2023-2024學(xué)年天津市中小學(xué)生mixly創(chuàng)意編程 第8課 雙路搶答器-教學(xué)設(shè)計(jì)

2023-2024學(xué)年天津市中小學(xué)生mixly創(chuàng)意編程第8課雙路搶答器-教學(xué)設(shè)計(jì)課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：單位：一、教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容：本節(jié)課主要教授《mixly創(chuàng)意編程》第8課“雙路搶答器”的相關(guān)知識(shí)，包括搶答器的工作原理、編程方法以及實(shí)際操作。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系：本節(jié)課與上一節(jié)課“單路搶答器”緊密相關(guān)，學(xué)生需要掌握單路搶答器的編程方法，在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)雙路搶答器的編程。教材內(nèi)容涉及mixly編程環(huán)境的使用、邏輯判斷語句以及變量控制等知識(shí)點(diǎn)。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維、問題解決能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。通過學(xué)習(xí)雙路搶答器的編程，學(xué)生能夠提升邏輯推理和程序設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)對(duì)復(fù)雜問題的分解和解決策略，同時(shí)激發(fā)學(xué)生在實(shí)際情境中運(yùn)用編程技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐的興趣。三、學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：學(xué)生在本節(jié)課之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了mixly編程環(huán)境的基本操作，掌握了基本的編程語言元素，如變量、循環(huán)、條件判斷等，以及如何使用mixly進(jìn)行簡單的編程任務(wù)。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：學(xué)生對(duì)編程有一定的興趣，尤其是對(duì)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的編程任務(wù)。他們的學(xué)習(xí)能力參差不齊，部分學(xué)生可能具有較強(qiáng)的邏輯思維和動(dòng)手能力，能夠快速掌握編程技巧；而部分學(xué)生可能對(duì)編程概念較為陌生，需要更多的時(shí)間來理解和應(yīng)用。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：學(xué)生在學(xué)習(xí)雙路搶答器編程時(shí)，可能會(huì)遇到以下困難：

-理解并應(yīng)用復(fù)雜的邏輯判斷結(jié)構(gòu)，如嵌套的if-else語句。

-管理多個(gè)變量和控制變量狀態(tài)，以確保搶答器的正確響應(yīng)。

-將抽象的編程概念轉(zhuǎn)化為具體的操作步驟。

-在遇到錯(cuò)誤時(shí)，分析和調(diào)試代碼的能力不足。四、教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有《mixly創(chuàng)意編程》教材，特別是第8課“雙路搶答器”的相關(guān)章節(jié)。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與雙路搶答器編程相關(guān)的圖片、圖表和教學(xué)視頻，幫助學(xué)生理解編程邏輯和工作原理。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備連接好的Arduino板和必要的電子元件，如按鈕、LED燈等，供學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，確保每個(gè)小組有足夠的空間進(jìn)行編程實(shí)踐和討論；在實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)安排好實(shí)驗(yàn)器材，確保安全使用。五、教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課

-詳細(xì)內(nèi)容：教師通過提問引導(dǎo)學(xué)生回顧上一節(jié)課“單路搶答器”的內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)邏輯判斷和變量控制的重要性。然后，展示一個(gè)現(xiàn)實(shí)生活中的搶答器應(yīng)用場(chǎng)景，如電視競賽節(jié)目，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并引入本節(jié)課的主題“雙路搶答器”。

2.新課講授

-詳細(xì)內(nèi)容：

a.首先，講解雙路搶答器的工作原理，通過示意圖展示兩個(gè)開關(guān)和相應(yīng)的LED燈如何連接到Arduino板上。

b.其次，介紹mixly編程環(huán)境中的雙路搶答器程序編寫方法，包括如何設(shè)置輸入輸出端口、編寫邏輯判斷語句以及控制LED燈的亮滅。

c.最后，演示雙路搶答器的編程過程，包括編寫代碼、上傳到Arduino板以及測(cè)試程序的正確性。

3.實(shí)踐活動(dòng)

-詳細(xì)內(nèi)容：

a.學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，嘗試編寫一個(gè)簡單的雙路搶答器程序，并上傳到Arduino板進(jìn)行測(cè)試。

b.在教師指導(dǎo)下，學(xué)生逐步完善程序，增加時(shí)間限制和優(yōu)先級(jí)控制等功能。

c.學(xué)生進(jìn)行分組，每組完成一個(gè)更復(fù)雜的搶答器設(shè)計(jì)，如增加積分系統(tǒng)或語音提示功能。

4.學(xué)生小組討論

-三方面內(nèi)容舉例回答：

a.搶答器程序中的邏輯判斷語句如何編寫，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)控制？

b.如何在mixly環(huán)境中設(shè)置變量，以便于在程序中控制LED燈的亮滅？

c.如何在實(shí)驗(yàn)中測(cè)試搶答器的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性？

5.總結(jié)回顧

-內(nèi)容：教師帶領(lǐng)學(xué)生回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)雙路搶答器的編程要點(diǎn)，包括邏輯判斷、變量控制、實(shí)際應(yīng)用等。然后，通過提問的方式檢查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，如：

-如何在mixly中設(shè)置兩個(gè)輸入端口作為搶答器的開關(guān)？

-如何使用變量來控制LED燈的亮滅？

-如何調(diào)試程序，確保搶答器的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性？

-環(huán)節(jié)具體分析和舉例：

-通過實(shí)際操作和小組討論，學(xué)生能夠掌握雙路搶答器的編程方法，理解邏輯判斷和變量控制的重要性。

-學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中遇到的困難，如邏輯判斷錯(cuò)誤或程序調(diào)試問題，可以通過小組討論和教師的個(gè)別輔導(dǎo)得到解決。

-本節(jié)課的重難點(diǎn)在于理解復(fù)雜的邏輯判斷結(jié)構(gòu)和變量控制，教師通過逐步講解和演示，幫助學(xué)生克服這些難點(diǎn)。

-用時(shí)：導(dǎo)入新課5分鐘，新課講授15分鐘，實(shí)踐活動(dòng)20分鐘，學(xué)生小組討論10分鐘，總結(jié)回顧5分鐘，共計(jì)45分鐘。六、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：

-《Arduino編程實(shí)戰(zhàn)》一書中，關(guān)于“多路搶答器”的進(jìn)階設(shè)計(jì)，介紹了如何通過擴(kuò)展輸入輸出端口來增加搶答器的路數(shù)，以及如何處理多個(gè)輸入信號(hào)的問題。

-《mixly編程指南》中，對(duì)變量控制的深入講解，包括局部變量和全局變量的使用場(chǎng)景，以及如何通過變量實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的程序邏輯。

-《電子制作基礎(chǔ)》一書，講解了Arduino板的基本電子元件及其連接方法，對(duì)于希望深入了解電路原理的學(xué)生來說，是一本實(shí)用的參考書。

2.鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課后自主學(xué)習(xí)和探究：

-學(xué)生可以嘗試設(shè)計(jì)一個(gè)具有積分系統(tǒng)的搶答器，通過mixly編程實(shí)現(xiàn)得分的累加和顯示。

-探究如何利用Arduino的串口通信功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控?fù)尨鹌鞯臓顟B(tài)，例如通過手機(jī)APP來查看得分情況。

-嘗試將搶答器與聲音模塊結(jié)合，設(shè)計(jì)一個(gè)帶有語音提示功能的搶答器，提高用戶體驗(yàn)。

3.知識(shí)點(diǎn)拓展：

-學(xué)習(xí)如何使用中斷來提高搶答器的響應(yīng)速度，探討中斷在編程中的應(yīng)用。

-研究如何通過編寫函數(shù)來簡化代碼結(jié)構(gòu)，提高程序的可讀性和可維護(hù)性。

-了解Arduino的擴(kuò)展模塊，如無線通信模塊、傳感器模塊等，探索它們?cè)趽尨鹌髟O(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

4.實(shí)用性拓展：

-設(shè)計(jì)一個(gè)基于搶答器的課堂互動(dòng)系統(tǒng)，用于課堂提問和投票，提高教學(xué)效果。

-利用搶答器設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的游戲，如“誰是臥底”，用于團(tuán)隊(duì)建設(shè)和活躍課堂氣氛。

-探索搶答器在戶外活動(dòng)中的應(yīng)用，如定向越野中的計(jì)時(shí)和成績統(tǒng)計(jì)。七、重點(diǎn)題型整理1.題型一：編寫搶答器程序，實(shí)現(xiàn)基本功能

-題目：請(qǐng)編寫一個(gè)雙路搶答器的mixly程序，當(dāng)按下任一路的按鈕時(shí)，對(duì)應(yīng)的LED燈亮起，并顯示當(dāng)前按下按鈕的路數(shù)。

-答案示例：

```python

#設(shè)置輸入端口

pinA=2#路A的按鈕連接到數(shù)字端口2

pinB=3#路B的按鈕連接到數(shù)字端口3

#設(shè)置輸出端口

ledA=4#路A的LED連接到數(shù)字端口4

ledB=5#路B的LED連接到數(shù)字端口5

#初始化變量

buttonPressed=0#記錄哪個(gè)按鈕被按下

#設(shè)置按鈕為輸入模式

pinMode(pinA,INPUT)

pinMode(pinB,INPUT)

#設(shè)置LED為輸出模式

pinMode(ledA,OUTPUT)

pinMode(ledB,OUTPUT)

#主循環(huán)

whileTrue:

ifdigitalRead(pinA)==HIGH:

buttonPressed=1

ifdigitalRead(pinB)==HIGH:

buttonPressed=2

ifbuttonPressed==1:

digitalWrite(ledA,HIGH)

digitalWrite(ledB,LOW)

print("路A被按下")

elifbuttonPressed==2:

digitalWrite(ledA,LOW)

digitalWrite(ledB,HIGH)

print("路B被按下")

else:

digitalWrite(ledA,LOW)

digitalWrite(ledB,LOW)

buttonPressed=0

```

2.題型二：增加時(shí)間限制功能

-題目：在雙路搶答器的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)時(shí)間限制功能，如果超過設(shè)定的時(shí)間沒有按下任何按鈕，則顯示超時(shí)信息。

-答案示例：

```python

#設(shè)置輸入端口

pinA=2

pinB=3

#設(shè)置輸出端口

ledA=4

ledB=5

#設(shè)置時(shí)間限制變量

timeLimit=10#設(shè)定時(shí)間為10秒

startTime=0

#設(shè)置按鈕為輸入模式

pinMode(pinA,INPUT)

pinMode(pinB,INPUT)

#設(shè)置LED為輸出模式

pinMode(ledA,OUTPUT)

pinMode(ledB,OUTPUT)

#設(shè)置時(shí)間限制為輸出模式

pinMode(timeLimit,OUTPUT)

#初始化變量

buttonPressed=0

#主循環(huán)

whileTrue:

currentTime=millis()#獲取當(dāng)前時(shí)間

ifcurrentTime-startTime>timeLimit*1000:

digitalWrite(timeLimit,HIGH)#顯示超時(shí)信息

print("超時(shí)！")

break

ifdigitalRead(pinA)==HIGH:

buttonPressed=1

ifdigitalRead(pinB)==HIGH:

buttonPressed=2

#...（省略其他代碼，與題型一類似）

```

3.題型三：實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)控制

-題目：修改雙路搶答器程序，實(shí)現(xiàn)路A的優(yōu)先級(jí)高于路B，即路A按下后，即使路B也按下，只有路A的LED燈亮起。

-答案示例：

```python

#...（省略其他代碼，與題型一類似）

#主循環(huán)

whileTrue:

ifdigitalRead(pinA)==HIGH:

buttonPressed=1

startTime=millis()#重置開始時(shí)間

elifdigitalRead(pinB)==HIGHandbuttonPressed!=1:

buttonPressed=2

#...（省略其他代碼，與題型一類似）

ifbuttonPressed==1:

digitalWrite(ledA,HIGH)

digitalWrite(ledB,LOW)

print("路A被按下")

elifbuttonPressed==2:

digitalWrite(ledA,LOW)

digitalWrite(ledB,HIGH)

print("路B被按下")

#...（省略其他代碼）

```

4.題型四：設(shè)計(jì)積分系統(tǒng)

-題目：為搶答器增加一個(gè)積分系統(tǒng)，每次正確搶答增加1分，并顯示總分。

-答案示例：

```python

#...（省略其他代碼，與題型一類似）

#設(shè)置積分變量

score=0

#設(shè)置顯示積分的LED

scoreDisplay=6

pinMode(scoreDisplay,OUTPUT)

#主循環(huán)

whileTrue:

#...（省略其他代碼）

ifbuttonPressed==1orbuttonPressed==2:

score+=1

print("得分：",score)

#...（省略其他代碼）

#顯示積分

digitalWrite(scoreDisplay,score)

```

5.題型五：結(jié)合聲音模塊

-題目：將聲音模塊集成到搶答器中，每次搶答成功時(shí)播放一段聲音。

-答案示例：

```python

#...（省略其他代碼，與題型一類似）

#設(shè)置聲音模塊的觸發(fā)端口

soundPin=7

pinMode(soundPin,OUTPUT)

#定義播放聲音的函數(shù)

defplaySound():

digitalWrite(soundPin,HIGH)

delay(100)

digitalWrite(soundPin,LOW)

#主循環(huán)

whileTrue:

#...（省略其他代碼）

ifbuttonPressed==1orbuttonPressed==2:

playSound()

#...（省略其他代碼）

```八、教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：

-學(xué)生在課堂上的參與度較高，能夠積極回答問題，提出自己的見解，顯示出對(duì)編程學(xué)習(xí)的興趣和熱情。

-學(xué)生在編寫程序時(shí)，能夠認(rèn)真聽講，注意細(xì)節(jié)，按照步驟操作，體現(xiàn)了良好的學(xué)習(xí)態(tài)度和動(dòng)手能力。

2.小組討論成果展示：

-學(xué)生在小組討論中，能夠有效溝通，分工合作，共同解決問題，展示了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。

-各小組設(shè)計(jì)的搶答器功能豐富，有的小組增加了積分系統(tǒng)，有的小組實(shí)現(xiàn)了聲音提示，體現(xiàn)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。

3.隨堂測(cè)試：

-通過隨堂測(cè)試，能夠評(píng)估學(xué)生對(duì)雙路搶答器編程知識(shí)的掌握程度，包括對(duì)邏輯判斷、變量控制以及程序調(diào)試的理解。

-測(cè)試結(jié)果顯示，大部分學(xué)生能夠正確編寫程序，實(shí)現(xiàn)搶答器的基本功能，但也有一部分學(xué)生在理解復(fù)雜邏輯和變量控制方面存在困難。

4.學(xué)生自評(píng)與互評(píng)：

-學(xué)生在課后填寫自評(píng)表，反思自己在課堂上的表現(xiàn)，包括對(duì)知識(shí)的掌握程度、參與討論的積極性以及遇到的問題和解決方法。

-學(xué)生之間進(jìn)行互評(píng)，互相指出優(yōu)點(diǎn)和不足，有助于學(xué)生之間相互學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步。

5.教師評(píng)價(jià)與反饋：

-針對(duì)課堂表現(xiàn)：教師對(duì)學(xué)生的積極參與和合作精神給予肯定，同時(shí)也指出了一些在編程過程中需要注意的細(xì)節(jié)，如變量命名規(guī)范、代碼注釋等。

-針對(duì)小組討論成果展示：教師鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新思維，提出更多有趣的功能，并提醒學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中注意程序的可讀性和可維護(hù)性。

-針對(duì)隨堂測(cè)試：教師對(duì)學(xué)生的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，對(duì)掌握較好的學(xué)生給予表揚(yáng)，對(duì)存在困難的學(xué)生提供個(gè)別輔導(dǎo)，幫助他們克服學(xué)習(xí)中的障礙。

-針對(duì)學(xué)生自評(píng)與互評(píng)：教師鼓勵(lì)學(xué)生認(rèn)真對(duì)待自評(píng)和互評(píng)，通過反思和評(píng)價(jià)，不斷提高自己的學(xué)習(xí)效果。同時(shí)，教師也提醒學(xué)生在評(píng)價(jià)過程中保持客觀和尊重，共同營造良好的學(xué)習(xí)氛圍。內(nèi)容邏輯關(guān)系①本文重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：

-雙路搶答器的工作原理

-mixly編程環(huán)境中雙路搶答器的編程方法

-邏輯判斷語句在編程中的應(yīng)用

-變量控制與狀態(tài)管理

②關(guān)鍵詞：

-輸入輸出端口

-邏輯判斷（if-else）

-變量（score,buttonPressed）

-狀態(tài)（HIGH,LOW）

-時(shí)間限制（millis(),timeLimit）

③句子：

-“設(shè)置輸入端口pinA為2，pinB為3?！?/p>

-“當(dāng)按下任一路的按鈕時(shí)，對(duì)應(yīng)的LED燈亮起?！?/p>

-“通過digitalRead函數(shù)讀取按鈕狀態(tài)?！?/p>

-“使用邏輯判斷語句控制LED燈的亮滅。”

-“通過變量buttonPressed記錄哪個(gè)按鈕被按下。”

-“設(shè)置時(shí)間限制timeLimit為10秒?！?/p>

-“在主循環(huán)中不斷檢查按鈕狀態(tài)和時(shí)間限制?！?/p>

-“當(dāng)搶答成功時(shí)，增加積分score?！?/p>

-“通過playSound函數(shù)播放聲音提示?！苯虒W(xué)反思與總結(jié)今天這節(jié)課，我們學(xué)習(xí)了雙路搶答器的編程，整體來說，我覺得效果還是不錯(cuò)的。首先，我想分享一下我在教學(xué)過程中的心得和反思。

在教學(xué)方法上，我嘗試了幾個(gè)不同的策略。比如，在導(dǎo)入新課的時(shí)候，我通過提問和展示實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，讓學(xué)生對(duì)雙路搶答器有了直觀的認(rèn)識(shí)，這樣能更好地激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。在講授新課的過程中，我盡量用簡單的語言和清晰的步驟來講解編程邏輯，讓學(xué)生能夠跟得上。

①在教學(xué)方法上，我覺得有幾個(gè)點(diǎn)值得肯定：

-通過實(shí)例教學(xué)，讓學(xué)生看到了編程的實(shí)用性，這對(duì)他們的學(xué)習(xí)動(dòng)力是個(gè)不錯(cuò)的推動(dòng)。

-在講解邏輯判斷和變量控制時(shí)，我用了實(shí)際的例子來解釋，這樣有助于學(xué)生理解抽象的概念。

②同時(shí)，也有一些地方我覺得可以改進(jìn)：

-對(duì)于一些編程概念，比如嵌套的if-else語句，有的學(xué)生理解起來還是有些困難，可能需要更多的練