2023-2024學(xué)年天津市中小學(xué)生mixly創(chuàng)意編程 第12課 換擋風(fēng)扇-說(shuō)課稿

2023-2024學(xué)年天津市中小學(xué)生mixly創(chuàng)意編程第12課換擋風(fēng)扇-說(shuō)課稿授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間教學(xué)內(nèi)容2023-2024學(xué)年天津市中小學(xué)生mixly創(chuàng)意編程第12課《換擋風(fēng)扇》

本節(jié)課選自《mixly創(chuàng)意編程》教材第12章，主要內(nèi)容包括：學(xué)習(xí)使用mixly軟件編寫程序，控制Arduino板驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的換擋功能。具體內(nèi)容包括：

1.理解直流電機(jī)的原理和特性；

2.學(xué)習(xí)使用PWM（脈沖寬度調(diào)制）控制電機(jī)速度；

3.掌握使用按鈕或滑動(dòng)變阻器等輸入設(shè)備實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇換擋的方法；

4.編寫程序并上傳至Arduino板，實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的換擋控制。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)主要包括：

1.信息素養(yǎng)：培養(yǎng)學(xué)生利用mixly編程軟件進(jìn)行問(wèn)題解決的能力，提升信息獲取、處理和運(yùn)用信息技術(shù)解決問(wèn)題的素養(yǎng)。

2.創(chuàng)新實(shí)踐：通過(guò)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇換擋功能，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。

3.科學(xué)精神：引導(dǎo)學(xué)生理解電機(jī)控制原理，培養(yǎng)科學(xué)探究精神，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

4.技術(shù)應(yīng)用：使學(xué)生掌握Arduino編程和PWM控制技術(shù)，增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用新技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的意識(shí)。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)主要包括以下三個(gè)方面：

-直流電機(jī)的工作原理及控制方法：重點(diǎn)講解直流電機(jī)的基本原理，以及如何通過(guò)PWM信號(hào)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。例如，通過(guò)調(diào)整PWM信號(hào)的占空比來(lái)改變電機(jī)的速度，讓學(xué)生理解占空比與電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。

-mixly編程軟件的使用：詳細(xì)教授如何在mixly軟件中創(chuàng)建項(xiàng)目、編寫代碼、上傳程序至Arduino板。例如，如何使用mixly中的PWM模塊來(lái)控制電機(jī)的速度，以及如何使用按鈕或滑動(dòng)變阻器作為輸入設(shè)備來(lái)控制風(fēng)扇的換擋。

-程序調(diào)試與優(yōu)化：強(qiáng)調(diào)在編程過(guò)程中如何進(jìn)行錯(cuò)誤檢查和程序優(yōu)化，提升程序運(yùn)行的穩(wěn)定性和效率。例如，如何通過(guò)觀察電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和調(diào)試代碼來(lái)優(yōu)化風(fēng)扇換擋的流暢性。

2.教學(xué)難點(diǎn)

本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)主要包括以下兩個(gè)方面：

-PWM信號(hào)的生成與調(diào)整：學(xué)生對(duì)PWM信號(hào)的理解和生成可能存在困難，尤其是如何根據(jù)不同的占空比來(lái)精確控制電機(jī)速度。例如，學(xué)生可能難以理解如何通過(guò)編寫代碼來(lái)生成不同占空比的PWM信號(hào)，以及這些信號(hào)如何影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

-程序邏輯與錯(cuò)誤處理：學(xué)生在編寫程序時(shí)可能會(huì)遇到邏輯錯(cuò)誤或代碼運(yùn)行不穩(wěn)定的問(wèn)題。例如，如何確保按鈕或滑動(dòng)變阻器的輸入信號(hào)能夠準(zhǔn)確觸發(fā)風(fēng)扇的換擋，以及如何處理程序運(yùn)行中可能出現(xiàn)的異常情況，如輸入信號(hào)不穩(wěn)定或電機(jī)響應(yīng)不靈敏。教師需要通過(guò)實(shí)例分析和逐步引導(dǎo)，幫助學(xué)生理解和解決這些難點(diǎn)。教學(xué)方法與策略1.教學(xué)方法：采用講授與實(shí)操相結(jié)合的方式，首先通過(guò)講授介紹直流電機(jī)原理和PWM控制理論，然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作，加深理解。

2.教學(xué)活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組合作實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生分組完成風(fēng)扇換擋程序的編寫和調(diào)試，鼓勵(lì)討論和互助，促進(jìn)學(xué)生的參與和互動(dòng)。

3.教學(xué)媒體：使用多媒體課件展示編程步驟和電機(jī)控制原理，利用Arduino開(kāi)發(fā)板和mixly軟件作為實(shí)操工具，增強(qiáng)教學(xué)的直觀性和實(shí)踐性。教學(xué)實(shí)施過(guò)程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過(guò)在線平臺(tái)發(fā)布預(yù)習(xí)資料，包括直流電機(jī)原理和PWM控制的基礎(chǔ)知識(shí)PPT。

-設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題：設(shè)計(jì)問(wèn)題如“PWM信號(hào)如何影響電機(jī)轉(zhuǎn)速？”引導(dǎo)學(xué)生思考。

-監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過(guò)平臺(tái)反饋功能，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度。

學(xué)生活動(dòng)：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：理解直流電機(jī)的工作原理和PWM控制的基本概念。

-思考預(yù)習(xí)問(wèn)題：記錄對(duì)PWM信號(hào)與電機(jī)轉(zhuǎn)速關(guān)系的初步理解。

-提交預(yù)習(xí)成果：將筆記和問(wèn)題提交至平臺(tái)。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)實(shí)現(xiàn)資源的共享和進(jìn)度的監(jiān)控。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

-導(dǎo)入新課：通過(guò)展示不同轉(zhuǎn)速的風(fēng)扇視頻，引出本節(jié)課的主題。

-講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解PWM控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的原理，并通過(guò)示例代碼進(jìn)行演示。

-組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論，讓學(xué)生探討如何通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇換擋。

-解答疑問(wèn)：對(duì)學(xué)生在編程實(shí)踐中遇到的問(wèn)題進(jìn)行解答。

學(xué)生活動(dòng)：

-聽(tīng)講并思考：理解PWM控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的原理。

-參與課堂活動(dòng)：小組討論，編寫并測(cè)試風(fēng)扇換擋程序。

-提問(wèn)與討論：提出在編程過(guò)程中遇到的問(wèn)題，并參與討論解決方案。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：講解PWM控制原理。

-實(shí)踐活動(dòng)法：通過(guò)編程實(shí)踐，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。

-合作學(xué)習(xí)法：小組討論，促進(jìn)團(tuán)隊(duì)合作。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

-布置作業(yè)：布置編寫一個(gè)完整的換擋風(fēng)扇程序作業(yè)。

-提供拓展資源：提供有關(guān)Arduino和PWM控制的高級(jí)學(xué)習(xí)資源。

-反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：批改作業(yè)，提供針對(duì)性的反饋。

學(xué)生活動(dòng)：

-完成作業(yè)：根據(jù)所學(xué)，獨(dú)立完成換擋風(fēng)扇程序的編寫。

-拓展學(xué)習(xí)：利用提供的資源，深入學(xué)習(xí)Arduino編程和PWM控制。

-反思總結(jié)：總結(jié)編程過(guò)程中的收獲和遇到的問(wèn)題。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：鼓勵(lì)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

-反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行反思，提升學(xué)習(xí)能力。

本節(jié)課的實(shí)施過(guò)程中，每個(gè)環(huán)節(jié)都緊密圍繞教學(xué)重難點(diǎn)進(jìn)行，確保學(xué)生能夠深入理解直流電機(jī)的工作原理和PWM控制技術(shù)，同時(shí)通過(guò)實(shí)踐操作，提高編程能力和問(wèn)題解決能力。教學(xué)資源拓展1.拓展資源

-PWM控制原理：介紹PWM（脈沖寬度調(diào)制）的詳細(xì)原理，包括PWM信號(hào)的產(chǎn)生、占空比的概念以及如何通過(guò)改變占空比來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。

-電機(jī)控制技術(shù)：深入講解電機(jī)控制技術(shù)，包括直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的控制原理和特點(diǎn)。

-傳感器應(yīng)用：介紹不同類型傳感器的原理和應(yīng)用，如溫度傳感器、光敏傳感器等，在創(chuàng)意編程項(xiàng)目中的應(yīng)用。

-電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：涵蓋電路元件（如電阻、電容、二極管、三極管等）的基本原理和電路設(shè)計(jì)的基本規(guī)則。

-Arduino開(kāi)發(fā)環(huán)境：詳細(xì)介紹Arduino開(kāi)發(fā)環(huán)境的安裝、配置和使用，包括ArduinoIDE的基本操作和編程語(yǔ)法。

-mixly軟件使用：講解mixly軟件的界面布局、功能模塊、編程語(yǔ)法以及如何使用mixly進(jìn)行項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。

-項(xiàng)目案例分享：分享一些成功的創(chuàng)意編程項(xiàng)目案例，如智能小車、溫濕度監(jiān)控器等，供學(xué)生參考和啟發(fā)。

-編程思維訓(xùn)練：介紹編程思維的基本概念，包括邏輯思維、算法思維和創(chuàng)造性思維等，并提供一些編程思維訓(xùn)練的練習(xí)題。

2.拓展建議

-閱讀相關(guān)書籍：推薦學(xué)生閱讀《Arduino入門到精通》、《創(chuàng)意電子制作：Arduino項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)》等書籍，以加深對(duì)Arduino編程和創(chuàng)意電子制作的理解。

-觀看教學(xué)視頻：鼓勵(lì)學(xué)生觀看在線教學(xué)視頻，如“Arduino教程”、“mixly編程教程”等，通過(guò)視頻直觀學(xué)習(xí)編程技巧和項(xiàng)目制作過(guò)程。

-參與社區(qū)討論：建議學(xué)生參與Arduino、mixly等創(chuàng)意編程相關(guān)的社區(qū)討論，與其他愛(ài)好者交流心得，解決學(xué)習(xí)中的問(wèn)題。

-實(shí)踐項(xiàng)目制作：鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手制作一些簡(jiǎn)單的創(chuàng)意編程項(xiàng)目，如溫度計(jì)、燈光控制器等，將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際操作能力。

-參加競(jìng)賽或活動(dòng)：鼓勵(lì)學(xué)生參加學(xué)?；虻貐^(qū)的創(chuàng)意編程競(jìng)賽或活動(dòng)，通過(guò)競(jìng)賽提升自己的編程技能和團(tuán)隊(duì)合作能力。

-定期進(jìn)行知識(shí)回顧：建議學(xué)生定期回顧所學(xué)知識(shí)，通過(guò)總結(jié)和歸納，加深對(duì)核心知識(shí)點(diǎn)的理解和記憶。

-開(kāi)展小組學(xué)習(xí)：組織小組學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在小組內(nèi)分享學(xué)習(xí)心得和項(xiàng)目制作經(jīng)驗(yàn)，相互學(xué)習(xí)和幫助。

-進(jìn)行項(xiàng)目迭代：鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)完成的項(xiàng)目進(jìn)行迭代改進(jìn)，加入新的功能或優(yōu)化性能，提升項(xiàng)目的完善度和創(chuàng)新性。板書設(shè)計(jì)1.教學(xué)重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)

①直流電機(jī)工作原理

②PWM信號(hào)與電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系

③mixly軟件編程控制電機(jī)

2.教學(xué)重點(diǎn)詞

①PWM（脈沖寬度調(diào)制）

②占空比

③代碼調(diào)試

3.教學(xué)重點(diǎn)句

①“通過(guò)調(diào)整PWM信號(hào)的占空比，我們可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速?！?/p>

②“在mixly軟件中，我們可以使用PWM模塊來(lái)控制電機(jī)的速度。”

③“在實(shí)際操作中，我們需要注意代碼的調(diào)試和優(yōu)化，以確保程序的穩(wěn)定運(yùn)行?！苯虒W(xué)反思今天的課堂上，我進(jìn)行了《mixly創(chuàng)意編程》第12課《換擋風(fēng)扇》的教學(xué)。通過(guò)這一課的學(xué)習(xí)，學(xué)生們對(duì)直流電機(jī)的工作原理和PWM控制有了更深入的理解，同時(shí)也掌握了如何使用mixly軟件來(lái)編寫控制電機(jī)的程序。以下是我對(duì)本次教學(xué)的一些反思：

課堂導(dǎo)入部分，我通過(guò)展示不同轉(zhuǎn)速的風(fēng)扇視頻來(lái)吸引學(xué)生的注意力，這個(gè)方法很有效，學(xué)生們表現(xiàn)出濃厚的興趣。但在未來(lái)的教學(xué)中，我需要更加注意導(dǎo)入時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以免占用過(guò)多的課堂時(shí)間，影響后續(xù)的教學(xué)內(nèi)容。

在講解直流電機(jī)的工作原理時(shí)，我發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生對(duì)于電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理理解起來(lái)有些困難。我意識(shí)到，可能是因?yàn)槲覜](méi)有足夠形象地展示電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。下次教學(xué)時(shí)，我可以準(zhǔn)備一些電機(jī)模型的圖片或?qū)嵨?，讓學(xué)生更直觀地理解電機(jī)的工作原理。

關(guān)于PWM信號(hào)的生成與調(diào)整，我通過(guò)實(shí)際操作和代碼演示來(lái)講解，但發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生在理解占空比與電機(jī)轉(zhuǎn)速關(guān)系時(shí)仍然感到困惑。我認(rèn)為，我可能需要更多的實(shí)例來(lái)幫助學(xué)生理解這個(gè)概念。在接下來(lái)的課程中，我會(huì)準(zhǔn)備更多的實(shí)例，并通過(guò)實(shí)際操作來(lái)加深學(xué)生的理解。

在小組討論環(huán)節(jié)，學(xué)生們積極參與，討論熱烈。但我也注意到，有些小組的合作效果并不理想，可能是因?yàn)榻M內(nèi)分工不明確。下次我會(huì)更加細(xì)致地指導(dǎo)小組活動(dòng)，確保每個(gè)學(xué)生都能參與到討論中，并且明確自己的任務(wù)。

在課堂練習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生們能夠按照要求完成編程任務(wù)，但我也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題。有些學(xué)生在編寫程序時(shí)，對(duì)于代碼的調(diào)試和優(yōu)化不夠重視。我會(huì)強(qiáng)調(diào)代碼調(diào)試的重