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(jì)學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級(jí)授課地點(diǎn)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)簦ㄓ布B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(shí)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(shí)相關(guān)聯(lián)，學(xué)生需掌握Arduino的基本語(yǔ)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(duì)的是高中一年級(jí)學(xué)生，他們?cè)谶M(jìn)入信息技術(shù)課程之前，已經(jīng)具備了一定的計(jì)算機(jī)操作基礎(chǔ)，但對(duì)于Arduino開源硬件的了解和應(yīng)用還處于初級(jí)階段。在知識(shí)層面上，學(xué)生對(duì)基本的電路原理和編程語(yǔ)言有一定的認(rèn)識(shí)，但在實(shí)際操作中可能缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。能力方面，學(xué)生的動(dòng)手能力、問(wèn)題解決能力和創(chuàng)新思維有待提高。素質(zhì)上，學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通能力需要加強(qiáng)。

在行為習(xí)慣上，部分學(xué)生可能存在依賴性強(qiáng)、缺乏獨(dú)立思考的習(xí)慣，這可能會(huì)影響他們?cè)谥谱鬟b控?zé)暨^(guò)程中的獨(dú)立操作和問(wèn)題解決。對(duì)課程學(xué)習(xí)的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.知識(shí)儲(chǔ)備：學(xué)生需要將之前學(xué)到的電路知識(shí)和編程知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中，這有助于加深對(duì)理論知識(shí)的理解和記憶。

2.技能提升：通過(guò)實(shí)際操作，學(xué)生的動(dòng)手能力、編程能力和電路設(shè)計(jì)能力將得到鍛煉和提高。

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

4.團(tuán)隊(duì)合作：學(xué)生在小組合作中，需要學(xué)會(huì)溝通、協(xié)調(diào)和分工，這對(duì)他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力是一個(gè)很好的鍛煉。

總體來(lái)說(shuō)，學(xué)生在知識(shí)、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(shí)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(tái)：

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

3.信息化資源：

-Arduino編程手冊(cè)

-電路圖設(shè)計(jì)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(shí)物展示

-小組討論

-案例分析

-學(xué)生實(shí)踐操作教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）

1.創(chuàng)設(shè)情境：通過(guò)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(wèn)題：引導(dǎo)學(xué)生思考，如果家中燈光可以通過(guò)手機(jī)遠(yuǎn)程控制，生活會(huì)有哪些改變？

3.學(xué)生討論：分組討論，分享對(duì)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(yǔ)法和遙控?zé)舻目刂七壿?，通過(guò)代碼示例展示如何實(shí)現(xiàn)燈光的遠(yuǎn)程控制。

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

4.實(shí)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(yùn)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(shí)，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(guò)程中遇到的問(wèn)題。

3.小組展示：每組選派代表展示練習(xí)成果，其他組進(jìn)行評(píng)價(jià)和提問(wèn)。

課堂提問(wèn)（5分鐘）

1.教師提問(wèn)：針對(duì)遙控?zé)舻闹谱鬟^(guò)程，提出幾個(gè)問(wèn)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(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)回答問(wèn)題。

3.教師點(diǎn)評(píng)：教師對(duì)學(xué)生的回答進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，指出優(yōu)點(diǎn)和不足。

師生互動(dòng)環(huán)節(jié)（5分鐘）

1.創(chuàng)新設(shè)計(jì)：教師引導(dǎo)學(xué)生思考，如何設(shè)計(jì)一個(gè)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(jì)方案。

3.教師點(diǎn)評(píng)：教師對(duì)各組的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，鼓勵(lì)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(xiàng)目總結(jié)：引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)本節(jié)課所學(xué)知識(shí)，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)協(xié)作、創(chuàng)新思維和問(wèn)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(jì)一個(gè)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(duì)拓展任務(wù)的看法和計(jì)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(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

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

3.教師點(diǎn)評(píng)：教師對(duì)學(xué)生的反饋進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，鼓勵(lì)學(xué)生在課后繼續(xù)學(xué)習(xí)和實(shí)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(shí)和常用庫(kù)函數(shù)，適合學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)編程技巧。

-《智能家居設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》：探討智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念、技術(shù)實(shí)現(xiàn)和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，拓寬學(xué)生對(duì)智能家居領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)。

-《電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐》：講解電路設(shè)計(jì)的基本原理和實(shí)際操作，幫助學(xué)生更好地理解電路知識(shí)在Arduino項(xiàng)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(duì)相關(guān)領(lǐng)域的興趣。

2.鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)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(lì)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(jìn)行聯(lián)動(dòng)，實(shí)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(dòng)態(tài)，了解相關(guān)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用案例。

-鼓勵(lì)學(xué)生參與Arduino社區(qū)，與其他愛(ài)好者交流學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，共同探討創(chuàng)新項(xiàng)目。

-學(xué)生可以嘗試設(shè)計(jì)自己的智能家居項(xiàng)目，如智能照明系統(tǒng)、自動(dòng)窗簾等，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中。

-通過(guò)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(jì)和智能家居領(lǐng)域的知識(shí)，提高自己的實(shí)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(shí)現(xiàn)更加智能化的家居環(huán)境監(jiān)測(cè)和控制。

-鼓勵(lì)學(xué)生參加科技競(jìng)賽或創(chuàng)新項(xiàng)目，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中，提升自己的綜合素質(zhì)和競(jìng)爭(zhēng)力。

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

-通過(guò)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(wèn)題解決能力，為未來(lái)的學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。板書設(shè)計(jì)①本文重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：

-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(yǔ)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(diǎn)句子：

-“Arduino開發(fā)板是開源硬件平臺(tái)，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(hào)，并將信號(hào)轉(zhuǎn)換為Arduino可識(shí)別的格式?！?/p>

-“LED燈泡通過(guò)電路連接到Arduino開發(fā)板，通過(guò)編程控制其亮滅?！?/p>

-“使用Arduino編程，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈泡的遠(yuǎn)程控制。”

-“掌握編程基礎(chǔ)，是制作遙控?zé)舻年P(guān)鍵?！狈此几倪M(jìn)措施反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

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

2.互動(dòng)教學(xué)：課堂中采用小組討論和提問(wèn)互動(dòng)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(zhǎng)。

反思改進(jìn)措施（二）存在主要問(wèn)題

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

2.教學(xué)方法：在講授新知識(shí)時(shí)，可能過(guò)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(shí)際操作的機(jī)會(huì)。

3.教學(xué)評(píng)價(jià)：評(píng)價(jià)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(píng)估學(xué)生的綜合能力。

反思改進(jìn)措施（三）

1.提高課堂組織效率：在課堂中，我會(huì)更加注重學(xué)生的個(gè)體差異，為每個(gè)學(xué)生提供必要的幫助。同時(shí)，合理安排課堂時(shí)間，確保每個(gè)學(xué)生都有機(jī)會(huì)參與實(shí)踐操作。

2.調(diào)整教學(xué)方法：在講授新知識(shí)時(shí)，我會(huì)結(jié)合實(shí)際案例，通過(guò)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(shí)。此外，增加實(shí)際操作環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在實(shí)踐中鞏固所學(xué)。

3.豐富教學(xué)評(píng)價(jià)方式：將課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、小組合作能力、項(xiàng)目實(shí)踐成果等多方面納入評(píng)價(jià)體系，全面評(píng)估學(xué)生的綜合能力。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生自我評(píng)價(jià)和同伴評(píng)價(jià)，提高學(xué)生的自我反思能力。

4.加強(qiáng)校企合作：與企業(yè)合作，邀請(qǐng)專業(yè)人士來(lái)校進(jìn)行講座和實(shí)踐活動(dòng)，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(gè)性化輔導(dǎo)：針對(duì)學(xué)習(xí)困難的學(xué)生，提供個(gè)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(chǎng)需求和行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，調(diào)整課程設(shè)置，引入新的教學(xué)內(nèi)容和項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力。

7.加強(qiáng)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(shí)現(xiàn)當(dāng)檢測(cè)到環(huán)境光線低于設(shè)定閾值時(shí)，LED燈自動(dòng)點(diǎn)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(diǎn)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(shí)現(xiàn)通過(guò)手機(jī)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(lán)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(lán)牙通信

pinMode(btRX,INPUT);

pinMode(btTX,OUTPUT);

}

voidloop(){

if(Serial1.available()){

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

if(received=='1'){

digitalWrite(ledPin,HIGH);//如果收到指令'1'，點(diǎn)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(shí)現(xiàn)使用超聲波傳感器檢測(cè)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(jì)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(shí)現(xiàn)使用溫濕度傳感器檢測(cè)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(jì)算溫度值

inthumidity=(tempHumValue*100)/1023;//計(jì)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(dòng)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(shí)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(píng)價(jià)：

課堂評(píng)價(jià)是教學(xué)過(guò)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(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行解決。以下是我對(duì)課堂評(píng)價(jià)的具體實(shí)施方法：

（1）提問(wèn)評(píng)價(jià)：在課堂教學(xué)中，通過(guò)提問(wèn)的方式檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。