第12課 音樂(lè)盒之三-高中信息技術(shù)Arduino開(kāi)源硬件系列課程教學(xué)設(shè)計(jì) (6份打包)

第12課音樂(lè)盒之三-高中信息技術(shù)Arduino開(kāi)源硬件系列課程教學(xué)設(shè)計(jì)(6份打包)主備人備課成員教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容為高中信息技術(shù)Arduino開(kāi)源硬件系列課程中的“音樂(lè)盒之三”，主要涉及Arduino編程與硬件控制，通過(guò)編寫程序控制音樂(lè)盒播放音樂(lè)。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系：本節(jié)課將運(yùn)用學(xué)生在Arduino基礎(chǔ)課程中學(xué)到的編程知識(shí)和硬件控制技巧，結(jié)合音樂(lè)盒的制作和編程，讓學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中。教材章節(jié)包括Arduino編程基礎(chǔ)、硬件控制、音樂(lè)播放等，具體內(nèi)容涉及音符播放、節(jié)奏控制、旋律編寫等。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)旨在培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。通過(guò)Arduino音樂(lè)盒的制作，學(xué)生將提升信息處理能力，學(xué)會(huì)運(yùn)用信息技術(shù)解決問(wèn)題；在編程過(guò)程中，鍛煉邏輯思維和算法思維；同時(shí)，通過(guò)創(chuàng)作個(gè)性化音樂(lè)作品，激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)，提高動(dòng)手實(shí)踐和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，為將來(lái)的技術(shù)革新和創(chuàng)造發(fā)明奠定基礎(chǔ)。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

①熟練掌握Arduino編程語(yǔ)言和基本語(yǔ)法，能夠編寫控制音樂(lè)盒播放程序的代碼。

②理解并應(yīng)用數(shù)字信號(hào)輸出控制音樂(lè)盒的發(fā)聲模塊，實(shí)現(xiàn)音樂(lè)播放功能。

2.教學(xué)難點(diǎn)

①在編寫程序時(shí)，如何準(zhǔn)確地控制音符的時(shí)長(zhǎng)和節(jié)奏，使得音樂(lè)播放流暢自然。

②如何通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)音樂(lè)旋律的動(dòng)態(tài)調(diào)整，包括音符的升降和節(jié)奏的變化，以及如何處理音符之間的過(guò)渡和連接。學(xué)具準(zhǔn)備Xxx課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)資源1.硬件資源：Arduino開(kāi)發(fā)板、音樂(lè)盒套件、電腦

2.軟件資源：ArduinoIDE編程軟件、音樂(lè)編輯軟件

3.課程平臺(tái)：校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)

4.信息化資源：教學(xué)PPT、編程示例代碼、教學(xué)視頻

5.教學(xué)手段：小組討論、現(xiàn)場(chǎng)演示、編程實(shí)踐教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）

-創(chuàng)設(shè)情境：播放一段經(jīng)典音樂(lè)盒旋律，讓學(xué)生感受音樂(lè)盒的美妙聲音，同時(shí)展示一個(gè)已經(jīng)制作好的音樂(lè)盒Arduino項(xiàng)目。

-提出問(wèn)題：請(qǐng)大家思考，如何利用Arduino技術(shù)制作一個(gè)能夠播放音樂(lè)的盒子？

-學(xué)生思考并回答，教師總結(jié)：通過(guò)編寫程序控制音樂(lè)盒的發(fā)聲模塊。

2.講授新課（20分鐘）

-知識(shí)講解：

①介紹Arduino音樂(lè)盒的硬件構(gòu)成，包括開(kāi)發(fā)板、音樂(lè)盒套件等（5分鐘）。

②講解Arduino編程語(yǔ)言的基礎(chǔ)語(yǔ)法，包括變量、循環(huán)、條件判斷等（5分鐘）。

③詳細(xì)講解音樂(lè)盒編程的核心概念，如音符的表示、時(shí)長(zhǎng)控制、節(jié)奏控制等（5分鐘）。

④通過(guò)示例代碼演示如何編寫音樂(lè)盒播放程序（5分鐘）。

3.鞏固練習(xí)（10分鐘）

-練習(xí)編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的音樂(lè)旋律程序，讓學(xué)生在ArduinoIDE中實(shí)際操作，編寫并上傳代碼到開(kāi)發(fā)板（5分鐘）。

-學(xué)生展示練習(xí)成果，教師點(diǎn)評(píng)并指導(dǎo)，針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行解答（5分鐘）。

4.師生互動(dòng)環(huán)節(jié)（5分鐘）

-提問(wèn)：如何調(diào)整音樂(lè)旋律的節(jié)奏和速度？

-學(xué)生回答，教師總結(jié)：通過(guò)修改程序中的音符時(shí)長(zhǎng)和播放間隔。

-互動(dòng)討論：如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)動(dòng)態(tài)的音樂(lè)盒，讓音樂(lè)旋律可以根據(jù)用戶輸入改變？

-學(xué)生分組討論，教師引導(dǎo)并總結(jié)討論成果，給出實(shí)現(xiàn)思路和關(guān)鍵代碼。

5.解決問(wèn)題及核心素養(yǎng)能力的拓展（5分鐘）

-提出挑戰(zhàn)性問(wèn)題：如何設(shè)計(jì)一個(gè)音樂(lè)盒，可以自動(dòng)根據(jù)時(shí)間變化播放不同的音樂(lè)？

-學(xué)生思考并提出解決方案，教師引導(dǎo)并總結(jié)，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

-教師展示一個(gè)進(jìn)階項(xiàng)目，如音樂(lè)盒與傳感器結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)播放功能。

6.總結(jié)與反饋（5分鐘）

-教師總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容和收獲，強(qiáng)調(diào)Arduino編程在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。

-學(xué)生反饋學(xué)習(xí)過(guò)程中的疑問(wèn)和感受，教師解答并給予鼓勵(lì)。

7.課堂結(jié)束（5分鐘）

-教師布置課后作業(yè)：設(shè)計(jì)一個(gè)個(gè)性化的音樂(lè)盒程序，下節(jié)課分享。

-學(xué)生收拾學(xué)習(xí)材料，教師宣布下課。

總用時(shí)：45分鐘學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果顯著，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.知識(shí)掌握：學(xué)生能夠熟練掌握Arduino編程語(yǔ)言的基礎(chǔ)語(yǔ)法，理解并應(yīng)用數(shù)字信號(hào)輸出控制音樂(lè)盒的發(fā)聲模塊，編寫出控制音樂(lè)盒播放簡(jiǎn)單旋律的程序。

2.技能提升：通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐，學(xué)生提高了編程能力和硬件操作技能，能夠獨(dú)立完成音樂(lè)盒的組裝和編程，實(shí)現(xiàn)了音樂(lè)盒的自主控制。

3.創(chuàng)新思維：學(xué)生在設(shè)計(jì)個(gè)性化音樂(lè)盒程序的過(guò)程中，展現(xiàn)了創(chuàng)新思維，能夠根據(jù)個(gè)人喜好和創(chuàng)意，調(diào)整音樂(lè)旋律和節(jié)奏，甚至結(jié)合傳感器實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的互動(dòng)功能。

4.解決問(wèn)題能力：面對(duì)編程中遇到的問(wèn)題，學(xué)生學(xué)會(huì)了通過(guò)查找資料、討論交流等方式尋找解決方案，增強(qiáng)了問(wèn)題分析和解決的能力。

5.團(tuán)隊(duì)協(xié)作：在互動(dòng)討論和項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生展現(xiàn)了良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，能夠有效溝通、分工合作，共同完成項(xiàng)目任務(wù)。

6.信息素養(yǎng)：學(xué)生在使用ArduinoIDE和音樂(lè)編輯軟件的過(guò)程中，提升了信息素養(yǎng)，學(xué)會(huì)了利用信息技術(shù)工具進(jìn)行創(chuàng)作和表達(dá)。

7.核心素養(yǎng)：本節(jié)課的學(xué)習(xí)不僅提高了學(xué)生的技術(shù)技能，更在邏輯思維、算法思維、創(chuàng)新意識(shí)等方面進(jìn)行了拓展，促進(jìn)了學(xué)生核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。

8.實(shí)踐應(yīng)用：學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的Arduino編程知識(shí)和技能應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中，為將來(lái)的技術(shù)實(shí)踐和創(chuàng)新發(fā)明奠定了基礎(chǔ)。板書設(shè)計(jì)1.①Arduino編程基礎(chǔ)語(yǔ)法

②音樂(lè)盒硬件構(gòu)成

③音符、時(shí)長(zhǎng)、節(jié)奏控制概念

2.①音樂(lè)盒程序編寫步驟

②動(dòng)手實(shí)踐注意事項(xiàng)

③代碼調(diào)試與優(yōu)化建議

3.①創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力培養(yǎng)

②團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通技巧

③核心素養(yǎng)提升策略課堂1.課堂評(píng)價(jià)：

-提問(wèn)：在講解過(guò)程中，通過(guò)提問(wèn)的方式檢查學(xué)生對(duì)Arduino編程基礎(chǔ)語(yǔ)法、音樂(lè)盒硬件構(gòu)成以及音符控制等知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握情況。根據(jù)學(xué)生的回答，及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和深度。

-觀察：在學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐環(huán)節(jié)，觀察學(xué)生的操作是否規(guī)范，編程是否正確，以及是否能夠獨(dú)立解決問(wèn)題。對(duì)于操作不當(dāng)或理解不透的學(xué)生，及時(shí)提供個(gè)別指導(dǎo)。

-測(cè)試：在課程結(jié)束時(shí)，進(jìn)行一個(gè)小測(cè)驗(yàn)，測(cè)試學(xué)生對(duì)本節(jié)課知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。通過(guò)測(cè)試結(jié)果，分析學(xué)生的強(qiáng)項(xiàng)和弱項(xiàng)，為后續(xù)教學(xué)提供參考。

2.作業(yè)評(píng)價(jià)：

-批改：對(duì)學(xué)生的編程作業(yè)進(jìn)行詳細(xì)批改，檢查代碼的正確性、邏輯性和創(chuàng)新性。記錄學(xué)生的常見(jiàn)錯(cuò)誤，以便在課堂上集中講解。

-點(diǎn)評(píng)：在作業(yè)批改后，選擇具有代表性的作業(yè)進(jìn)行公開(kāi)點(diǎn)評(píng)，既表?yè)P(yáng)優(yōu)秀作業(yè)，也指出普遍存在的問(wèn)題。通過(guò)點(diǎn)評(píng)，讓學(xué)生明白如何改進(jìn)和提高。

-反饋：及時(shí)將作業(yè)評(píng)價(jià)結(jié)果反饋給學(xué)生，鼓勵(lì)他們針對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行復(fù)習(xí)和練習(xí)。對(duì)于表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生，給予肯定和鼓勵(lì)，激勵(lì)他們繼續(xù)努力。

-鼓勵(lì)：在評(píng)價(jià)過(guò)程中，注重鼓勵(lì)學(xué)生，尤其是對(duì)那些在原有基礎(chǔ)上取得進(jìn)步的學(xué)生，增強(qiáng)他們的自信心和學(xué)習(xí)動(dòng)力。

3.過(guò)程性評(píng)價(jià)：

-跟蹤：定期跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，通過(guò)課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況以及學(xué)生的自我評(píng)價(jià)，全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

-調(diào)整：根據(jù)過(guò)程性評(píng)價(jià)的結(jié)果，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略和方法，確保教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的學(xué)習(xí)需求相匹配。

4.綜合性評(píng)價(jià)：

-綜合考量學(xué)生的課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、實(shí)踐操作能力以及創(chuàng)新思維等方面，進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。

-通過(guò)期末項(xiàng)目展示或考試，評(píng)估學(xué)生在一個(gè)學(xué)習(xí)階段內(nèi)的總體學(xué)習(xí)效果，為學(xué)生的綜合評(píng)定提供依據(jù)。典型例題講解例題1：編寫一個(gè)Arduino程序，使得音樂(lè)盒能夠播放《兩只老虎》的旋律。

答案：使用Arduino的tone函數(shù)來(lái)生成不同頻率的音符，按照《兩只老虎》的旋律編寫代碼。

```cpp

intmelody[]={

262,262,294,262,349,330,262,262,294,262,392,349,262,262,523,440,349,330,294,466,466,440,349,392,349

};

intnoteDurations[]={

4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,2

};

voidsetup(){

for(intthisNote=0;thisNote<24;thisNote++){

tone(8,melody[thisNote],noteDurations[thisNote]);

intpauseBetweenNotes=noteDurations[thisNote]*1.30;

delay(pauseBetweenNotes);

noTone(8);

}

}

voidloop(){

//noneedtorepeatthemelody.

}

```

例題2：編寫一個(gè)Arduino程序，使用按鈕控制音樂(lè)盒的開(kāi)始和停止播放。

答案：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)控制音樂(lè)的播放。

```cpp

constintbuttonPin=2;//thenumberofthepushbuttonpin

constintledPin=13;//thenumberoftheLEDpin

//variableswillchange:

intbuttonState=0;//variableforreadingthepushbuttonstatus

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);

pinMode(buttonPin,INPUT);

}

voidloop(){

buttonState=digitalRead(buttonPin);

if(buttonState==HIGH){

//turnLEDon:

digitalWrite(ledPin,HIGH);

//Playmusic

//(musicplayingcodehere)

}

else{

//turnLEDoff:

digitalWrite(ledPin,LOW);

//Stopmusic

noTone(8);

}

}

```

例題3：編寫一個(gè)Arduino程序，實(shí)現(xiàn)音樂(lè)盒的音調(diào)隨著光敏電阻的亮度變化而變化。

答案：使用光敏電阻讀取環(huán)境亮度，根據(jù)亮度值改變音樂(lè)盒播放的音調(diào)。

```cpp

constintsensorPin=A0;//theanaloginputpinthatthepotentiometerisattachedto

constintledPin=9;//thepinthattheLEDisattachedto

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);

}

voidloop(){

intsensorValue=analogRead(sensorPin);

intfrequency=map(sensorValue,0,1023,100,1000);//Mapthesensorvaluetoafrequencyrange

tone(ledPin,frequency);

delay(10);

}

```

例題4：編寫一個(gè)Arduino程序，使用旋轉(zhuǎn)編碼器來(lái)調(diào)整音樂(lè)盒播放的旋律速度。

答案：通過(guò)讀取旋轉(zhuǎn)編碼器的值，動(dòng)態(tài)調(diào)整音符的播放時(shí)長(zhǎng)。

```cpp

constintpinA=2;//pinAoftheencoder

constintpinB=3;//pinBoftheencoder

intlastEncoded=0;

intencoded=0;

voidsetup(){

pinMode(pinA,INPUT_PULLUP);

pinMode(pinB,INPUT_PULLUP);

}

voidloop(){

intMSB=digitalRead(pinA);//Mostsignificantbit

intLSB=digitalRead(pinB);//Leastsignificantbit

intencoded=(MSB<<1)|LSB;

intsum=(lastEncoded<<2)|encoded;

if(sum==0b1101||sum==0b0100||sum==0b0010||sum==0b1011)

rotateRight();

if(sum==0b1110||sum==0b0111||sum==0b0001||sum==0b1000)

rotateLeft();

lastEncoded=encoded;//storethisvaluefornexttime

//Usetheencodedvaluetoadjustthespeedofthemelody

//(adjustmelodyspeedcodehere)

}

```

例題5：編寫一個(gè)Arduino程序，實(shí)現(xiàn)音樂(lè)盒的旋律可以根據(jù)溫度變化自動(dòng)調(diào)整。

答案：使用溫度傳感器讀取環(huán)境溫度，根據(jù)溫度值調(diào)整音樂(lè)盒的旋律。

```cpp

constinttempSensorPin=A1;//theanaloginputpinthatthetemperaturesensorisattachedto

constintbuzzerPin=9;//thepinthatthebuzzerisattachedto

voidsetup(){

pinMode(buzzerPin,OUTPUT);

}

voidloop(){

floatsensorValue=analogRead(tempSensorPin);

floattemperature=(sensorValue*5.0/1023.0)*100;//Converttheanalogreadingtotemperature

//Adjustthemelodybasedonthetemperature

//(adjustmelodycodehere)

}

```教學(xué)反思今天的課堂上，我教授了Arduino開(kāi)源硬件系列課程中的“音樂(lè)盒之三”，在課后我進(jìn)行了深刻的反思，以下是我對(duì)本次教學(xué)的一些思考。

首先，學(xué)生對(duì)Arduino編程和硬件控制的興趣明顯提高了。在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，通過(guò)展示經(jīng)典音樂(lè)盒旋律和已經(jīng)制作好的音樂(lè)盒項(xiàng)目，成功激發(fā)了學(xué)生的興趣和求知欲。這一點(diǎn)