初中信息技术ARDUINO电子设计与制作好用的按钮教学设计学情分析教材分析课后反思.docx

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初中信息技术ARDUINO电子设计与制作好用的按钮教学设计学情分析教材分析课后反思

教学设计

课题

《ARDUINO电子设计与制作——好用的按钮》

一、教学目标

1.通过两人小组合作探究，了解按钮的物理属性，掌握按钮抬起、按下与高低电平的对应关系。

2.通过四人小组合作，发挥创意，设计并制作具有一定功能和现实意义的作品。

3.通过项目制学习，培养学生会学习、善创新、爱分享的学习精神和态度。

4.在设计、创造、展演的活动中，理解创客文化。

二、教学重难点分析及解决措施

1.教学重点：

按钮的属性。

引导学生两人小组合作探究，编写程序导入ARDUINO主板，通过按下和抬起按钮，观看LED灯的亮灭，理解按钮的属性。

2.教学难点：

组合使用LED灯与按钮设计与制作具有创意的作品。

引导学生四人小组合作完成，教师给予学生充分的指导，同时给予学生较为充裕的时间来完成。

三、教法与学法

讲授法、示范法、项目式学习、合作学习、演示法

四、器材准备

多媒体微机室、USB数据延长连接线、ARDUINO主板及连接线若干、按钮若干、各色LED灯若干

五、教学设计

教学环节

环节目标

教学内容

学生活动

环节一：

理解创客内涵，问题导入新课

理解创客内涵，通过视频中的拦车事件引出课题。

1.创客的定义和特征；

2.拦车视频。

认真听讲理解创客内涵，观看视频，思考红绿灯变换的优化方案，自由发言，表达自己的想法。

环节二：

完成学习准备

学生根据学习准备要求，两人小组完成硬件和软件的准备，为接下来的学习做好器材准备。

多媒体教学系统出示学习准备要求，学生按照要求完成学习准备，并在学习记录单上做好记录。

两人小组，一人负责检查硬件的数量和ARDUINO主板与电脑的连接情况，一人负责填写任务单。

环节三：

温故知新

温故LED灯与ARDUINO主板的正确连接方式，熟练在Mixly软件中编写程序控制LED灯的亮灭。

1.LED灯与ARDUINO主板的正确连接。

2.编写程序实现LED灯亮一秒灭一秒。

1.回忆正确的连接方式，并分享自己的观点。

2.两人小组合作实现LED灯亮灭的控制。

环节四：

认识按钮，探究按钮属性

1.通过认真听教师的讲解，自主体验按钮的操作，熟悉按钮的基本特点。

2.通过两人小组合作探究，明确按钮抬起、按下与高低电平的对应关系。

1.多媒体教学系统与按钮实物相结合，讲解按钮的基本特点。

2.多媒体教学系统出示探究任务，分析任务要求，引导学生探究按钮的属性。

1.听讲、体验按钮的按下与松开操作，了解按钮的物理属性。

2.学生将LED灯、ARDUINO主板、按钮相连。

编写程序并上传到ARDUINO主板，按下、松开按钮，观看LED灯的亮灭，概括按钮的按下与抬起与高低电平的关系，并将结果填写在学习任务单上。

3.上台交流。

环节五：

综合实践，我爱“创”

通过综合任务“我爱创”，学生小组发挥创意，能够灵活运用所学知识将创意转化为现实作品，培养学生的创新意识和精神，达到学以致用的目的。

自主创编故事或者设计故事情景，利用按钮和LED灯创作作品。

四人小组合作，按照要求制作作品。

环节六：

作品展演与生生互评

通过上台展示、分享作品，形成爱分享、会分享、善分享的意识和能力，生生互评培养学生的审美能力。

讲述作品创意并展示作品

四人小组为单位上台展示、分享作品，其他同学观看并评价

环节七：

总结本课，升华主题

通过师生共同总结，升华对创客精神与文化的理解。

总结本课，再次陈述创客的内涵

思考、分享、听讲，深化对创客的理解

六、教学流程图

学情分析

本课《好用的按钮》整个ARDUINO电子设计与制作的第二课时，是学生在了解ARDUINO主板及主板与各器件正确互联、Mixly编程软件和LED灯的相关知识后进行的，学生具备了一定的知识和技能基础，这些是操作按钮的良好前提。

按钮本身的强大功能对学生具有吸引力，利于激发学生的学习兴趣。

此外，初二的学生已经具备较好的合作意识和较强的动手实践能力、表现能力，这些为本课的成功实施奠定了良好的基础。

但是由于学生对Mixly软件的学习时间很短，程序设计能力是弱项，这就需要教师在课堂教学中多加以指导，以便学生能成功实现他们的构思和设想。

而且，学生利用硬件构思情节方面也尚属首次，这也需要教师多加示范和引导。

效果分析

从教学情况来看，尽管学生接触ARDUINO硬件的次数很少，但是八年级学生良好的学习能力还是足够支撑他们探究LED灯和按钮的知识与操作。

虽然学生对Mixly软件的使用不太熟练，但在老师的指导下进行程序编写对于八年级学生而言也不算难事。

所以从知识学习的角度而言，学生对整节课的知识掌握情况是不错的。

当课堂上以创新项目的设计、制作和展示为驱动和目的，我们在传统课堂中遇到的许多棘手问题也就迎刃而，如如何培养学生的创新精神和动手实践能力、如何组织学生有效地合作学习、如何提升学生的表现能力、如何培养学生分析问题和解决问题能力等。

学生根据所学的LED灯和按钮的知识，发挥想象和创意，结合实际情景，制作功能各异、价值多元的作品，然后分享给其他同学，同学之间互相评价，相互交流，从学生在课堂上的实际表现来看，前述问题都不复存在了，学生之间的合作是自愿的，学习是主动和积极的，课堂气氛也是热烈的，整个课堂就是一个大的讨论场、实践场、展示舞台，每个人都参与其中，分工合作，共同为自己组的项目负责，在整个过程中，知识和技能在讨论、运用中深化，创新、合作的精神在潜移默化中形成，教师要做的只是做好主持人和支持者的工作，将课堂的空间、时间和话语权真正还给学生，真正彰显了教师主导学生主体的教育理念。

教材分析

ARDUINO是目前较为流行的电子互动平台，使用简单，功能多样，而且价格低廉，对培养学生的科技素养具有十分突出的价值。

当前，市面上有一些ARDUINO开发与实践的教材，但大多数是不适合在初中开展教学的，尤其是不适合普及性的教学，而我们的目的是在全体学生中开展普及性的ARDUINO教学，以ARDUINO为载体培养学生的创新精神和实践动手能力，并挖掘和发现有特长的学生。

基于此，笔者自编了适合本校学生学习的ARDUINO教材，用于对学生进行普及教育，一共有六个课时。

其中本课《好用的按钮》是第二课时，主要学习内容是熟悉按钮的属性，即学生明确按钮的抬起与按下对应的高低电平情况，以便实现对其他原件如LED灯的控制，然后利用先前学过的LED灯和按钮的知识创作作品。

将按钮与LED灯相结合，创作与现实情境相匹配的多种作品，如交通灯、手电筒等。

课堂学习中，要求同学们发挥创意和现场表演，有机、巧妙地将创编的故事与硬件的功能结合在一起，从而实现知识学习与实践操作的有机结合，培养学生学以致用和创新的能力。

测评练习

一、学习准备

准备项目

是否符合学习要求

1.器材准备

2.信号联通准备

二、探究一：

按钮的属性

在Mixly软件中编写上述程序，完成下列问题：

现象描述

概括结论

上传程序后，按钮的初始状态是_______（抬起or按下），LED灯的状态是_______（亮or灭）

按钮抬起，输入的是__________（高电平or低电平）；

按钮按下，输入的是__________（高电平or低电平）

按下按钮，LED灯的状态是_______（亮or灭）

三、探究任务二：

制作即按即灭照明设备

任务分析：

程序上传后，LED灯是灭的，按下按钮，LED灯亮，松开按钮，LED灯灭。

课后反思

本课最重要的两个环节是探究按钮的属性和利用按钮、LED灯创作作品，这两个环节的处理经过多次磨课，达到了比较好的效果。

一、探究按钮的属性。

视频时间为15’57’’-26’40’’，共11分钟。

探索清楚按钮的属性是本次课的重点也是难点知识，教学采用的是小组合作探究的方式，编写程序上传到主板，通过观看LED灯的亮灭，概括出按钮按下与抬起输出的是高电平还是低电平。

没有教师的讲解，有的是学生的自主探究，像工程师一样去设计方案，像科学家一样去猜想、观察现象，概括结论，不仅提高了学生学习的积极性和主动性，更培养了学生分析问题、解决问题的能力。

2.创作作品并展示、互评。

视频时间为26’41’’-46’45’’，共20分钟。

该部分是本节课的核心和精华，学生运用所学知识，以小组为单位创编故事，综合应用LED灯和按钮来实现故事情节，并上台表演，生生互评。

创客的本质内涵就是发现问题，发挥创意，利用技术将创意变成现实，这个环节充分体现了创客精神，学生小组为单位，各有分工，各司其职，相互配合，将硬件与创意完美地结合在一起，学生体会到了快乐，更理解了创客精神的实质，提高了学生分析问题和解决问题的能力。

ARDUINO开源硬件是创客们造物的常用器件，单个器件如LED灯、按钮或传感器的使用较为简单，难的是授课教师和学生要真正理解创客精神和文化，并能依据正确理解的创客精神指导教与学，培养学生创新精神和分析问题、解决问题的能力。

对于初中生而言，有较强的学习能力，也有较好的创新能力，所以，此类课程对初中生而言是非常适用和实用的，对提升学生学习兴趣，培养学生的综合素养都具有十分突出的价值和效用。

因为此类课程重点在引导学生自主设计、创作、分享作品，需要的课时较长，所以在课程设计上，一个小时的课程时常较为合适，能够给学生充裕的时间开展合作和实践，而不是流于形式。

此外，在对学生的作品创新设计和展示上要多加引导和指导，让学生在轻松、愉快的课堂氛围中掌握知识，提升能力。

课标分析

《中小学信息技术课程指导纲要（试行）》指出，“中小学信息技术课程的主要任务是：

培养学生对信息技术的兴趣和意识，让学生了解和掌握信息技术基本知识和技能，了解信息技术的发展及其应用对人类日常生活和科学技术的深刻影响。

”“信息技术课程的设置要考虑学生心智发展水平和不同年龄阶段的知识经验和情感需求。

”

《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》首次提出立德树人的价值观，帮助学生有效利用信息、媒体、工具，优化自己的学习和生活，提高服务社会的能力。

帮助学生成长为有效的技术使用者、创新的技术设计者和理性的技术反思者。

在课程结构上提出“人工智能初步、三维设计与创意、开源硬件项目设计三个模块作为综合素质评价的内容，以便更好满足学生升学和个性化发展的需要。

”教学建议上，紧密围绕学科核心素养，凸显“学主教从、以学定教、先学后教”的专业路径，具体从领会学科核心素养、把握项目学习本质，重构教学方式，创设数字化学习环境4个维度，引导学生全面提升信息素养，养成终身学习习惯。

基于上述课标要求，在初中阶段开设ARDUINO电子设计与制作课程。

ARDUINO电子设计是当下信息技术学习的一个趋势，是开源硬件学习的理想器件，其功能强大，易学好用，适合初中年龄段的学生学习。

同时，ARDUINO具有的兴趣性、操作性、拓展性等强调以学生为学习和活动的主体，能够培养学生的创新精神、实践动手能力以及合作的意识、人机交往能力，同时为学生进入高中阶段的学习打下良好的基础。