第15課 遙控?zé)?高中信息技術(shù)Arduino開源硬件系列課程教學(xué)設(shè)計(jì)

第15課遙控?zé)?高中信息技術(shù)Arduino開源硬件系列課程教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級(jí)授課地點(diǎn)教具教學(xué)內(nèi)容教材章節(jié)：Arduino開源硬件系列課程第15課

內(nèi)容：本節(jié)課主要圍繞遙控?zé)舻闹谱髡归_，包括Arduino編程、電路連接、遙控器使用等知識(shí)點(diǎn)。學(xué)生將學(xué)習(xí)如何編寫程序控制LED燈的亮滅，并了解無(wú)線遙控的基本原理。通過(guò)實(shí)際操作，學(xué)生能夠掌握Arduino編程的基本技巧，提高動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力、技術(shù)應(yīng)用能力與創(chuàng)新意識(shí)。學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)和制作遙控?zé)簦瑢⒗碚搶W(xué)習(xí)與實(shí)際操作相結(jié)合，鍛煉邏輯思維和編程技能。此外，課程鼓勵(lì)學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)，提高溝通能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，培養(yǎng)面向未來(lái)社會(huì)需求的工程素養(yǎng)。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：

-Arduino編程：學(xué)生需要理解編寫控制LED燈亮滅的程序，包括變量的定義、循環(huán)結(jié)構(gòu)、條件語(yǔ)句等。

-電路連接：重點(diǎn)是正確連接Arduino板、LED燈和無(wú)線遙控器，確保電路的安全性及功能的實(shí)現(xiàn)。

-無(wú)線通信原理：學(xué)生需要了解無(wú)線信號(hào)的基本傳輸原理，以及如何通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)信號(hào)的接收和解析。

2.教學(xué)難點(diǎn)：

-編程邏輯：學(xué)生可能難以理解程序中循環(huán)和條件語(yǔ)句的嵌套使用，以及如何根據(jù)需求設(shè)計(jì)程序流程。

-電路調(diào)試：在實(shí)際操作中，學(xué)生可能遇到電路連接錯(cuò)誤、信號(hào)干擾等問(wèn)題，需要具備調(diào)試和解決問(wèn)題的能力。

-遙控器編程：學(xué)生可能難以掌握遙控器編碼和配置的細(xì)節(jié)，需要通過(guò)實(shí)踐和查閱資料來(lái)克服這一難點(diǎn)。

-系統(tǒng)集成：將編程、電路和遙控器集成到一個(gè)完整系統(tǒng)中，需要學(xué)生具備綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：

1.講授法：用于介紹Arduino編程基礎(chǔ)和電路連接知識(shí)，確保學(xué)生理解基本概念。

2.實(shí)驗(yàn)法：通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)編程和電路連接技巧，增強(qiáng)動(dòng)手能力。

3.討論法：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生討論遇到的問(wèn)題和解決方案，培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)習(xí)慣。

教學(xué)手段：

1.多媒體演示：使用PPT展示Arduino編程和電路圖，幫助學(xué)生直觀理解。

2.在線資源：利用網(wǎng)絡(luò)資源，如視頻教程和在線論壇，輔助學(xué)生自學(xué)和解決難題。

3.實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：提供Arduino開發(fā)板和實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生在真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行實(shí)踐操作。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：引起學(xué)生對(duì)遙控?zé)舻呐d趣，激發(fā)其探索欲望。

過(guò)程：

開場(chǎng)提問(wèn)：“你們是否有過(guò)使用遙控器的經(jīng)歷？遙控器是如何工作的呢？”

展示一些關(guān)于遙控?zé)舻膱D片或視頻片段，讓學(xué)生初步感受遙控?zé)舻谋憷院涂萍几小?/p>

簡(jiǎn)短介紹遙控?zé)舻幕靖拍詈退诩彝フ彰髦械膽?yīng)用，為接下來(lái)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.遙控?zé)艋A(chǔ)知識(shí)講解（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生了解遙控?zé)舻幕靖拍睢⒔M成部分和原理。

過(guò)程：

講解遙控?zé)舻亩x，包括其主要組成元素或結(jié)構(gòu)，如Arduino板、LED燈、無(wú)線模塊等。

詳細(xì)介紹遙控?zé)舻慕M成部分或功能，使用圖表或示意圖幫助學(xué)生理解各部分的作用。

3.遙控?zé)舭咐治觯?0分鐘）

目標(biāo)：通過(guò)具體案例，讓學(xué)生深入了解遙控?zé)舻奶匦院椭匾浴?/p>

過(guò)程：

選擇幾個(gè)典型的遙控?zé)舭咐M(jìn)行分析，如智能家居中的燈光控制系統(tǒng)。

詳細(xì)介紹每個(gè)案例的背景、特點(diǎn)和意義，讓學(xué)生全面了解遙控?zé)舻亩鄻有院驮谥悄芗揖又械膽?yīng)用。

引導(dǎo)學(xué)生思考這些案例對(duì)現(xiàn)代生活方式的影響，以及如何利用遙控?zé)籼嵘钇焚|(zhì)。

小組討論：將學(xué)生分成小組，討論遙控?zé)粼谖磥?lái)智能家居中的發(fā)展趨勢(shì)，以及如何結(jié)合新技術(shù)實(shí)現(xiàn)更智能的照明控制。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和解決問(wèn)題的能力。

過(guò)程：

將學(xué)生分成若干小組，每組圍繞遙控?zé)舻脑O(shè)計(jì)與優(yōu)化進(jìn)行討論。

小組內(nèi)討論如何改進(jìn)遙控?zé)舻姆€(wěn)定性、遠(yuǎn)程控制距離和用戶體驗(yàn)。

每組選出一名代表，準(zhǔn)備向全班展示討論成果，并分享創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念。

5.課堂展示與點(diǎn)評(píng)（15分鐘）

目標(biāo)：鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，同時(shí)加深全班對(duì)遙控?zé)舻恼J(rèn)識(shí)和理解。

過(guò)程：

各組代表依次上臺(tái)展示討論成果，包括設(shè)計(jì)的改進(jìn)方案、預(yù)期的效果和潛在的技術(shù)挑戰(zhàn)。

其他學(xué)生和教師對(duì)展示內(nèi)容進(jìn)行提問(wèn)和點(diǎn)評(píng)，促進(jìn)互動(dòng)交流。

教師總結(jié)各組的亮點(diǎn)和不足，并提出進(jìn)一步的建議和改進(jìn)方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)遙控?zé)舻闹匾院鸵饬x。

過(guò)程：

簡(jiǎn)要回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括遙控?zé)舻幕靖拍?、組成部分、案例分析等。

強(qiáng)調(diào)遙控?zé)粼诂F(xiàn)代家居和智能控制中的價(jià)值和作用，鼓勵(lì)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目。

布置課后作業(yè)：讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的遙控?zé)艨刂葡到y(tǒng)，并撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告，以鞏固學(xué)習(xí)效果。

7.實(shí)驗(yàn)操作（30分鐘）

目標(biāo)：通過(guò)實(shí)際操作，讓學(xué)生掌握遙控?zé)舻闹谱骱途幊碳寄堋?/p>

過(guò)程：

教師指導(dǎo)學(xué)生分組進(jìn)行遙控?zé)舻慕M裝，包括Arduino板、LED燈和無(wú)線模塊的連接。

學(xué)生按照設(shè)計(jì)報(bào)告中的方案編寫程序，實(shí)現(xiàn)遙控?zé)舻牧翜缈刂啤?/p>

在教師的幫助下，學(xué)生調(diào)試程序和電路，確保遙控?zé)裟軌蛘９ぷ鳌?/p>

學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的問(wèn)題和解決方案，形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

8.課后反思與拓展（5分鐘）

目標(biāo)：鼓勵(lì)學(xué)生反思學(xué)習(xí)過(guò)程，并探索相關(guān)知識(shí)。

過(guò)程：

教師引導(dǎo)學(xué)生反思本節(jié)課的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，包括遇到的困難、學(xué)到的知識(shí)和技能。

鼓勵(lì)學(xué)生在課后繼續(xù)探索Arduino編程和智能家居的相關(guān)知識(shí)，如學(xué)習(xí)更多傳感器和模塊的應(yīng)用。

布置拓展作業(yè)：讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)更復(fù)雜的智能家居系統(tǒng)，如結(jié)合溫濕度傳感器和移動(dòng)設(shè)備控制家居環(huán)境。學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.編程能力提升：

學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)Arduino編程語(yǔ)言，掌握了基礎(chǔ)的編程概念，如變量、循環(huán)、條件語(yǔ)句等。他們能夠根據(jù)實(shí)際需求編寫程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈亮滅的控制，這極大地提升了他們的編程能力。

2.電路連接技能：

學(xué)生在組裝遙控?zé)舻倪^(guò)程中，學(xué)會(huì)了如何正確連接Arduino板、LED燈和無(wú)線模塊。他們能夠識(shí)別電子元件，了解電路的基本原理，并在實(shí)踐中提高了電路連接的技能。

3.無(wú)線通信理解：

通過(guò)學(xué)習(xí)遙控?zé)舻臒o(wú)線通信原理，學(xué)生理解了無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)幕緳C(jī)制，包括調(diào)制解調(diào)、信號(hào)發(fā)射與接收等。這有助于他們未來(lái)學(xué)習(xí)更復(fù)雜的無(wú)線通信技術(shù)。

4.創(chuàng)新思維培養(yǎng)：

在案例分析和小組討論環(huán)節(jié)，學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了如何分析問(wèn)題，還培養(yǎng)了創(chuàng)新思維。他們能夠提出改進(jìn)遙控?zé)粼O(shè)計(jì)的創(chuàng)新想法，如增加遠(yuǎn)程控制距離、提高穩(wěn)定性等。

5.團(tuán)隊(duì)合作能力：

學(xué)生在小組討論和實(shí)驗(yàn)操作中，學(xué)會(huì)了如何與他人協(xié)作，共同完成任務(wù)。他們學(xué)會(huì)了傾聽他人意見、尊重他人觀點(diǎn)，并在團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)。

6.實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)：

通過(guò)實(shí)際操作制作遙控?zé)簦瑢W(xué)生獲得了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。他們學(xué)會(huì)了如何解決實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題，如電路故障、程序錯(cuò)誤等，這對(duì)于他們將來(lái)的學(xué)習(xí)和工作具有重要意義。

7.問(wèn)題解決能力：

在遇到問(wèn)題時(shí)，學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析和解決。例如，在電路調(diào)試過(guò)程中，他們能夠根據(jù)現(xiàn)象判斷問(wèn)題所在，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行修復(fù)。

8.智能家居意識(shí)：

學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)遙控?zé)舻闹谱?，?duì)智能家居有了更深入的認(rèn)識(shí)。他們了解到智能家居系統(tǒng)中的各種技術(shù)和應(yīng)用，為將來(lái)從事相關(guān)領(lǐng)域的工作打下了基礎(chǔ)。

9.知識(shí)綜合運(yùn)用：

學(xué)生在本課程中學(xué)習(xí)了多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，如編程、電路、無(wú)線通信等。他們能夠?qū)⑦@些知識(shí)點(diǎn)綜合運(yùn)用，解決實(shí)際問(wèn)題，提高了知識(shí)綜合運(yùn)用能力。

10.學(xué)習(xí)興趣與動(dòng)力：

通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)信息技術(shù)和智能家居產(chǎn)生了濃厚的興趣。這種興趣將激發(fā)他們進(jìn)一步學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)的動(dòng)力，為未來(lái)的學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。課后作業(yè)1.編程練習(xí)：

設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的遙控?zé)艨刂葡到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)以下功能：

-通過(guò)遙控器控制LED燈的開關(guān)。

-每次按下遙控器按鈕，LED燈的狀態(tài)切換一次（亮-滅-亮-滅...）。

-代碼中應(yīng)包含必要的注釋，說(shuō)明每個(gè)部分的功能。

答案示例：

```cpp

#include<IRremote.h>

intledPin=13;

intRECV_PIN=11;

IRrecvirrecv(RECV_PIN);

decode_resultsresults;

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);

Serial.begin(9600);

irrecv.enableIRIn();//Startthereceiver

}

voidloop(){

if(irrecv.decode(&results)){

if(results.value==0xFF629D){//假設(shè)遙控器按鈕的編碼為0xFF629D

digitalWrite(ledPin,!digitalRead(ledPin));//切換LED狀態(tài)

}

irrecv.resume();//Receivethenextvalue

}

}

```

2.電路設(shè)計(jì)題：

設(shè)計(jì)一個(gè)擴(kuò)展遙控?zé)粝到y(tǒng)的電路，增加一個(gè)繼電器控制功能，使得LED燈可以通過(guò)遙控器控制亮滅，同時(shí)通過(guò)一個(gè)按鈕手動(dòng)控制LED燈的開關(guān)。

答案示例：

-使用Arduino的一個(gè)數(shù)字輸出引腳連接繼電器控制端。

-使用一個(gè)按鈕連接到Arduino的數(shù)字輸入引腳，通過(guò)讀取按鈕狀態(tài)來(lái)控制LED燈的開關(guān)。

3.程序調(diào)試題：

給出以下Arduino代碼片段，指出代碼中的錯(cuò)誤，并修改錯(cuò)誤。

```cpp

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);

irrecv.enableIRIn();

}

voidloop(){

if(irrecv.decode(&results)){

if(results.value==0xFF629D){

digitalWrite(ledPin,LOW);

}

irrecv.resume();

}

}

```

答案示例：

-錯(cuò)誤：`digitalWrite(ledPin,LOW);`應(yīng)改為`digitalWrite(ledPin,HIGH);`以使LED燈在接收遙控信號(hào)時(shí)點(diǎn)亮。

4.實(shí)驗(yàn)報(bào)告題：

編寫一份關(guān)于制作遙控?zé)舻膶?shí)驗(yàn)報(bào)告，包括以下內(nèi)容：

-實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

-實(shí)驗(yàn)原理

-實(shí)驗(yàn)步驟

-實(shí)驗(yàn)結(jié)果

-存在的問(wèn)題及解決方法

答案示例：

實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容應(yīng)包含上述各部分，具體內(nèi)容根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行描述。

5.項(xiàng)目設(shè)計(jì)題：

設(shè)計(jì)一個(gè)基于遙控?zé)舻闹悄芗揖訄?chǎng)景，包括以下要求：

-使用遙控?zé)糇鳛橹悄芗揖酉到y(tǒng)的一部分。

-設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的用戶界面，如按鈕或觸摸屏，用于用戶操作。

-描述系統(tǒng)的功能，如定時(shí)開關(guān)燈、遠(yuǎn)程控制等。

答案示例：

設(shè)計(jì)一個(gè)智能家居場(chǎng)景，其中遙控?zé)艨梢愿鶕?jù)用戶設(shè)定的日程自動(dòng)開關(guān)，同時(shí)用戶可以通過(guò)手機(jī)應(yīng)用遠(yuǎn)程控制燈光的亮滅。系統(tǒng)還可以集成到家庭自動(dòng)化系統(tǒng)中，與其他設(shè)備（如窗簾、空調(diào)）聯(lián)動(dòng)。板書設(shè)計(jì)①Arduino編程基礎(chǔ)

-變量定義

-循環(huán)結(jié)構(gòu)（fo