4.4綜合應(yīng)用項(xiàng)目開發(fā)教學(xué)設(shè)計(jì)高中信息技術(shù)粵教版2019選修6開源硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)-粵教版2019學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級(jí)授課地點(diǎn)教具教材分析4.4綜合應(yīng)用項(xiàng)目開發(fā)教學(xué)設(shè)計(jì)高中信息技術(shù)粵教版2019選修6開源硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)-粵教版2019。本章節(jié)通過(guò)開源硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生掌握開源硬件的基本原理和開發(fā)流程，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力。教學(xué)內(nèi)容與課本緊密關(guān)聯(lián)，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐操作，貼近教學(xué)實(shí)際，旨在提高學(xué)生的信息技術(shù)素養(yǎng)。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生信息意識(shí)，提高對(duì)開源硬件的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用能力。

2.增強(qiáng)學(xué)生的計(jì)算思維，通過(guò)項(xiàng)目設(shè)計(jì)解決實(shí)際問(wèn)題。

3.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)踐中探索和創(chuàng)造。

4.提升學(xué)生的合作能力，通過(guò)團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成項(xiàng)目開發(fā)。重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法重點(diǎn)：開源硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)的基本流程和方法。

難點(diǎn)：復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試，以及項(xiàng)目實(shí)施中的問(wèn)題解決。

解決辦法：

1.重點(diǎn)：通過(guò)案例分析和實(shí)踐操作，幫助學(xué)生理解項(xiàng)目設(shè)計(jì)流程，分步驟講解設(shè)計(jì)思路。

2.難點(diǎn)：提供詳細(xì)的電路圖和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生逐步調(diào)試電路，同時(shí)設(shè)置問(wèn)題情境，鼓勵(lì)學(xué)生自主探究解決問(wèn)題。通過(guò)小組討論和教師指導(dǎo)，共同突破調(diào)試難點(diǎn)。教學(xué)資源-軟硬件資源：開源硬件開發(fā)套件（如Arduino）、電子元件（電阻、電容、LED等）、計(jì)算機(jī)（用于編程和調(diào)試）。

-課程平臺(tái)：學(xué)校內(nèi)部教學(xué)平臺(tái)，用于發(fā)布教學(xué)資料和在線討論。

-信息化資源：開源硬件相關(guān)教程視頻、在線論壇、技術(shù)博客。

-教學(xué)手段：實(shí)物演示、小組合作、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、課堂討論。教學(xué)過(guò)程1.導(dǎo)入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：展示一些開源硬件項(xiàng)目成果的視頻，引導(dǎo)學(xué)生思考這些項(xiàng)目背后的技術(shù)原理和設(shè)計(jì)過(guò)程。

-回顧舊知：簡(jiǎn)要回顧電子元件的基本原理和編程基礎(chǔ)，為后續(xù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。

2.新課呈現(xiàn)（約30分鐘）

-講解新知：詳細(xì)講解開源硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)的基本流程，包括需求分析、方案設(shè)計(jì)、電路搭建、編程實(shí)現(xiàn)和測(cè)試調(diào)試。

-舉例說(shuō)明：以實(shí)際項(xiàng)目為例，展示如何進(jìn)行需求分析、設(shè)計(jì)電路圖、編寫程序代碼，以及如何進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化。

-互動(dòng)探究：分組討論，讓學(xué)生針對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單的項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)，討論設(shè)計(jì)思路和可能遇到的問(wèn)題。

3.實(shí)踐操作（約60分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生根據(jù)分組討論的結(jié)果，開始動(dòng)手搭建電路、編寫程序代碼。

-教師指導(dǎo)：教師巡回指導(dǎo)，幫助學(xué)生解決操作過(guò)程中遇到的問(wèn)題，確保學(xué)生能夠順利進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)。

4.項(xiàng)目展示與評(píng)價(jià)（約30分鐘）

-學(xué)生展示：每組學(xué)生展示自己的項(xiàng)目成果，包括項(xiàng)目背景、設(shè)計(jì)思路、實(shí)現(xiàn)過(guò)程和遇到的問(wèn)題及解決方法。

-教師評(píng)價(jià)：教師對(duì)每個(gè)小組的項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括項(xiàng)目創(chuàng)新性、實(shí)用性、團(tuán)隊(duì)合作等方面。

-學(xué)生互評(píng)：學(xué)生之間互相評(píng)價(jià)，提出改進(jìn)建議，共同提高。

5.總結(jié)與反思（約10分鐘）

-教師總結(jié)：回顧本節(jié)課的主要知識(shí)點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)開源硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟和注意事項(xiàng)。

-學(xué)生反思：學(xué)生總結(jié)自己在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中的收獲和不足，提出改進(jìn)措施。

6.課后作業(yè)（約15分鐘）

-學(xué)生完成課后作業(yè)，包括：

1.撰寫項(xiàng)目報(bào)告，詳細(xì)記錄項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程和心得體會(huì)。

2.針對(duì)項(xiàng)目中的問(wèn)題，提出改進(jìn)方案，并嘗試實(shí)施。

3.查閱資料，了解開源硬件領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài)和技術(shù)趨勢(shì)。

整個(gè)教學(xué)過(guò)程注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維。在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，及時(shí)給予指導(dǎo)和幫助，確保每個(gè)學(xué)生都能順利完成項(xiàng)目開發(fā)。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：

-《開源硬件與物聯(lián)網(wǎng)》簡(jiǎn)介，介紹開源硬件在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)。

-《Arduino編程實(shí)戰(zhàn)》選篇，講解Arduino編程的基本技巧和項(xiàng)目案例。

-《開源硬件設(shè)計(jì)指南》摘錄，介紹開源硬件的設(shè)計(jì)流程和常用電路元件。

-《電子元件手冊(cè)》部分章節(jié)，幫助學(xué)生了解常用電子元件的性能和應(yīng)用。

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開源硬件平臺(tái)，如RaspberryPi、BeagleBone等，進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)。

-鼓勵(lì)學(xué)生參加開源硬件相關(guān)的競(jìng)賽或活動(dòng)，如Arduino比賽、物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新大賽等，提升實(shí)踐能力。

-引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注開源硬件領(lǐng)域的最新技術(shù)和發(fā)展動(dòng)態(tài)，如智能穿戴設(shè)備、智能家居系統(tǒng)等。

-學(xué)生可以嘗試將開源硬件項(xiàng)目與日常生活相結(jié)合，如設(shè)計(jì)一個(gè)智能監(jiān)控系統(tǒng)、制作一個(gè)可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備等。

-鼓勵(lì)學(xué)生探索開源硬件與人工智能、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的結(jié)合，如開發(fā)智能機(jī)器人、智能家居系統(tǒng)等。

-學(xué)生可以嘗試編寫開源硬件相關(guān)的教程或文檔，分享自己的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，為他人提供幫助。

-鼓勵(lì)學(xué)生參與開源硬件社區(qū)，與其他開發(fā)者交流學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步。

-學(xué)生可以嘗試將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題，如設(shè)計(jì)一個(gè)節(jié)能系統(tǒng)、環(huán)保項(xiàng)目等，為社會(huì)做出貢獻(xiàn)。作業(yè)布置與反饋?zhàn)鳂I(yè)布置：

1.項(xiàng)目回顧與總結(jié)：

學(xué)生需撰寫一份關(guān)于本節(jié)課項(xiàng)目設(shè)計(jì)的回顧與總結(jié)報(bào)告，內(nèi)容包括項(xiàng)目背景、設(shè)計(jì)思路、電路圖、程序代碼、遇到的問(wèn)題及解決方法、項(xiàng)目成果展示等。報(bào)告字?jǐn)?shù)要求在500字以上。

2.電路圖繪制練習(xí)：

選擇一個(gè)簡(jiǎn)單的開源硬件項(xiàng)目，如LED閃爍控制，要求學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目需求繪制電路圖，并說(shuō)明電路中各個(gè)元件的作用。

3.程序編寫練習(xí)：

基于Arduino平臺(tái)，編寫一個(gè)控制LED燈閃爍的程序，要求學(xué)生理解程序邏輯，并能根據(jù)需求調(diào)整閃爍頻率。

4.開源硬件新聞搜集：

學(xué)生需收集一篇關(guān)于開源硬件的最新新聞或技術(shù)動(dòng)態(tài)，并進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，闡述其對(duì)開源硬件發(fā)展的影響。

作業(yè)反饋：

1.作業(yè)批改：

教師需在作業(yè)提交后的第一時(shí)間進(jìn)行批改，確保每位學(xué)生的作業(yè)都能得到及時(shí)的反饋。

2.作業(yè)反饋內(nèi)容：

-對(duì)學(xué)生的項(xiàng)目回顧與總結(jié)報(bào)告，重點(diǎn)關(guān)注項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路的合理性、電路圖的準(zhǔn)確性、程序代碼的正確性以及問(wèn)題解決的效率。

-對(duì)電路圖繪制練習(xí)，檢查電路圖是否符合實(shí)際需求，元件標(biāo)注是否清晰，電路連接是否正確。

-對(duì)程序編寫練習(xí)，檢查程序邏輯是否正確，代碼風(fēng)格是否符合規(guī)范，功能是否實(shí)現(xiàn)。

-對(duì)開源硬件新聞搜集，評(píng)估學(xué)生對(duì)新聞的理解程度和分析能力。

3.反饋方式：

-通過(guò)書面評(píng)語(yǔ)直接在作業(yè)上給出反饋，指出學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)和需要改進(jìn)的地方。

-針對(duì)共性問(wèn)題，在課堂上進(jìn)行講解和示范，幫助學(xué)生理解和掌握。

-對(duì)個(gè)別學(xué)生進(jìn)行個(gè)別輔導(dǎo)，針對(duì)其具體問(wèn)題給出解決方案。

4.反饋目的：

-通過(guò)作業(yè)反饋，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，提高實(shí)踐能力。

-通過(guò)反饋，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的不足，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略。

-通過(guò)反饋，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。典型例題講解1.例題一：

設(shè)計(jì)一個(gè)電路，使用Arduino控制LED燈閃爍，要求閃爍頻率為1秒一次。

答案：

-使用Arduino的內(nèi)置函數(shù)`delay()`來(lái)實(shí)現(xiàn)1秒的延時(shí)。

```cpp

voidsetup(){

pinMode(13,OUTPUT);//設(shè)置LED燈連接的引腳為輸出模式

}

voidloop(){

digitalWrite(13,HIGH);//點(diǎn)亮LED燈

delay(1000);//延時(shí)1秒

digitalWrite(13,LOW);//關(guān)閉LED燈

delay(1000);//延時(shí)1秒

}

```

2.例題二：

編寫一個(gè)Arduino程序，讀取連接到模擬引腳A0的傳感器的值，并根據(jù)讀取到的值調(diào)整LED燈的亮度。

答案：

```cpp

intsensorPin=A0;//設(shè)置傳感器連接的引腳

intledPin=13;//設(shè)置LED燈連接的引腳

intsensorValue=0;//存儲(chǔ)傳感器值的變量

voidsetup(){

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

}

voidloop(){

sensorValue=analogRead(sensorPin);//讀取傳感器的值

analogWrite(ledPin,sensorValue/4);//根據(jù)傳感器值調(diào)整LED亮度

}

```

3.例題三：

設(shè)計(jì)一個(gè)電路，使用Arduino控制一個(gè)繼電器，通過(guò)繼電器控制一個(gè)電燈的開關(guān)。

答案：

```cpp

intrelayPin=7;//設(shè)置繼電器連接的引腳

intledPin=8;//設(shè)置電燈連接的引腳

voidsetup(){

pinMode(relayPin,OUTPUT);//設(shè)置繼電器引腳為輸出模式

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

}

voidloop(){

digitalWrite(relayPin,HIGH);//啟動(dòng)繼電器，打開電燈

digitalWrite(ledPin,HIGH);

delay(5000);//延時(shí)5秒

digitalWrite(relayPin,LOW);//關(guān)閉繼電器，關(guān)閉電燈

digitalWrite(ledPin,LOW);

delay(5000);//延時(shí)5秒

}

```

4.例題四：

編寫一個(gè)Arduino程序，使用PWM（脈沖寬度調(diào)制）控制一個(gè)伺服電機(jī)的角度。

答案：

```cpp

intservoPin=9;//設(shè)置伺服電機(jī)連接的引腳

voidsetup(){

pinMode(servoPin,OUTPUT);//設(shè)置伺服電機(jī)引腳為輸出模式

}

voidloop(){

analogWrite(servoPin,150);//設(shè)置PWM值，調(diào)整電機(jī)角度

delay(1000);//延時(shí)1秒

analogWrite(servoPin,30);//調(diào)整PWM值，改變電機(jī)角度

delay(1000);//延時(shí)1秒

}

```

5.例題五：

設(shè)計(jì)一個(gè)電路，使用Arduino通過(guò)無(wú)線通信模塊（如nRF24L01）接收來(lái)自另一個(gè)Arduino的信號(hào)，并根據(jù)接收到的信號(hào)控制LED燈的開關(guān)。

答案：

-發(fā)送端Arduino代碼：

```cpp

intsendPin=7;//設(shè)置發(fā)送引腳

voidsetup(){

pinMode(sendPin,OUTPUT);//設(shè)置發(fā)送引腳為輸出模式

}

voidloop(){

digitalWrite(sendPin,HIGH);//發(fā)送高電平信號(hào)

delay(1000);//延時(shí)1秒

digitalWrite(sendPin,LOW);//發(fā)送低電平信號(hào)

delay(1000);//延時(shí)1秒

}

```

-接收端Arduino代碼：

```cpp

intreceivePin=7;//設(shè)置接收引腳

intledPin=13;//設(shè)置LED燈連接的引腳

voidsetup(){

pinMode(receivePin,INPUT);//設(shè)置接收引腳為輸入模式

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

}

voidloop(){

if(digitalRead(receivePin)==HIGH){

digitalWrite(ledPin,HIGH);//接收到高電平信號(hào)，點(diǎn)亮LED燈

}else{

digitalWrite(ledPin,LOW);//接收到低電平信號(hào)，關(guān)閉LED燈

}

}

```板書設(shè)計(jì)①開源硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)流程

-需求分析

-方案設(shè)計(jì)

-電路搭建

-編程實(shí)現(xiàn)

-測(cè)試調(diào)試

②