开源硬件与软件.docx

第一节：开源硬件与软件 课时 1 一备人 周静 一、教学内容分析 《开源硬件与软件》是四川教育出版社《信息技术》教材六年级年上册第二单元 第一节的内容，本单元，我们将和欢欢一起学习开源硬件的使用方法，利用软件 编程实现智能感知，并根据教室图书角的光线情况，实现智能调光。本小节主要 是认识开源硬件及软件，掌握硬件和软件建立正确通信的方法。 （知识点、重难点）知识点： 教学重点：认识开源硬件和软件, 能使用开源硬件和软件点亮、熄灭主控板上的 LED 教学难点: 如何实现主控板上 LED 的点亮、熄灭 二、教学目标 知识与技能： 1、了解开源硬件的定义及分类; 2、了解开源软件; 3、了解 Mind+界面由哪几部分组成: 4、了解软件与硬件的通讯，能点亮、熄灭主控板上的 LED 过程与方法： 通过新知讲解，实物展示、分析特点、了解开源硬件和开源软件:通过探索实践，熟悉 Mind+ 软件，通过归纳总结理解数字输入输出引脚中的高电平、低电平。 情感态度与价值观： 拓展学生知识面，提高学生生活实践应用能力和信息素养，使学生乐于使用信息技术解决生 活中的问题。培养学生的计算机思维和自主探究、小组合作能力。培养孩子们的动手操作能 力。 三.学情分析： （学情以及实现策略） 本课的教授对象为六年级的学生，同学们在三至五年级已经学习了 Scratch 编程，有了一定 的编程思维，对于本学期学习 mind+软件有很大帮助。但是对于开源硬件还是第一次接触， 本单元会将这部分结合开源软件进行初步学习。 四.教学过程： 教师活动 学生活动 （环节一）创设情景，激趣导入： 认真参与 认真感受 设计意图 上课！ 今天的课，周老师邀请一位同学来体验老师亲 手制作的一个智能产品 认真聆听 你有什么感受？ 同学们，前面我们学习了物联网在我们生活中 的广泛应用。从现在开始，我们也要学习设计 制作我们自己的智能产品来改变我们的生活。 创设趣味的学 习情境、 那要怎么制作我们自己的智能产品呢？ 老师这里有两个法宝（板书开源硬件及软件） （环节二）认识开源硬件和开源软件 一、开源硬件及分类 知识积累学一学 1.开源硬件（板书） 什么是开源硬件呢？ 拿出 Arduino 主控板等它们长这样，大家的课 桌上摆的鼠标键盘显示器就是硬件，那加上开 源我们可以这样理解,相当于有人拥有一个厨 房,他把他共享出来,并宣称对所有人开放,每 个人在遵循一些约定的前提下,都可以根据自 己的喜好,按照自己的需要,使用厨房里的厨 具,做出各种美味的佳肴,这就是开源硬件 简而言之,就是如果我们掌握了开源硬件的奥 秘 就能使用它制作开发出更多有趣又方便 我们生活的智能产品 认真倾听 带着问题去理 解 培养爱护设备 的意识 仔细观察，了解 优点 做出适当的考 量 明确本堂课的 学习主体 了解硬件的相 关使用常识与 注意事项 开源硬件的家族里可有好几位兄弟姐妹，老师 手里的是 Arduino Uno，是 Arduino 主控板中 仔细观察 产生 最常见最适合初学者的一类，它是 micro bit 思考 也是非常适合小学生来开发和设计这是树莓 找一找，连一连 派、掌控板。 这么多这么棒的产品 那我们要怎么来选择 呢？ 1、根据想要制作产品的大小 2、对于我们初学者来说方便学习易上手 这些开源硬件虽然细节不同 但其工作原 理也极为相似，因为 Arduino 的价格低廉 最 适合初学者来开发和设计这些优点 今天就 我们通过学习 Arduino 主控板的相关知识来 进一步了解开源硬件背后的秘密 小组上来领取学习硬件并做好分发准备 提示这上面有很多微小的零件大家注意拿的 时候用手拿板子的两边 轻拿轻放爱惜设备 最好不要用金属或其他硬的材料去拨弄上 面的零件 手要记得保持干燥明确了之后 类比的方式， 帮助学生理解 开源硬件 出示：实物投影 Arduino 首先我们来看这个位置微控制器家里的微波 炉带饭煲里都由他来控制，对于主控板来说如 何让电子元件知道他发出的信号呢 主控板上有一个连接电脑的 USB 端口 可以 实现通信 我们来尝试一下连接 我们试着用数据线来连一连 你有什么发现 （观察连接之后灯会亮） 自己也连一连尝试建立和电脑的通信 二、开源软件 大家都知道我们人和人之间沟通用的是人类 语言，我说的话 你们能听得懂，同样的机器 与机器 进行沟通的时候、就得通过他们能听 得的机器语言，用软件编程就是一种很好的方 式（板书：开源软件） 让学生联系旧 知，学习新知 识 （环节三）arudino 和 mind ➕手牵 手 打开 mind 积极思考，仔细 观察 + 询问：孩子们熟悉吗？对！和我们以前学习的 仔细观察 scratch 很相似，你们发现了什么不同？ 及时表达发现 喔，孩子们真是火眼金睛 立马就发现多了连 接设备\实时模式和上传模式. 点一点这个连接设备 找到连接了电脑的串口 积极动手，尝试 亲自动手实践， 连接 根据提示我们要在添加拓展里 找到 加深对知识的 Arduino Uno 你们瞧 指令区发生了改变？ 应用 再点击一次连接设备，连接成功了吗？你们 是如何判断的，右上角的标志代表成功了 孩子们，想不想试一试？ 别着急,这里还有一个实时模式 (智能小车举例） 任务一： 和上传模式 1.打开桌面的 mind 软件 2.连接设备、建立通讯 大家完成的怎么样了 1组 3组 4组 2组 恭喜大家 没想到你们初次尝试 的表现 老师给你们点赞 就有不错 （环节四）技能学习，试一试 仔细观察 虽 认真倾听 然连接成功了 但主控板看起来没有任何变 化老师告诉你们一个小秘密为了方便测试开 发者在数字引脚 13 上面接了一只 LED，我们 通过设置数字引脚 13 高电平就可以点亮它 大家先找到数字引脚 13 和指示灯 L 我们看到这个时候的 Arduino 和 mind 大家注意观察这个时候 L 是什么状态现在老 积极思考，大胆 师来把他点亮拖出设置数字引脚 2 为高电平 验证 和小绿旗把 2 改成 13 测试一下 你们有什么发现？ 原来数字端口 13 高电平真的可以点亮 LED 认真倾听 那孩子们测试成功后灯一直亮着不是很节能 那能不能在不需要的时候就熄灭呢该怎么做？ 小组快速的讨论一下 你想试一下把高电平 改成低电平 板书：点亮 熄灭主控板上的 LED 任务二：1.点亮主控板上的 LED 2.熄灭主控板上的 LED 激励学生 1 组测试成功 3 组 4 组 2 组 进一步探究使 用编程来驱动 硬件实现相应 效果的方法 总结：通过孩子们的仔细观察和积极思考，以 及动手实验 我们发现只要正确选择了 LED 所在的引脚，高电平可以点亮它 设置低电平 它就会熄灭。 这里设置高电平给相当于给 LED 发出开灯信 号 （板书高电平 开） 设置低电平相当当对他发出关灯信号（板书低 电平 关） 其实这排数字输入输出引脚的工作原理跟 13 一样 在工作的时候都只有高电平和低电平 两种状态 没有别的 （环节五）互帮互助，做一做 积极思考 将所学的知识 我们学会了点亮、熄灭主控班上的 LED 之后 小 组 合 作 完 成 立马实现一个 你们想不想来做一些有意思的设计呢 最终效果 简单的应用 我们生活中有非常多的灯光信号、怎么提示危 险报警的信号灯是怎样的？那怎么编程实现 呢？ 小组合作进行尝试 开始 闪烁 （亮 等待一秒 重复执行 灭 ） 希望同学们也能在不断的动手实践中、开动脑 筋实现我们想要的效果 （环节六）．分享时间，说一说 积极发言，说说 学生分享自己 自 己 的 感 受 与 的收获，对本 不知不觉我们的新课快结束了 通过学习，你对 Arduino Uno 主控板、Mind+ 收获 节重要知识点 有了哪些认识?你还有哪些新的发现? 做一个回顾， 你对“低电平”和“高电平”怎么理解？ 其实，除了发出开和关灯的电信号 公共 led 屏能显示文字、商场外的 LED 大屏 显示图像 人脸识别成功后的开、关门等都是 通过在不同的引脚发出高电平 低电平信号。 对于扫地机器人来说 这是可以控制它左转、 右转的小秘诀 对于智能小车来说也可以是前进、后退 （环节七）延伸与小结 认真观看 同学们 这节课，我们只是使用开源硬件其中 老师总结与延 伸，对未来的 展望。 的一个端口和开源软件编程模拟了灯的开关 PPT 出示 Arduino 主控板上的其他引脚 Arduino 的引脚在连上外接设备之后 我们还 能赋予它更多的可能 （播放有光控灯、蜂鸣 器模拟音乐 智能垃圾桶的视频等等、实物展 示避障机器人） 希望大家在今后的学习过程中 也能去了解 和深挖更加丰富有趣的物联网知识、老师也期 待未来能和你们开启一个崭新的信息化世界 这节课就上到这 同学们下课！ 开源硬件及软件 开源硬件 开源软件 点亮、熄灭 Arduino Uno 主控板上的 led 教学反思： 高电平 低电平