码形成不
同的<
/p>
led
亮灭式样等活动,是学生体验编程解决实际问题的全过程,
在体验的基础上,构建
自己的知识体系,了解计算机编程解决问题的远离,理解算法的重
要作用,领会计算机解决
问题的独特魅力。部分学有余力的学生可以对本程序进一步修改
,形成复杂的
led
动画。
六、教学资源与工具设计
(
1
)多媒体教学网络教室,
arduino
开发板以及相应的电路
(
arduino
开发板与计算机
的连
接事先设置好,相应的
led
电路连好)
,网络教室软件。
(
2
)源程序代码文本文件。
(
3
)霓虹灯视频、
2009
年国庆天安门广场光立方视频、
arduino
控制的光立方视频。
七、教学过程
1.
导入课题
展示霓虹灯视频、
2009<
/p>
年国庆天安门广场光立方视频、
arduino
< br>控制的光立方视频。提
出问题:视频里的霓虹灯、
led
光立方是怎么进行控制形成复杂的图案的?使用计算机编写
程序
进行控制,导入课题:
“光与暗的魅力——信息的编
程加工”
。
2.
自主学习
(
1
)
教师示范利用
arduino
编程控
制
led
的过程,
讲解注意事项,
p>
初识
c
语言,
讲解
使
led
逐个亮起的
for
循环语句,简单告诉学生通过
upload
按钮将
程序传到
arduino
开发板,
指出
注意事项。
(
2
)学生自主完成任务
1
:修改部分代码,观察
< br>led
的亮灭变化,总结语句功能。
(
3
)
教师分析代码功能,
帮助学生理解代码;
教师展示将
for
循环的初始值和终止条件
改变让大家观察结果,进一步帮助学生理解代码。
(
4
)
学生自主完成任务
2
:
在同一程序段中加入另外一段程序形成另外的
led
亮灭效果,
进一步体验编程加工的魅力。
3.
合作探究
提出问题:大家还能想出基于
6
个
led
的其他动画样式么?想一想
,做一做。
4.
拓展提升
演示多样化的
led
动画。
5.
总结反思
(
1
)计算机编程加工的独特魅力。
(
2
)计算机编程解决问题的一般步骤。
(
3
)算法的概念及其重要作用。
八、教学评价
本课教学旨在培养学生对编程加工的兴趣,
了解编程加工的一般过程和算法的相关知识,
并不是专门介绍编程的《算法
与程序设计》选修模块,评价学生学习成果主要看学生是否能
修改好程序并运行,口头评
价为主。
九、教学反思
本节课采用建构主义模式的抛锚式方法组织教学,让学
生通过实际体验主动形成自己的
知识结构。教学以学生体验计算机编程解决问题的过程和
理解算法的重要性为主,应让学生
明白程序设计语言仅是工具,因此不过分强调编程环境
的
使用,利用提前准备好的程序代码等资料作为学生的学
习支架,可以更好的突出重点,
同时也锻炼学生自主学习的能力,激发学生进一步学习程
序设计的热情。篇二:
arduino
教
案
创意
led
创意
led
附录:
1.
基础任务:
(
1
)手势从左到右,点亮
led
(
2
)手势从左到右,
led
点亮;手势从右到左
< br>led
熄灭:
2.
提
高
任
务
(
优
化
程
序
,
解<
/p>
决
同
时
检
测
到
手
时
led
闪
烁
现
象
)
:
篇三:
《基于
arduino
的二进制编码体验》
教学设计
《基于
arduino
的二进制编码体验》
教学设计
作者:万春彬
来源:
《中国信息技术教育》
2014
年第
15
期
●
教学内容分析
二进制的概念对于中学生来说还是比较难掌握的一个知
识点,以前我在该模块的教学中
主要采取的是理论讲解法,学生会觉得比较枯燥,难以理
解。此前,我刚给高二年级的学生
开过一期《
arduino<
/p>
趣味编程与电子制作》校本选修课,所以在高一《信息技术基础》课程
该模块的教学设计上,自然而然地想到了将二者在某些内容上进行结合,用生动有趣的实验
< br>辅助教学以提高教学效率。
本节课选取《信息技术基础》
(浙江教育出版社)第一章第二节《信息的编码》的部分内
容,同时整合了第三章第四节
《信息编程加工》中的部分内容。本节创设的
arduino
环
境可
以帮助学生掌握二进制编码的概念,将二进制计数器变为现实,同时使其对计算机编
程产生
兴趣。
●
学情分析
按学校的教学安排,教学对象为高一学生。他们经过初
中信息技术课程的学习,掌握了
计算机的基础操作,具备了一定的网络知识。但是对大多
数学生来说,这是他们第一次编写
计算机程序。学生对编程加工往往充满了期待,但是面
对由数字、符号组成的程序,他们又
有畏难情绪,
还可能觉得枯
燥。
所以本节课我用看得见、
摸得着的软硬件相结合的实验任务
,
通过分析代码引导学生进行思考,了解计算机的工作机制,培养学生的学习兴趣。
p>
●
教学目标
知识与技能目标:了解
ard
uino
的编程环境,初识
c
程序代码
;了解二进制编码的概念
和二进制计数系统的特点。
过程与方法目标:体验二进制编码的一般过程;引领学
习与自主学习相结合。
情感态度与价值观目标:通过信息的二进制编码与二进
制计数的学习讲解,进一步学习
计算机原理,不断探究新知,了解科技新领域;培养自主
探索、协作研究的精神,鼓励善于
发现问题、
提出问题,
并分析、
解决问题;
初识编程,
感受利用计算机解决问题的独特魅力,
培养学习兴趣。
●
教学重点及难点
教学重点:体验二进制编码的一般过程;理解二进制计
数的方法。
教学难点:理解二进制计数的方法。
●
教学资源与工具
多媒体教学网络教室,
ard
uino
开发板以及相应的电路元器件;部分源程序代码文件;
arduino
控制的光立方展示作品。
●
教学过程
1.
创设情境,导入课题
教师首先将在高二校本选修课《
arduino
趣味编程及电子制作》课上制作过的一个
4<
/p>
×
4
×
4
矩阵
led
光立方作品展示给学生,他们一下
子就被这个炫彩的光立方吸引了,激发了进
一步学习的兴趣。教师顺势提出本课问题:这
个光立方是被谁控制的呢?它是怎样形成复杂
的图案的?大家想不想做出自己的炫彩矩阵
效果灯呢?教师发出邀请:那就让我们一起从
arduino
控
制
led
小灯开始吧。
导入课题:揭开光立方的秘密——基于
arduino
的二进制信息编码体验。
o
控制
led
小灯初体验
本体验任务的目标是让学生了解并掌握利用
arduino
编程控制
led
< br>灯的过程(如下页表
1
)
,各项难度指标都属于入
门级,一般学生都可以完成。
教师首先讲解使用到的硬件及其连接方法,然后示范利
用
arduino
编程控制
led
p>
灯的过
程,说明注意事项。在互动体验学习环节中,教师和学生一起
连接好电路,一起解读相应的
代码,并告诉学生打开或关闭
le
d
灯的命令。学生可以自行修改代码,选择打开或者关闭,
然后
编译代码并上传到
arduino
开发板,
就可以让程序控制小灯了,
同时提示学生观察结果。
教师巧妙设计、分解任务单,从小的、简单的任务开始,显性任务虽然只是简单地记录了
小
灯的状态,但却为编码概念的提出作了铺垫。图
1
为连接电路图及主要程序代码。
3.
自主学习:控制两个
le
d
灯
教师抛出问题:用一个
led
灯能实现光立方吗?这个问题的答案显然是否定的。教师继
续抛
出问题:那要不要再增加一个
led
灯,并实现对两个
led
灯的控制(如表
2
)?教师分
发新的任务单和实验材料,一个电阻、一个
led
灯以及连接用的导线。图
2
为连接电路
图及
主要程序代码。
学生在任务一的硬件电路基础上,增加两个新的元器件
的难度系数也是适中的,最终轻
松地完成了电路的调整。
教师让
学生自主学习修改任务一中的程序,
使两个
led
灯亮或者灭,
并记录自己的两个
led
灯的状态。
教师通过电子教室回收并展示学生的任务单。有的学生
用中文亮、灭描述,有的学生用
英文
on
、
off
描述,有的用数字
1
、
0
描述,这些正是教师预设想要的结果,为
讲解编码的概
念埋下了伏笔。
教师指出学生的描述都是正确的,
对状态用不同的形式进行记录的过程就是编码的过程。
教师引出本节课的一个重要概
念:从一种形式或格式转换为另一种形式就是编码。编码就是
用预先规定的方法将文字、
数字或其他对象编成数码,或将信息、数据转换成规定的电脉冲
信号。
< br>
虽然每个人对于每个灯的状态的描述用到了不同的语言
或形式,但每个人都是只有两种
情况,这和二进制只有两个基本数字是一致的,所以学生
进行的编码过程也可以称为是二进
制形式的编码。
数字化编码,为了统一编码结果的形式,方便交流,对
于每一个
led
灯,灭的状态用数
字<
/p>
0
表示,亮的状态用
1
< br>表示。请学生修改自己的任务单,把结果数字化表示。引出本节课
的第二个重要概
念:用数字
0
和
1
表示的编码就是二进制编码。同时指出,数字系统中常用
的编码有两类,一类是二进
制编码,另一类是十进制编码。
再次回收数字化后的编码结果,并和学生一起进行结果
的汇总,将数字化后的编码写在
黑板上,最后发现只有
4
个不同的记录。抛出问题:控制两个
led
灯
,还有没有其他的不同
状态?经过大家的讨论和验证,
得出了一
致的结论,
两个
led
灯的亮灭状态一
共有
4
种:
00
、
01
、
10
、
11
。
4.
轻松升级:控制三个
le
d
灯
看似简单而重复的任务升级,但是其作用和意义都是巨
大的。教师设计这一系列任务的
过程中,始终坚持循序渐进,逐步深入,最终达到其义自
见的目标(如表
3
)
。
p>
至此,学生们已经从现象中很好地掌握了二进制编码的意义与具体实现方式。本节课另
外一个重要的教学内容是二进制计数。之前发给学生的任务二、三表格的最后都预留了一个
p>
空列。此时,可以让学生一起在最后一列的表头写上计数,然后请他们将前面的编码状态进<
/p>
行计数的编号。
例如,
在任务二中,
依次将
“
00
,
01
,
10
,
11
”
这
4
个状态的计数值填写为
0
、
1
、
2
、
3
,
并简单解析十进制计数值的增长与对应的二进制编码增长的
对应关系。任务三的计数要复杂
一些,教师作为课程的设计者,在这个环节要有意识地引
领学生进行思考,并对学生的操作
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