基于Arduino的信息的編程加工教學(xué)設(shè)計(jì)

一、概述

本節(jié)課選自《信息技術(shù)基礎(chǔ)》（教育科學(xué)出版社）第三章第二節(jié)：信息的編程加工，一課時(shí)。學(xué)生在第二章學(xué)習(xí)了獲取信息的一般過程以及因特網(wǎng)信息獲取之后，順理成章的進(jìn)入了第三章信息加工，第三章第一節(jié)講述了信息加工的一般過程，本節(jié)將承接上一節(jié)提出的信息加工三種類型中的自動(dòng)化編程加工，通過對(duì)編程過程的體驗(yàn)，讓學(xué)生了解編程加工的內(nèi)在機(jī)制及計(jì)算機(jī)編程解決問題的方法和步驟。讓學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)編程產(chǎn)生興趣。而且第三章第三節(jié)內(nèi)容為智能化信息加工，本節(jié)創(chuàng)設(shè)的Arduino環(huán)境可以繼續(xù)讓學(xué)生體驗(yàn)簡(jiǎn)單的傳感器及機(jī)器人應(yīng)用。

二、教學(xué)目標(biāo)分析

1.知識(shí)與技能

（1）了解Arduino的編程環(huán)境。

（2）初識(shí)C程序代碼。

（3）了解循環(huán)語(yǔ)句的含義及執(zhí)行過程。

2.過程與方法

（1）體驗(yàn)編程解決實(shí)際問題的一般過程。

（2）認(rèn)識(shí)算法的重要性。

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀

（1）感受利用計(jì)算機(jī)解決問題的獨(dú)特魅力；

（2）初識(shí)編程，讓學(xué)生體會(huì)到“計(jì)算機(jī)編程，我也行”的感覺，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和進(jìn)一步學(xué)習(xí)編程加工的信心。

三、教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)

（1）體驗(yàn)計(jì)算機(jī)編程加工的一般過程；

（2）理解算法的重要作用。

2.教學(xué)難點(diǎn)

（1）理解用算法描述實(shí)際問題在計(jì)算機(jī)中的解決方案；

（2）理解人的設(shè)計(jì)在計(jì)算機(jī)工作中發(fā)揮的作用。

四、學(xué)情分析

本節(jié)課處于必修模塊《信息技術(shù)基礎(chǔ)》的第三章，按我校的教學(xué)情況屬于高一上學(xué)期的內(nèi)容，教學(xué)對(duì)象為高一學(xué)生。他們雖然在初中階段學(xué)習(xí)了信息技術(shù)，具備了一定的計(jì)算機(jī)操作基礎(chǔ)，能進(jìn)行word文字處理、powerpoint演示文稿的制作，excel電子表格軟件的操作，也具備了一定的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)，但是對(duì)大多數(shù)學(xué)生來說本節(jié)課是他們第一次面對(duì)計(jì)算機(jī)程序的編寫。學(xué)生對(duì)編程加工是充滿了神秘感和期待的，所以本節(jié)課我用和現(xiàn)實(shí)生活比較接近的案例激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過分析代碼引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，了解計(jì)算機(jī)工作機(jī)制，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，為選修模塊《算法與程序設(shè)計(jì)》作鋪墊。

五、教學(xué)策略選擇與設(shè)計(jì)

本節(jié)課采用建構(gòu)主義教學(xué)模式下的拋錨式教學(xué)方法。以生活中的霓虹燈視頻導(dǎo)入，提出問題：霓虹燈是怎么實(shí)現(xiàn)的，可以用人工方式控制么？引出主題：編程序控制led的亮滅，讓學(xué)生帶著問題開始本課的學(xué)習(xí)。通過分析代碼的功能，修改關(guān)鍵的for…next代碼形成不同的led亮滅式樣等活動(dòng)，是學(xué)生體驗(yàn)編程解決實(shí)際問題的全過程，在體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建自己的知識(shí)體系，了解計(jì)算機(jī)編程解決問題的遠(yuǎn)離，理解算法的重要作用，領(lǐng)會(huì)計(jì)算機(jī)解決問題的獨(dú)特魅力。部分學(xué)有余力的學(xué)生可以對(duì)本程序進(jìn)一步修改，形成復(fù)雜的led動(dòng)畫。

六、教學(xué)資源與工具設(shè)計(jì)

（1）多媒體教學(xué)網(wǎng)絡(luò)教室，Arduino開發(fā)板以及相應(yīng)的電路（Arduino開發(fā)板與計(jì)算機(jī)的連接事先設(shè)置好，相應(yīng)的led電路連好），網(wǎng)絡(luò)教室軟件。

（2）源程序代碼文本文件。

（3）霓虹燈視頻、2009年國(guó)慶天安門廣場(chǎng)光立方視頻、Arduino控制的光立方視頻。

七、教學(xué)過程

1.導(dǎo)入課題

展示霓虹燈視頻、2009年國(guó)慶天安門廣場(chǎng)光立方視頻、Arduino控制的光立方視頻。提出問題：視頻里的霓虹燈、led光立方是怎么進(jìn)行控制形成復(fù)雜的圖案的？使用計(jì)算機(jī)編寫程序進(jìn)行控制，導(dǎo)入課題：“光與暗的魅力——信息的編程加工”。

2.自主學(xué)習(xí)

（1）教師示范利用Arduino編程控制led的過程，講解注意事項(xiàng)，初識(shí)C語(yǔ)言，講解使led逐個(gè)亮起的for循環(huán)語(yǔ)句，簡(jiǎn)單告訴學(xué)生通過upload按鈕將程序傳到Arduino開發(fā)板，指出注意事項(xiàng)。

（2）學(xué)生自主完成任務(wù)1：修改部分代碼，觀察led的亮滅變化，總結(jié)語(yǔ)句功能。

（3）教師分析代碼功能，幫助學(xué)生理解代碼；教師展示將for循環(huán)的初始值和終止條件改變讓大家觀察結(jié)果，進(jìn)一步幫助學(xué)生理解代碼。

（4）學(xué)生自主完成任務(wù)2：在同一程序段中加入另外一段程序形成另外的led亮滅效果，進(jìn)一步體驗(yàn)編程加工的魅力。

3.合作探究

提出問題：大家還能想出基于6個(gè)led的其他動(dòng)畫樣式么？想一想，做一做。

4.拓展提升

演示多樣化的led動(dòng)畫。

5.總結(jié)反思

（1）計(jì)算機(jī)編程加工的獨(dú)特魅力。

（2）計(jì)算機(jī)編程解決問題的一般步驟。

（3）算法的概念及其重要作用。

八、教學(xué)評(píng)價(jià)

本課教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生對(duì)編程加工的興趣，了解編程加工的一般過程和算法的相關(guān)知識(shí)，并不是專門介紹編程的《算法與程序設(shè)計(jì)》選修模塊，評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成果主要看學(xué)生是否能修改好程序并運(yùn)行，口頭評(píng)價(jià)為主。

九、教學(xué)反思

本節(jié)課采用建構(gòu)主義模式的拋錨式方法組織教學(xué)，讓學(xué)生通過實(shí)際體驗(yàn)主動(dòng)形成自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)。教學(xué)以學(xué)生體驗(yàn)計(jì)算機(jī)編程解決問題的過程和理解算法的重要性為主，應(yīng)讓學(xué)生明白程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言僅是工具，因此不過分強(qiáng)調(diào)編程環(huán)境的使用，利用提前準(zhǔn)備好的程序代碼等資料作為學(xué)生的學(xué)習(xí)支架，可以更好的突出重點(diǎn)，同時(shí)也鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的熱情。