闽教版（2020）八年级信息技术下册 第1课《初识开源硬件及其开发环境》 教案（2课时）.doc

初识开源硬件及其开发环境教学内容分析本册教材以microbit作为开源硬件的载体编程软件采用MakeCode和Mind这两种图形化积木编程工具主要介绍开源硬件的功能及其在生活中的应用教材的硬件部分对于大部分学生来说是首次接触比较陌生软件部分图形化积木式的编程方式则是在小学六年级图形编程工具基础上的延伸学生已具有一定的编程语言基础本册教材分为三个单元本节课是第一单元的第一课是承上启下的一节课本课的主要内容大致有两个部分了解开源硬件及其内涵并掌握microbit的组成和功能初识开源硬件开发环境借助集成编程工具MakeCode编写程序控制microbit面板上的LED灯本课通过展示流水灯机器人小车可穿戴设备等电子硬件产品让学生初步认识常用的开源硬件以microbit面板为例学生通过对microbit面板的实物观察感受及简单操作掌握microbit的硬件组成体会使用开源硬件开发电子产品带来的乐趣培养学生的学科素养microbit支持MakeCodeMindmixly等多种集成开发环境通过图片及软件展示这些开发环境让学生对这些软件界面有直观的了解通过动手实践让LED灯闪烁起来让学生了解microbit中LED灯的构成及使用方法熟悉MakeCode集成开发环境了解MakeCode基本程序模块显示图标中包含的指令学会使用显示图标中的心形图案指令暂停指令和无限循环指令编写程序显示一个跳动的心形图案体会在MakeCode中编写程序的方法本课动手实践项目较多但都比较简单本课内容是有关开源硬件知识的基础有助于培养学生深入了解开源硬件的兴趣进一步构建学生的开源硬件知识体系教学对象分析开源硬件是一种全新的课程内容大部分学生从未接触过八年级学生虽已经具备一定的信息获取和处理能力但面对一个陌生的事物可能也会有一定的畏惧情绪教学时建议教师以视频为导入充分调动学生的好奇心激发学生的探究欲使抽象的知识能直观呈现让学生在视频媒体营造的知识情境中感受开源硬件应用情况与应用价值八年级的学生虽具有一定的图形化积木式的编程基础但也是第一次使用MakeCode和microbit对MakeCode的使用方法和microbit硬件结构都很不熟悉建议教学时逐个突破难点让学生先在MakeCode中编程并在模拟器中调试好程序再下载到microbit中运行教师在动手实践操作时要适当放慢节奏边讲解边演示边让学生模仿操作同时还要巡视及时排除学生遇到的困难尽量让每个学生都能体验从程序编写到硬件调试的全过程完成教材的学习任务通过本课的学习能帮助学生认识研发开源硬件的重要性和原则性感受信息技术与开源硬件技术发展的相互促进和引领作用认识遵守合理使用开源硬件技术伦理的必要性教学目标1了解开源硬件及其内涵认识microbit的硬件组成2初步掌握集成编程工具MakeCode的使用3microbit面板上LED的控制与显示4掌握microbit程序的下载与执行教学重点和难点1教学重点认识microbit的硬件组成与MakeCode开发环境2教学难点掌握microbit面板上LED的控制与显示的方法教学方法1观察法展示arduinomicrobit掌控板树莓派等各种开源硬件的图片让学生感性认识开源硬件的外观结构初步了解各种类型开源硬件的应用环境播放能用microbit做什么流水灯计步器避障小车和巡逻机器人等视频让学生进一步了解各种开源硬件的应用情况感受开源硬件的应用价值倡导设计开源硬件要符合人类的价值取向2讲授法讲述开源硬件的类型应用情况应用价值3任务驱动法以教材内容为主题学生根据任务的具体要求开展小组合作的探究性学习并进行交流和活动成果的展示4交流评价法展示学生的活动成果鼓励学生参与评价教学准备1教学环境计算机网络教室互联网环境转播控制系统2资源准备资源包视频能用microbit做什么流水灯计步器避障小车巡逻机器人自动浇花装置有关开源硬件应用的文字资料各种开源硬件图片课件学生作品模板3实验器材准备microbit板若干块数据线若干条电池盒几个教学过程第1课时教学环节教师活动学生活动设计意图创设情境导入新课1播放视频流水灯计步器避障小车巡逻机器人自动浇花装置等2讲解这是利用开源硬件制作的一些电子硬件作品它展现了开源硬件可为人们处理家务省却许多烦心事过上轻松惬意生活的情景开源硬件能实现你的许多创意解决生活中的一些问题说一说你生活中见过的一些智能家用电器观看开源硬件系列作品了解开源硬件电子作品的形态交流讨论个别学生回答其他同学补充以开源硬件作品视频片断为切入点展现开源硬件的独特功能与应用激发学生的学习兴趣从而将学生的思路引向现实生活鼓励学生说一说自己的所见所闻并过渡到本课课题常见的开源硬件1什么是开源硬件引导学生阅读学习教材P3初识开源硬件内容从中初步了解开源硬件的发展过程及开源的内涵2讲解开源硬件它是指一些硬件的开发者将硬件的全部资料对外公开包括电路图固件软件元件列表器件列表以及印刷版图等这些资料允许他人使用甚至可用于商业开发这既降低了电子硬件产品的开发成本和制造门槛也丰富了电子硬件产品的研发途径3图片展示常用的开源硬件Arduino树莓派RaspberryPimicrobit和掌控板4引导学生上网查阅相关资料提问题常见的开源硬件还有哪些交流讨论开源有什么意义阅读指定的教材内容倾听教师讲解认真观察硬件在外观形态上有什么异同点查阅资料回答问题参与讨论学生带着问题阅读学习教材了解开源硬件的内涵学生通过认真观察对比各硬件外观形态的异同点培养和提高自身的观察能力通过上网查阅资料了解各开源硬件功能上的差异提高信息搜集和归纳能力通过交流讨论体会开源的意义观察microbit基本硬件组成熟悉其功能1播放视频能用microbit做什么请小组长分发microbit每人或两人一块2引导学生阅读教材P3动手实践观察microbit基本硬件组成熟悉其功能了解microbit组成结构3介绍LED灯可编程按钮展示LED灯可编程按钮的图片介绍LED灯是发光二极管的缩写按一按microbit板上的按钮找到按钮旁边的字母A和B4介绍微处理器图片展示微处理器介绍功能检测温度可以检测其周围环境温度可充当温度传感器使用5介绍加速度传感器指南针传感器图片展示加速度传感器指南针传感器介绍功能可以检测microbit位置的变化情况思考提问我们平时的手机是不是也有类似的功能手机的记步器能不能利用这个传感器制作出来6介绍无线电蓝牙功能图片展示介绍功能可以使两块或两块以上的microbit板之间进行通信7介绍USB接口复位开关电池接口图片展示USB接口用于与电脑连接复位开关可重启程序电池接口可外接电池8介绍引脚图片展示金手指可以用于连接电机LED灯等电子元器件或者外部传感器引导思考应该如何连接这些引脚观看视频了解microbit的功能阅读指定的教材内容学会观察找到LED阵列可编程按钮所在的位置学会观察找到微处理器所在的位置学会观察找到加速度指南针传感器所在的位置记住外观特征回答问题学会观察找到无线电蓝牙装置所在的位置学会观察找到USB接口复位开关电池接口所在的位置学会观察找到引脚所在的位置思考并回答问题通过阅读学习教材观看视频让学生粗略了解microbit的强大功能激发学习兴趣通过逐一介绍认识各种传感器的外观功能教会学生能根据传感器的名称外观标识等信息迅速找到相应的传感器培养学生的观察能力也为后续的课程学习做准备交流与总结1引导学生讨论根据microbit目前的功能希望做出自己想做的作品鼓励学生自由发言2请小组长回收microbit主板整理清单请小组自由交流讨论讲一讲自己的创意整理硬件组长清点数量在学生交流讨论中描述未来自己想开发的作品样式激发创造的欲望34第2课时教学环节教师活动学生活动设计意图开源硬件集成开发环境1介绍集成开发环境开源硬件的集成开发环境有MakeCodeMindmixly等有代码的也有图形化的2介绍图形化编程界面介绍图形化积木式的编程方式的优点介绍支持microbit的图形化编程软件3MakeCode集成开发软件有网页版和离线版两种运行离线版的MakeCode软件引导学生单击选择我的项目中的新建项目简单介绍界面的组成4介绍Mind集成开发环境双击桌面Mind图标运行MindMind是基于Scratch30开发的集成开发软件支持多种硬件界面和操作方法与Scratch有点相似倾听讲解观察代码和图形化两种编程界面倾听教师讲解模仿教师操作打开进入MakeCode界面观看范例新建项目简单探索一下界面学生模仿教师操作打开Mind软件简单浏览一下软件界面展示几种开发环境的软件让学生对开发环境有直观的了解再识图形化界面了解图形化界面编程的优势通过对比几种软件的界面感受开发环境的多样性激发学生的学习兴趣准备工作1请小组长分发microbit每人或两人一块以及数据线和电池盒2演示将数据线一端miniUSB口连接microbit主板的USB接口另外一端连接电脑主机的USB口如果连接正常双击我的电脑图标会出现一个新的盘符小组长分发硬件连接硬件观察是否出现新的盘符记住盘符通过动手实践让学生了解microbit主板与电脑的连接过程掌握开源硬件最基本的连接方法动手实践让LED灯闪烁起来1简单介绍LED灯LED灯的优势指出在microbit上有5x5共25个LED灯可以编写程序控制它们显示2打开MakeCode开发环境新建一个项目单击中间的基本模块从右边出现的图形块中拖出显示数字0图形块接在右边无限循环上这时候可以观察模拟器的效果选择下载下载到新出现的盘符中观察LED灯的变化3向左拖出显示数字0指令在左边区域任一地方放下鼠标左键就可删除指令单击基本拖出显示图标显示字符串等其他指令下载到新的盘符中观看LED显示的变化效果倾听讲解观察microbit上的LED灯观看教师操作步骤模仿操作过程学会程序的下载使用电池盒离线观看运行效果实践操作学会图形化指令的拖动删除下载等操作通过讲解演示和动手实践让学生了解microbit中LED灯的构成及编程方法一步一步熟悉MakeCode集成开发环境体会在MakeCode中编写程序的方法让学生亲身感受动手实践的乐趣体会所见即所得这种编程模式的优越性教学反思方向1视频材料中开源硬件的应用情况能否充分体现出开源硬件的应用价值教师能否有效引导学生认识开源硬件的应用价值培养学生的学习兴趣2学生是否深刻理解程序中暂停指令的作用3活动过程中学生的参与度如何交流讨论的成效如何4教师能否利用过程性评价引导学生积极参与到实践活动中4拖出显示LED指令演示用鼠标画出一个心并显示在LED屏上对比这样画心与显示图标中的心有什么区别5如何让心动起来阅读教材P8的算法设计回答为什么让心在大心和小心之间每停留05秒不断循环切换就可以让心动起来6如何让心停留05秒请学生在MakeCode开发环境中寻找在基本模块找到暂停ms100指令7参照教材P1011一步一步演示显示跳动的心完整的操作流程先观看模拟器的模拟效果再下载到microbit展示程序运行的效果8巡视解决学生编程出现的问题学会在LED屏上显示数字图标字符等各种符号学会自己绘制LED图案观看老师操作回答问题视觉暂留特性寻找停留功能可能对应的模块并踊跃发言动手实践完成跳动的心程序的编写和下载鼓励学生自行修改暂停时间观察程序运行结果的变化先让学生阅读材料再通过算法分析让学生体验解决问题的过程培养编程思维通过实践探究完成程序跳动的心的编写深刻理解暂停的作用学生第一次用MakeCode编程可能会出错教师要适当提示尽量让每个学生都能有成功的体验合作探究动手实践1布置任务23人为一小组试一试使用基本模块中已学到的指令让LED显示一种效果2组织学生交流创意3请小组长回收microbit主板整理清单展示本组的活动成果介绍作品其他同学听取活动成果汇报欣赏作品并参与评价学生通过合作交流补充完善创意培养学生团结合作的精神通过作品展示让学生展现自己提高自信心和表达能力总结1总结通过这节课的学习我们有什么收获2做一做请同学们在课余时间从因特网图书馆或书店查找有关资料提高对开源硬件的认识学生回答问题课外活动延伸通过总结梳理本课知识引导学生将探究活动向课外延伸加深对开源硬件应用领域的了解