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1、教学基本信息课题认识Arduino单片机学科劳动技术 2015-2016学年 第二学期年级初一教师修金鹏教材书名：劳动技术电子技术出版社：北京出版社 出版日期： 2013年6月教学设计参与人员姓名单位联系方式设计者修金鹏人大附中西山学校13811912718实施者修金鹏人大附中西山学校13811912718指导者陈雪梅海淀教师进修学校13681199519课件制作者修金鹏人大附中西山学校13811912718其他参与者马丽娟一零一中学其他参与者马勇人大附中其他参与者郭秀丽理工附中南校区其他参与者宋鹂理工附中指导思想与理论依据北京市义务教育阶段中小学劳动技术学科教学指导意见明确指出，义务教育阶段
2、劳动技术课程以操作性、实践性、技术性、创新性为主要特征，重在培养学生正确的技术意识和创新意识。强调劳动技术的基本概念、操作技能、思想与方法；重视通过学生亲身体验，学会解决实际问题，发展创造性思维，形成正确的技术观和价值观，最终达到培养学生技术素养的目的，促进每个学生全面而富有个性地发展，以适应未来生活。电子技术课的教学可以提高学生观察生活、解决生活实际问题的能力，学生在解决问题的过程中，能够提升动手能力、逻辑思维能力，成就自我，感受快乐。教学背景分析教学内容分析新版电子技术教材按照电子元器件、常用电路、电子控制电路、集成电路、单片机的层次安排教学内容，单片机知识是在电子技术基础知识学习的基础上
3、进行拓展提高学习的内容。单片机内容包括认识单片机、单片机实验、单片机复杂项目智能寻迹车三部分。本课是单片机学习的起始课。以“闪烁的LED”案例为引领，学习Arduino单片机的知识，认识其硬件系统组成及编程软件。LED作为电子技术课程中常见的输出装置，通过之前的电子实验学习，学生已经比较熟悉，并且LED在实际生活中也广泛应用，比如流水灯、交通灯、光控灯等。本节课选择将其作为Arduino单片机学习的一个良好载体，能够很好的激发学生的学习兴趣。考虑到初一学生的知识水平与接受程度，为帮助学生顺利完成本课的学习，教学中使用S4A图形化编程软件代替Arduino自带的C代码编程软件，降低学生的学习难度
4、。另外，将教材内容进行整合，在教学中设置技术实践环节，帮助学生理解和应用所学技术知识。学生情况本课教学对象是我校初一年级学生。从知识能力方面看，通过前面的学习，学生已经学习了常用电子元器件基本知识，并学会了用面包板搭建简单电路，具备了简单的电子技术知识和电子技术操作技能。但Arduino单片机是第一次接触。学生对于单片机智能控制没有基础，一方面他们会觉得新奇好玩儿，乐于尝试；一方面因为对新知识新技能不了解，难免遇到困难。在实际教学中应该不断激发学生积极性，帮助他们解决遇到的困难，使他们更快地接受新知识掌握新技能。另外，虽然学生拥有很强的好奇心和探究意识，喜欢挑战自我，但是安全和规范意识不够，需
5、要在教学中加以特别强调。教学方式实物展示、讲授、小组合作、个别辅导教学手段 多媒体课件、教具、Arduino单片机学具、笔记本电脑、电视屏幕、无线网络等教学目标1、知识与技能（1） 认识Arduino单片机主板及主要引脚（2） 能运用Arduino单片机搭接简单硬件电路（3） 能用S4A图形化编程软件编写简单程序（4） 了解Arduino单片机项目开发流程2、过程与方法经历Arduino单片机控制 闪烁的LED项目及交通信号灯模型项目的电路连接、编程、调试等过程，初步学会用Arduino单片机完成简单电子作品制作的方法，并能够运用S4A图形化编程软件编写相应的程序，从而提升应用Arduino单
6、片机的能力。3、情感、态度与价值观 体验简单Arduino单片机项目的制作过程，初步形成和保持应用电子技术解决现实问题的敏感性和探究欲望，领略电子技术世界的奥秘与神奇。4、教学重点、难点重点：Arduino的使用方法难点：Arduino实验电路连接教学流程示意情境导入技术学习Arduino单片机系统组成技术学习Arduino硬件连接及S4A编程教师总结实践操作及展示交流教学过程教学环节教师活动学生活动设置意图情境导入【展示实物】开关控制LED亮灭电路【提问1】如何实现LED灯自动亮灭呢？【展示实物】单片机控制LED亮灭的电路【讲解】这个自动亮灭的电路里使用了一个小板子，通过它就可以控制LED自
7、动亮灭，这个小板子就是单片机，它里面运行了一段程序，可以控制连接到板子上的这个LED。【提问】生活中还有哪些使用程序控制的实例呢？【总结】像家里的洗衣机、电冰箱、空调，还有商场的电梯、自动门，路口的交通信号灯都是使用单片机程序控制的。【提问】单片机程序控制除了可以制造各种家用电器以及其他设施，还可以做什么呢？【演示】展示各种单片机作品，如“无用的盒子”，机器人、“神奇的盒子”等。观看展示思考、回答问题观察、聆听回忆，思考、回答问题观察、思考设置问题，引出程序自动控制的概念。展示自动控制联系生活实际，由感性认识到理性认识。展示多种作品，进一步吸引学生注意力，激发学生兴趣技术学习Arduino单片
8、机系统组成一、 单片机【提问】从它的名字上来看，大家猜一下到底什么是单片机呢？它和计算机有什么区别呢？【讲解】外观上看，单片机是一个小板子，计算机是一套硬件系统。1、单片机定义：单片机是单片计算机的简称，又称单片微控制器或微控制单元，它是一个集成了完整计算机系统的半导体芯片。2、单片机种类单片机有很多种类，功能特点也不尽相同。今天我们要用的是一个称作Arduino的单片机，因为它非常的简单易用，你可以很容易用它做出一些很有趣的作品，你也可以在网上找到其他人五花八门的创意。【PPT展示Arduino单片机种类】Arduino单片机也有很多种，我们使用的具体型号是Arduino Uno。二、 Ar
9、duino Uno单片机系统组成【PPT展示Arduino Uno的系统组成图片】【讲解】介绍Arduino Uno单片机的组成。1、 ATmega328单片机芯片Atmega328单片机芯片是Arduino Uno板的核心元件，是整个系统的大脑。 2、 USB接口下载程序和供电。3、 复位（重启）按钮使程序从起始位置开始运行。4、 数字输入/输出引脚013引脚，可以用作数字输入和输出。其输出只有两种状态，即5V和0V。5、 模拟输入引脚用于测量连接到引脚的电压值，并将0-5V的电压值转换为0-1023之间的一个数值。6、 电源引脚5V，GND（负极）我们已经对Arduino Uno单片机的组
10、成有了一个大概的了解，下面我们就来学习一下如何使用它来制作我开始给大家演示的闪烁的LED项目。思考、讨论、回答问题聆听，思考引出单片机的概念由单片机的种类引出Arduino单片机。帮助学生了解Arduino Uno的组成，以便在接下来连接电路时能快速找到对应的端口。引出实践项目技术学习Arduino硬件连接及S4A编程三、 Arduino硬件连接及S4A编程【提问】我们已经学过使用开关控制LED，如何让Arduino Uno单片机控制LED的闪烁呢？是不是将原来LED闪烁电路中的开关换成Arduino Uno单片机就可以了？【PPT展示】开关控制LED电路原理图Arduino控制LED闪烁电路
11、原理图【讲解】使用Arduino单片机控制LED，只需要将电源和开关使用Arduino上的两个端口代替就可以。【提问】根据这个电路图，大家想一下LED的亮灭到底是怎么实现的呢？【讲解】GND相当于电池的负极，13端口相当于电池的正极，它的电压有两种状态，要么是5V，要么是0V。当13端口是5V时，LED点亮；当13端口是0V时，LED熄灭。13端口的具体状态是通过程序来进行控制的。【活动1】搭接Arduino控制LED闪烁电路【PPT展示】面包板搭接电路图【提问】连接好硬件电路，LED就可以闪烁了吗？ 【活动2】编写程序并运行【演示】S4A编程软件的使用方法，LED闪烁程序的编写方法。打开程序
12、界面在控制模块中找到绿旗图标并拖到中间区域，再将“重复执行”拖到绿旗下方。在动作模块中找到“digital 13 on”和“digital 13 off”模块，拖到重复执行里，再在控制模块中找到“等待1秒”拖到相应位置将Arduino连接到电脑的USB口运行程序。主要用到两个模块：1、 控制模块：程序的流程控制2、 动作模块：Arduino接受外界信息以及向外界发出执行命令。【提问】如果想要改变LED闪烁的频率，应该修改什么？【活动3】修改程序参数修改等待时间参数，观察现象。【分析】修改等待的时间。将“等待1秒”改为其他的数值，比如0.5秒或2秒，观察现象。【提问】能否用别的端口控制LED闪烁
13、？【活动4】更改硬件连接和程序参数将13端口改为12端口，修改硬件电路。同时将digital 13 on中的13改为12，运行程序，观察现象。【讲解】程序要与电路连接相对应。电路连接用到12端口，那么在程序里也应该使用12端口。【巡回指导，个别操作演示】四、 Arduino单片机实验流程总结Arduino单片机实验的一般流程：设计、搭建硬件电路编写程序下载运行程序并进行调试修改讨论、思考观察、思考讨论、思考并回答问题聆听、思考根据电路图连接电路讨论、思考观察、思考，根据学案提示，完成程序编写讨论、思考，并进行实践讨论、思考，并进行实践通过与原有知识相对比，引出新知识，层层递进，减小知识跨度，降低学生学习难度引导学生明白整个实验的原理，从宏观上把握实验的本质设置实践环节，学习新的技能。引出软件编程环节帮助学生理解程序参数可以进行修改设置问题，帮助学生理解“软件程序要和硬件连接相对应”。帮助学生初步掌握Arduino实验电路的连接方法和S4A编程软件的用法。实践操作及展示交流五、 交通灯实验【提出问题】在上课开始时我们提到了交通信号灯的控制也是通过单片机实现的，我们能不能使用单片机制作一个交通信号灯的模型呢？【提问】普通路口的红黄绿三个指示灯是如何工作的？【分析】绿黄红三个灯交替点亮，一个熄灭之后另一个立即点亮，绿灯和红灯亮的时间较长，黄灯亮
