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视频标签：算法与程序设计,开源硬件的,互动编程
所属栏目：信息技术优质课视频
视频课题：高中信息技术教科版《算法与程序设计》选修一《基于开源硬件的互动编程》湖北
教学设计、课堂实录及教案：高中信息技术教科版《算法与程序设计》选修一《基于开源硬件的互动编程》湖北省 - 宜昌
《基于开源硬件的互动编程》教学设计
一、教学内容分析
近年来，基于开源硬件的互动程序设计受到越来越多的教育专家、学者的青睐，与传统程序设计相比，学生也更喜欢这种基于图形化的、动手动脑相结合的程序设计。在初中和小学此类程序教学设计已在开展和推广，但高中阶段的信息技术学科由于各种原因，涉及的并不多。教科2003课标版信息技术教材《程序与算法设计》第一章第三节是《初试身手，体验编程》，旨在让学生初步体验编程的乐趣，领会算法和程序设计在解决问题中的作用和地位。在2017年版《普通高中信息技术课程标准》中《选择性必修课程》的模块6为《开源硬件项目设计》，在本模块的学习内容要求方面，指出要基于实例分析，认识开源硬件，并能够利用开源硬件的设计工具或编程语言，实现信息技术创新。本课正是基于新旧课标，并结合信息技术课程中学生的实际学习情况设计的一节基于开源硬件的互动编程课程。 二、学情分析
高中生对新鲜事物保持着强烈的好奇心，愿意去探究发现新事物，他们的学习动机更多的来源于内部学习动机，对学习内容本身感兴趣才会有持久的学习动力。高中信息技术课是学生比较感兴趣的学科，但通常学生只会注重玩而忽视学，多数学生也缺乏很好的自控能力。同时大部分学生对程序设计有一定的了解，但并未实际接触程序设计。同时，谈到传统的代码程序设计学习，诸多同学都存在着一定的困难和畏难情绪。 三、教学目标
【知识与技能】
1.学生初步了解arduino开源硬件和mixly图形化编程软件。 2.学生初步体验基于开源硬件的互动编程
3.学生能够利用程序设计思维，编程实现解决问题。 【过程与方法】
1. 学生经历分析问题、解决问题的思维过程，并能将其转化为程序设计思维。
2. 通过合作探究解决问题，提升学生的动手能力和创新能力。 【情感态度与价值观】
1.体验开源硬件和开源软件结合的互动编程的乐趣。
2.培养学生勇于提出问题、解决问题的探究精神，激发学生的创新兴趣。 四、教学重难点
【教学重点】
1.体验并感知基于开源硬件的互动编程。
2.学生能够掌握基本的程序设计思维，并能利用程序设计思维，编程解决实际问题。
【教学难点】
1. 利用程序设计思维，编程实现解决问题。
2. 发挥创新意识，能有意识的将所学知识迁移到实际生活中去解决问题。 五、教学方法
本课主要采用了讲授法、自主学习法、合作探究法和任务驱动法。 六、教学过程
教学内容 教师活动
学生活动 设计意图 游戏激趣，导入新课
1.游戏导入，激发学习兴趣 教师提前准备好基于开源硬件和程序设计而制作的游戏。介绍游戏玩法，组织学生玩游戏。以30秒时间
为现，看谁的反应快。
2.引出课题
师提问：同学们，刚刚的反应测试游戏由两个重要的部分组成，一个就是我们手中的这块实验箱，通过操作上面的各种按钮来完成游戏，那另外一个重要部分是什么？引导学生回答程序设计，进而引出通过软件编程控制硬件执行相应的指令操作，即基于开源硬件的互动编程课程。
明确游戏玩法，准备玩游戏。 动手玩游戏，比比谁的反应能力最快。
学生结合玩游戏
的感受，思考回答问题，体会软件与硬件结合产生游戏效果。 激发学习兴趣，初步感知软件与硬件结合的
互动编程。
引导学生体
会软件编程与硬件结合，实现游戏效果，引出课
题：基于开源硬件的互动编程。
任务探究，习得新知
1.介绍开源硬件学习工具和开源编程软件
2.1开源硬件Arduino介绍
Arduino开源硬件平台，上面集成了各种电子元件和传感器，利用这些传感器和电子元件再加上有创意的程序设计，我们就可以做出许多有趣的实验。
更多关于开源硬件的知识同学们课后可参看学习资料1以及提供的相应的学习网站。
2.2图形化编程软件mixly介绍
观察实验工具箱，初步认识学习工具——开源硬件Arduino板。
认识开源硬件学习工具，为
后面学习做准备初步认识配套编程软件mixly。
学生观看微课视频《点亮小灯》， 并动手完成点亮小灯。
学生根据之前的程序编写以及小灯
点亮效果，进一步认识图形化编程，以及基于开源硬件的互动编程。
学生根据对程序语句的理解，回答问题。
学生在教师的引导下，先分析任务，然后分析如何设计
程序后，动手探究解决问题：尝试利用按钮点亮小灯。
学生任务完成
初步认识图形化编程软件，为后面学习做准备。
通过观看微课视频，自学点
亮实验箱上的LED灯，对软件编程和硬件结合有初步的体验。 任务一程序
语句较为简单，学生可望“图”生“意”，学生容易上手，直观体验，同时减轻学生对学习全新知识的为难心
理，增强学习自信心。
增加任务难度，进一步体验利用程序设计驱
动硬件执行相应的指令操作的互动编程，掌握基础程序设计思
编程实现。 4.1任务分析
学生结合生活实际，同桌之间交流讨论，楼道间的智能感应灯的工作模式是怎样的？
4.2 程序设计分析
结合之前学生的任务分析，请学生 思考该怎样进行程序设计。将解决问题的方法，转化为程序设计思维。
（重点知识：条件判断，逻辑且和逻辑赋值比较）。
（注意：给学生演示如何在图形化软件中找到逻辑且和逻辑赋值比较模块）
4.3完成任务的准备知识介绍
介绍声音、人体红外以及光线传感器
的返回值，作为学生程序设计的前提
知识。
4.4 学生动手操作，编程完成任务三，
教师巡视指导，给予有困难的学生指
导。
5.知识迁移，提出探究问题
经过前面的分析问题、解决问题
过程，提问：利用实验箱，还可以模
拟编程实现生活中哪些常见的事物现象或者工作模式？请你提出可供探究的任务课题。
（提示：噪声检测仪、高温预警器、温度计等等都可作为课后探究的任务。）
后，演示实验现象。
学生同桌之间，
交流讨论楼道间智能感应灯的工作模式，以及利用实验箱解决问题的方案设计。讨论之后任务分析结果。
学生根据前期
的程序设计，动手编程，操作实现，解决问题。
学生结合生活
实际思考，发挥创新精神，将知识迁移到实际生活中，提出可供课后研究的任务课题。
维：条件判断。
结合学生的生活实际，提出问题，让学生思考探究解决问题的方法。体会到
知识与实际生活的息息相关。
培养学生利用程序设计思维解决问题。进一步体验基于开源硬件的互动编程。
培养学生的
知识迁移能力和创新意识。通过刚刚的互动编程，你有哪些感受和收获?
2.给学生分享利用开源硬件和程序设计制作的创客作品视频。激励学生在今后的生活总去发挥自己的聪明才智和创新精神制作类似的发明创造。
学生结合所学知识，谈谈这节课的感受和收获。
学生观看基于开源硬件和程序设计制作的创客作品
视频。
对知识进行
回顾和总结。
开拓学生的眼界，升华学生的情感认识，体验到学以致用。
七、教学反思
相对于传统信息技术课程，这是一节教学内容较为新颖的课，三个学习任务层层递进，由易到难，课堂中学生动脑与动手相结合，学习兴趣非常浓厚，课堂参与度很高。学生在谈及收获和体会时，也明确表示，这种形式的编程课有趣且简单，是一节很好的编程体验课。但也正是由于是全新的内容，课程容量大，学生首先要认识开源硬件和图形化编程软件，再此基础上利用程序设计思维去编程解决问题。部分学生不能在较短的时间内掌握图形化编程软件的使用。另外，在程序设计过程中存在着考虑问题不周，思维过程混乱的情况。相信在后续进一步学习中，学生会逐渐适应新的学习软件，并逐步锻炼、提升解决问题的能力。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
