小學(xué)四年級(jí)上學(xué)期信息科技《神奇的聲音密碼》教學(xué)設(shè)計(jì)

單元一單元小節(jié)4課題神奇的聲音密碼課型新授內(nèi)容出處《小學(xué)編程》上冊(cè)第開源硬件部分 作者段亞日期學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)情分析本課為重慶出版社《小學(xué)編程》上冊(cè)開源硬件部分第一單元第四課。本單元是學(xué)生初始學(xué)習(xí)硬件編程的首個(gè)單元,主要學(xué)習(xí)內(nèi)容是在學(xué)生學(xué)習(xí)圖形化編程軟件Kittenblock的基礎(chǔ)上結(jié)合微型電腦開發(fā)板MEOWBIT的“輸出”部分（顯示屏、蜂鳴器等）創(chuàng)作出一些貼近生活、簡單有趣的作品，力求讓學(xué)生的編程學(xué)習(xí)更為直觀、生動(dòng)，也為下一單元結(jié)合傳感器(“輸入”部分)創(chuàng)作出更為復(fù)雜的作品打下基礎(chǔ)。學(xué)生在前三課已經(jīng)熟悉了微型電腦開發(fā)板MEOWBIT的基本使用方法，能運(yùn)用“圖標(biāo)“、”繪圖“等命令讓顯示屏上呈現(xiàn)圖案，本課則在此基礎(chǔ)上繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)硬件編程的過程與方法，探究另一輸出設(shè)備——蜂鳴器。教學(xué)中以三個(gè)環(huán)環(huán)相扣、層層遞進(jìn)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生的探究，同時(shí)設(shè)計(jì)了豐富有趣的拓展任務(wù)以供選擇，以求令各個(gè)思維層級(jí)的孩子都能享受到思考與探究的樂趣。學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解聲音可以傳遞信息，體會(huì)信息傳播的多樣性，增強(qiáng)信息意識(shí)。2.了解摩斯密碼的基礎(chǔ)知識(shí)，能利用指令編程模擬摩斯密碼的發(fā)送，在“編碼——譯碼”的過程中提升算法思維。教學(xué)實(shí)施目標(biāo)與環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)過程微課內(nèi)容一、導(dǎo)入師：同學(xué)們，歡迎來到小學(xué)編程上冊(cè)開源硬件部分第一單元第四課，神奇的聲音密碼。首先，讓我們來聽幾段聲音，一邊聽一邊思考，說說這些聲音分別讓你想到了什么。你聽出來了嗎？前三段聲音分別是警車、消防車、救護(hù)車在執(zhí)行任務(wù)時(shí)發(fā)出的特定聲音，這些聲音可以提醒道路上的其他車輛盡量避讓。第四段聲音是防空警報(bào)聲，戰(zhàn)爭年代在城市受到空襲威脅時(shí)提醒人們注意躲避，平時(shí)也可以用于突發(fā)情況下的災(zāi)情預(yù)報(bào)和緊急報(bào)知?？磥碓谖覀兊纳钪?，常常用約定的聲音來傳遞信息。師：再來聽一段聲音。這是發(fā)電報(bào)的聲音。如今，電報(bào)并不常見，然而在當(dāng)時(shí)，它的出現(xiàn)讓人們告別了用信鴿、快馬、烽火臺(tái)等費(fèi)時(shí)又費(fèi)力的信息傳遞的方式，大大提高了信息傳遞的效率。電報(bào)機(jī)發(fā)出的聲音被稱作摩爾斯電碼，也叫摩斯密碼。這就是我們今天要探索的聲音密碼。接下來請(qǐng)繼續(xù)保持你敏銳的聽力，讓我們開始今天的學(xué)習(xí)旅程吧。二、學(xué)習(xí)目標(biāo)出示師：希望你能通過今天的學(xué)習(xí)完成以下目標(biāo)。三、學(xué)一學(xué)1.摩斯密碼的基礎(chǔ)知識(shí)師：首先，我們來了解摩斯密碼的基礎(chǔ)知識(shí)。（1）首先，讓我們聽一段摩斯密碼，感知它的組成。摩斯密碼是一種時(shí)通時(shí)斷的信號(hào)代碼，由長音、短音和長短音之間的停頓間隔組成。（2）然后，我們學(xué)習(xí)它的記法。按照規(guī)則，我們將短音記作點(diǎn)（?）長音記作劃（—）。我們來聽一小段摩斯密碼，嘗試將它記錄下來。你記錄正確了嗎？（3）接著，我們來學(xué)習(xí)它的讀法。按照規(guī)則，我們將短音讀作“嘀”，它長音讀作“噠”。你能讀一讀這段摩斯密碼嗎？這段密碼應(yīng)該讀作滴滴噠噠噠。（4）接下來我們來看看長音、短音和長短音之間間隔的時(shí)長關(guān)系。按照規(guī)定，長音時(shí)長是短音的3倍，長短音之間間隔的時(shí)長和短音時(shí)長相同。如果我們用t來表示短音時(shí)長，那么長音時(shí)長則為3t，間隔時(shí)長為t。注意這里的“t”是指單位時(shí)間，由發(fā)送人自己規(guī)定。（5）最后我們來了解它的編碼規(guī)則。摩斯密碼將長短音按照不同的數(shù)量和順序進(jìn)行排列，就可以表示不同的英文字母、數(shù)字和標(biāo)點(diǎn)符號(hào)。這是0-9數(shù)字的摩斯密碼。師：（小結(jié)）了解了摩斯密碼的基礎(chǔ)知識(shí)，接下來讓我們嘗試發(fā)送和接收摩斯密碼吧。2.任務(wù)一師：譯電員們利用電報(bào)機(jī)來準(zhǔn)確呈現(xiàn)每個(gè)聲音和間隔的時(shí)長，而我們的好朋友Meowbit主板上也有一個(gè)蜂鳴器，用編程指令可以控制它發(fā)出不同音調(diào)、不同長短的聲音。接下來讓我們用Meowbit板來模擬電報(bào)機(jī)，發(fā)送摩斯密碼。首先，我們?cè)囍鴣戆l(fā)送一個(gè)數(shù)字。請(qǐng)看任務(wù)一。閱讀書本76頁，先讀懂?dāng)?shù)字1的編程思路圖，然后確定一個(gè)數(shù)字作為傳遞的信息，在導(dǎo)學(xué)單上寫出該數(shù)字的編程思路圖。開始嘗試吧！。師：編程思路分析。生：上機(jī)操作。師：（評(píng)價(jià)小結(jié)）這是某位同學(xué)的填寫情況，你能猜出他想要傳遞的是哪個(gè)數(shù)字嗎？3.任務(wù)二師：（出示任務(wù)）確立了思路，接下來請(qǐng)看任務(wù)二：按照編程思路，編寫所選數(shù)字的摩斯密碼程序并通過Meowbit用聲音來傳遞（編碼）。編寫完畢后，同桌互相聽一聽，看能否聽出對(duì)方傳遞的是哪個(gè)數(shù)字（譯碼）。溫馨提示：編碼時(shí)，思路清晰，代碼準(zhǔn)確；譯碼時(shí)，聽得仔細(xì)、記得清楚。如果長短音不明顯，可以試當(dāng)增大t值。師：依據(jù)編程思路想一想，我們需要用到哪些編程指令呢？響多少秒如何實(shí)現(xiàn)？這里要用到一條新指令，它可以控制Meowbit上的蜂鳴器發(fā)出聲音，指令涉及兩個(gè)參數(shù)，其中頻率跟音調(diào)有關(guān)，我們可以直接運(yùn)用默認(rèn)的440HZ，當(dāng)然你也可以嘗試更改數(shù)值。另一個(gè)參數(shù)延時(shí)則表示聲音持續(xù)的時(shí)間。那么長短音之間的停頓如何實(shí)現(xiàn)呢？是的，我們可以運(yùn)用熟悉的等待指令。開始嘗試吧！生：上機(jī)操作。師：（評(píng)價(jià)小結(jié)）一起來聽聽這位同學(xué)的摩斯密碼，你能聽出他想傳遞的是哪個(gè)數(shù)字嗎？4.任務(wù)三師：嘗試了數(shù)字摩斯密碼的發(fā)送和接收，接下來讓我們認(rèn)識(shí)一個(gè)特殊的、由字母組成的摩斯密碼，國際通用求救信號(hào)，“SOS”。SOS最早的產(chǎn)生是由于當(dāng)時(shí)海難事件頻繁發(fā)生，往往由于不能及時(shí)發(fā)出求救信號(hào)，造成很大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。“SOS”的摩斯密碼是S、O、S這三個(gè)字母的密碼組合，這樣三短三長三短的電碼很容易被發(fā)報(bào)方發(fā)出，也很容易被接報(bào)方辨識(shí)。這個(gè)電碼在1912年泰坦尼克號(hào)沉船事件后開始被廣泛使用。任務(wù)三，請(qǐng)編寫“SOS”的摩斯密碼程序并通過Meowbit用聲音來傳遞。編寫完畢后，同桌互相聽一聽，看能否聽清。溫馨提示：如果思路不夠清晰，可以先在導(dǎo)學(xué)單上寫出編程思路，再編寫程序。字母間的間隔時(shí)間比點(diǎn)和劃之間的停頓要長一些，可以設(shè)為3t。同樣的，如果長短音不明顯，可以試當(dāng)增大t值。開始嘗試吧！。師：了解了數(shù)字和字母的摩斯密碼，你也許還會(huì)好奇漢字的摩斯密碼表示方式。漢字摩斯密碼的表示規(guī)則是用四個(gè)數(shù)字來表示一個(gè)漢字。你可以通過搜索引擎來搜索某個(gè)漢字的摩斯密碼。例如，輸入“重”字，點(diǎn)擊“查詢”，便得到了它的摩斯密碼“6850”。輸入慶字，點(diǎn)擊“查詢”，便得到了它的摩斯密碼“1987”。你還可以和你的小伙伴一起自行設(shè)計(jì)一套電碼，規(guī)定相應(yīng)漢字的表示方式，傳遞屬于你們的秘密。如果你感興趣，可以繼續(xù)嘗試運(yùn)用摩斯密碼來傳遞一個(gè)漢字、一句話。溫馨提示：在使用時(shí)，發(fā)送者和接收者須使用同一套電碼才能正確譯出傳遞的內(nèi)容。數(shù)字之間的停頓比點(diǎn)和劃之間的停頓要長一些（可以設(shè)為3t），漢字之間的停頓則更長（可以設(shè)為5t、7t等）。四、探一探師：同學(xué)們，我們已經(jīng)完成了這堂課的主要學(xué)習(xí)任務(wù)，真棒！接下來，讓我們進(jìn)入拓展延伸部分，發(fā)現(xiàn)莫斯密碼的更多奧秘。師：除聲音以外，摩斯密碼的信息傳遞還可以通過敲擊手指、燈光、眨眼、咳嗽等其他方式進(jìn)行，只要掌握了編碼規(guī)則，我們便可以依據(jù)場景來選擇合適的傳遞方式。讓我們來欣賞兩個(gè)電影片段，進(jìn)一步感受摩斯密碼的魅力。接下來，開動(dòng)你的小腦袋，嘗試運(yùn)用多種方式來傳遞SOS吧。以下思路供你參考。五、評(píng)