教案6-1：Arduino互動設計基礎（4學時）一、教學分析學情分析知識基礎能力水平素養(yǎng)水平整體分析根據(jù)上次課學習，學生對processing的了解為：1.processing的基礎應用2.Processing的綜合應用學生完成了processing基礎知識和Processing的綜合應用所有知識學習以及Processing的音視頻處理后，就可以進一步學習Arduino互動設計基礎。根據(jù)上次課學生的學習情況：1.學生清楚Processing基礎語法2.學生能夠用Processing繪圖函數(shù)繪制基礎圖形3.學生能夠創(chuàng)建數(shù)組，定義數(shù)組以及用圖形的方式顯示數(shù)組數(shù)據(jù)4.學生能夠用數(shù)組的方式管理圖片并制動圖片動態(tài)顯示效果5.學生能使用鍵盤和鼠標實現(xiàn)交互設計6.學生能處理和播放控制視頻、風格化視頻和人臉識別以及人臉追蹤和播放處理音頻基于計算機視覺技術，Processing開發(fā)一個交互式藝術裝置，當觀眾靠近裝置時，裝置能夠識別觀眾的動作并做出相應的藝術效果反饋，如光影變化、音樂節(jié)奏變化等，培養(yǎng)學生的交互設計能力。提升學生藝術審美與科技素養(yǎng)，使其在創(chuàng)作時能巧妙融合科技與藝術，打造兼具美感與科技感的作品。根據(jù)課堂學生討論情況：學生能積極思考，善于提問，對外部庫文件和視頻的播放與控制學會思考分析，可以正確調用庫文件、播放、處理視頻以及人臉識別和人臉追蹤以及音頻處理。教學實施策略課前知識點小測：所有學習過的processing基礎應用、processing綜合應用以及音視頻的處理演示Arduino制作聲光電互動藝術設計的作品用實訓套件練習物理元器件的組裝。二、教學內容教學目標知識目標了解Arduino微控制器、不同傳感器和執(zhí)行器的基礎知識；理解基礎電路知識，并會利用Fritzing做電路設計；學會基本的Arduino編程函數(shù)能力目標能夠掌握基礎應用如簡單的亮燈、發(fā)聲和驅動能夠實現(xiàn)創(chuàng)意制作光與影的藝術設計能夠聲光電互動藝術設計、制作創(chuàng)意藝術互動裝置素養(yǎng)目標提升學生藝術審美與科技素養(yǎng)，使其在創(chuàng)作時能巧妙融合科技與藝術，打造兼具美感與科技感的作品。教學內容掌握Arduino微控制器、不同傳感器和執(zhí)行器的基礎知識。理解基礎電路知識，并會利用Fritzing做電路設計。掌握基本的Arduino編程函數(shù)和語句。教學重點內容如何使用Arduino微控制器、不同傳感器和執(zhí)行器如何利用Fritzing做電路設計LED燈電路的組裝和交通燈電路的組裝解決策略享討論：分析：LED燈是最常見的Arduino模塊，發(fā)光二極管（LightEmittingDiode，簡稱LED）是一種將電能轉化為光能得元件。LED是極性元件，在引出的兩根引腳中，較長的引腳是陽極，較短的引腳為陰極。我們從最簡單的讓單個LED燈閃爍開始，讓連接在10號引腳上的LED燈以1秒的間隔閃爍。勤思考：（1）如何利用Fritzing做電路設計（2）如何連接電路（3）如何編寫程序教學難點內容如何利用Fritzing做電路設計LED燈電路的組裝和交通燈電路的組裝解決策略準備正確的連接圖供學生參考三、教學實施課前導預環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖視頻學習1.提醒智慧職教視頻學習2.發(fā)布課前討論1.進行智慧職教Arduino視頻學習2.學習如何利用Fritzing做電路設計3.將預先學習Arduino實訓套件4.將需要動手做實驗的器件準備好5.完成課前測驗課前預習，了解Arduino和預先學習Arduino實訓套件以及將需要動手做實驗的器件準備好課中導學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖案例引入15分鐘教師準備Arduino實訓套件學生分析LED燈電路的組裝1.帶領學生分析實際問題2.通過小組分享活動，激發(fā)學生參與課堂，共享知識。新知講解30分鐘介紹新知識：1.介紹各硬件知識和學習Fritzing2.學生學習Fritzing模擬電路設計3.分享讓LED燈閃爍的解決方案1.學生學習各硬件知識和學習Fritzing2.學生學習Fritzing模擬電路設計3.分享讓LED燈閃爍的解決方案學生掌握LED燈閃爍的原理和組裝成功利用提問方式，引導學生培養(yǎng)主動向AI工具查詢知識的習慣項目剖析45分鐘情景剖析：LED燈閃爍效果展示方案剖析：Arduino代碼編寫分析。實施剖析：具體用Arduino代碼完成。1.學生編寫代碼實施。2.討論Arduino代碼完成情況。促進學生利用AI工具自主學習和解決問題，分享討論，共同學習成長課中導學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖項目遞進20分鐘遞進設計：做一個稍微復雜一點的交通燈實驗解決辦法：這個實驗就是將上面單個小燈的實驗擴展成3個顏色的小燈，就可以實現(xiàn)模擬交通燈的實驗學生討論交通燈用到的場景學生討論交通燈電路的連接如何實現(xiàn)學生具體設計交通燈電路的連接1.突出教學重點：LED燈電路的組裝和交通燈電路的組裝2.拓展思路，小組間成員探討交通燈電路的連接方案。項目實施25分鐘1.組間巡視，實時指導，答疑解惑。2.組織學生展示小組方案并完成互評。編程實現(xiàn)Arduino代碼1.交通燈模擬實驗，紅黃綠三色小燈閃爍時間就要模擬真實的交通燈2.用Arduino的delay函數(shù)來控制延時時間。3.觀點分享交流，培養(yǎng)思辨能力。項目進階30分鐘1.分析廣告燈的制作，利用led燈編程模擬廣告燈效果2.組間巡視，實時指導，答疑解惑。實驗連線按照二級管的接線方法，將六個LED燈依次接到數(shù)字2~7引腳上。1.模擬真實場景，培養(yǎng)學生認真細致、主動探究思考精神點評總結15分鐘1.回顧本次課主要教學內容。2.總結LED燈、交通燈、廣告燈的制作方法3.點評項目完成優(yōu)秀小組，表揚優(yōu)秀個人。1.優(yōu)秀作品展示。2.完成拓展任務。提前完成項目實施的小組執(zhí)行進階任務，因材施教課后固升環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖鞏固拓展1.利用智慧職教推送課后小測，關注作業(yè)情況。2.發(fā)布拓展練習，參考教師課件上制作搶答器3.反思本次教學，及時改進教學策略1.完成推送的小測題目。2.參考參考教師課件上制作完成搶答器1.鞏固提升本次所學知識2.學生拓展搶答器的制作四、教學反思與診改教學效果1.由課堂作業(yè)和課堂反饋可知，學生已較好地完成LED燈、交通燈、廣告燈的制作，達到了知識目標；2.由學生討論分享、實際操作，教學基本達成了能力目標；3.由課堂反饋可知，學生對本次課內容與專業(yè)的結合認可度較高。在課堂小組討論，知識分享環(huán)節(jié)表現(xiàn)突出,基本達到了素養(yǎng)目標。特色創(chuàng)新借助真實Arduino技術應用場景和體驗平臺，幫助學生深度體驗當前Arduino技術的最新應用，并且實際操作，動手能力和解決問題能力得到很好的提升通過多種課堂活動，突顯學生不同方面優(yōu)點，激發(fā)對學習的熱愛和興趣，鼓勵引導自主探索發(fā)布課后拓展閱讀，開闊學生知識視野，增強學生對知識學習和實戰(zhàn)應