第2章開源硬件項(xiàng)目剖析2.1設(shè)計工具與編程語言 -高中教學(xué)同步《信息技術(shù)人工-開源硬件項(xiàng)目設(shè)計》說課稿（人教-中圖版2019）

第2章開源硬件項(xiàng)目剖析2.1設(shè)計工具與編程語言-高中教學(xué)同步《信息技術(shù)人工-開源硬件項(xiàng)目設(shè)計》(說課稿）（人教-中圖版2019）科目授課時間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級、授課課時授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）第2章開源硬件項(xiàng)目剖析2.1設(shè)計工具與編程語言-高中教學(xué)同步《信息技術(shù)人工-開源硬件項(xiàng)目設(shè)計》(說課稿）（人教-中圖版2019）教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容是《信息技術(shù)人工-開源硬件項(xiàng)目設(shè)計》第2章“開源硬件項(xiàng)目剖析”的第2.1節(jié)“設(shè)計工具與編程語言”。本節(jié)課將詳細(xì)介紹開源硬件項(xiàng)目設(shè)計過程中常用的設(shè)計工具和編程語言，包括ArduinoIDE、Processing等，以及這些工具和語言在開源硬件項(xiàng)目中的應(yīng)用。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識的聯(lián)系：本節(jié)課的內(nèi)容與學(xué)生在初中階段學(xué)習(xí)的計算機(jī)編程基礎(chǔ)和高中階段的信息技術(shù)課程有密切關(guān)聯(lián)。學(xué)生已經(jīng)掌握了基本的編程概念和簡單的編程語言，如Scratch等，為本節(jié)課的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。此外，本節(jié)課所涉及的設(shè)計工具和編程語言，也是學(xué)生在進(jìn)行開源硬件項(xiàng)目設(shè)計時必須掌握的知識。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)主要包括信息素養(yǎng)、創(chuàng)新思維和技術(shù)實(shí)踐能力。通過學(xué)習(xí)開源硬件項(xiàng)目的設(shè)計工具與編程語言，學(xué)生將提升信息處理能力，能夠熟練運(yùn)用信息技術(shù)解決實(shí)際問題；培養(yǎng)創(chuàng)新思維，通過動手實(shí)踐開源硬件項(xiàng)目，激發(fā)創(chuàng)造力，形成問題解決的新思路；增強(qiáng)技術(shù)實(shí)踐能力，通過編程語言的深入學(xué)習(xí)，提高項(xiàng)目開發(fā)的實(shí)際操作技能，為將來的科技創(chuàng)新打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。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)是：

-ArduinoIDE的使用方法：學(xué)生需要掌握如何下載、安裝以及配置ArduinoIDE，這是進(jìn)行開源硬件編程的基礎(chǔ)。

-常用編程語言（如Arduino編程語言）的基本語法和結(jié)構(gòu)：包括變量、控制結(jié)構(gòu)（如if條件語句、for循環(huán)）、函數(shù)定義等，這些是編寫程序的核心知識。

舉例：

-在講解ArduinoIDE的使用時，重點(diǎn)演示如何上傳代碼到開發(fā)板，強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)，如選擇正確的板型和端口。

-在教授編程語言基礎(chǔ)時，通過編寫簡單的LED燈控制程序，讓學(xué)生理解變量聲明、控制結(jié)構(gòu)和函數(shù)調(diào)用的實(shí)際應(yīng)用。

2.教學(xué)難點(diǎn)

本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)包括：

-對Arduino編程語言中復(fù)雜函數(shù)的理解和應(yīng)用：如中斷、串口通信等高級功能，這些內(nèi)容對于初學(xué)者來說較為抽象。

-編程思維的形成：如何將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為編程語言，以及如何調(diào)試程序，解決編程過程中遇到的問題。

舉例：

-對于復(fù)雜函數(shù)的理解，可以通過分步講解和實(shí)例演示，如通過一個簡單的串口通信項(xiàng)目，讓學(xué)生逐步理解串口通信的概念和實(shí)現(xiàn)方法。

-在編程思維的形成方面，可以設(shè)置一些簡單的任務(wù)，如用Arduino控制舵機(jī)運(yùn)動，讓學(xué)生從設(shè)計思路到代碼實(shí)現(xiàn)，逐步培養(yǎng)編程思維和問題解決能力。通過調(diào)試程序，讓學(xué)生學(xué)會查找錯誤和解決問題。教學(xué)資源-硬件資源：Arduino開發(fā)板、LED燈、電阻、面包板、跳線、舵機(jī)等。

-軟件資源：ArduinoIDE、Processing軟件、編程教材及相關(guān)教程。

-課程平臺：校園內(nèi)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，用于發(fā)布教學(xué)資料、作業(yè)和反饋。

-信息化資源：開源硬件項(xiàng)目案例、編程語言教程視頻、在線編程練習(xí)平臺。

-教學(xué)手段：多媒體教學(xué)、現(xiàn)場演示、分組討論、項(xiàng)目實(shí)踐。教學(xué)過程（一）導(dǎo)入新課

首先，我想請大家回顧一下我們在上一節(jié)課中學(xué)到的內(nèi)容。上一節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了開源硬件的基本概念和特點(diǎn)，那么誰能告訴我，開源硬件最大的特點(diǎn)是什么？

（學(xué)生回答）

很好，開源硬件最大的特點(diǎn)就是它的開源性和可編程性。那么，如何對開源硬件進(jìn)行編程呢？這就需要用到我們今天要學(xué)習(xí)的“設(shè)計工具與編程語言”。那么接下來，我們就開始今天的學(xué)習(xí)。

（二）自主學(xué)習(xí)

在開始講解之前，我想請大家先進(jìn)行一段自主學(xué)習(xí)。請大家閱讀教材第2.1節(jié)的內(nèi)容，了解ArduinoIDE的下載、安裝和配置方法，以及Arduino編程語言的基本語法和結(jié)構(gòu)。

（學(xué)生自主學(xué)習(xí)）

（三）課堂講解

1.ArduinoIDE的使用

現(xiàn)在，請大家看我的屏幕。我將演示如何下載、安裝和配置ArduinoIDE。請大家注意觀看，并跟隨我的步驟進(jìn)行操作。

（教師演示ArduinoIDE的下載、安裝和配置過程）

2.Arduino編程語言基礎(chǔ)

（1）變量：在Arduino編程中，我們首先要了解變量的概念。變量是用來存儲數(shù)據(jù)的容器。比如，我們可以定義一個變量用來存儲LED燈的狀態(tài)。

（教師演示變量定義和使用）

（2）控制結(jié)構(gòu)：Arduino編程語言中有多種控制結(jié)構(gòu)，包括條件語句和循環(huán)語句。比如，我們可以使用if條件語句來控制LED燈的亮滅。

（教師演示if條件語句的使用）

（3）函數(shù)：在Arduino編程中，函數(shù)是非常重要的。我們可以定義函數(shù)來實(shí)現(xiàn)特定的功能。比如，我們可以定義一個函數(shù)來控制LED燈的閃爍。

（教師演示函數(shù)的定義和使用）

（四）實(shí)例分析

1.分析需求：我們需要控制一個LED燈的亮滅，那么我們需要了解LED燈的工作原理和如何通過Arduino控制LED燈。

2.設(shè)計方案：根據(jù)需求，我們需要設(shè)計一個簡單的電路，連接Arduino開發(fā)板和LED燈。然后編寫程序，通過Arduino控制LED燈的亮滅。

3.編寫代碼：根據(jù)設(shè)計方案，我們需要編寫一個簡單的Arduino程序，實(shí)現(xiàn)LED燈的亮滅控制。

（教師引導(dǎo)學(xué)生編寫代碼）

4.上傳代碼：編寫完代碼后，我們需要將代碼上傳到Arduino開發(fā)板，觀察LED燈的工作情況。

（教師演示上傳代碼過程）

5.調(diào)試與優(yōu)化：在上傳代碼后，我們可能會遇到一些問題。這時，我們需要根據(jù)問題進(jìn)行調(diào)試，優(yōu)化代碼。

（教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行調(diào)試與優(yōu)化）

（五）課堂小結(jié)

（六）課后作業(yè)

作為課后作業(yè)，我想請大家完成以下任務(wù)：

1.復(fù)習(xí)今天所學(xué)的Arduino編程語言的基本語法和結(jié)構(gòu)。

2.編寫一個Arduino程序，實(shí)現(xiàn)一個簡單的流水燈效果。

3.將編寫好的程序上傳到Arduino開發(fā)板，觀察流水燈效果。

下節(jié)課，我們將學(xué)習(xí)第2.2節(jié)“開源硬件項(xiàng)目實(shí)例分析”，請大家提前預(yù)習(xí)。

（七）課堂結(jié)束語

好了，同學(xué)們，今天的課就到這里。希望大家能夠在課后認(rèn)真完成作業(yè)，鞏固今天所學(xué)的知識。下課！教學(xué)資源拓展1.拓展資源

-拓展閱讀材料：《Arduino編程從入門到實(shí)踐》、《開源硬件項(xiàng)目設(shè)計與應(yīng)用》等書籍，這些書籍中包含了豐富的Arduino編程實(shí)例和開源硬件項(xiàng)目設(shè)計案例，能夠幫助學(xué)生更深入地理解教材內(nèi)容。

-視頻教程：在YouTube、Bilibili等視頻平臺上，有許多Arduino編程和開源硬件項(xiàng)目設(shè)計的教程視頻，學(xué)生可以通過觀看這些視頻來鞏固課堂所學(xué)知識。

-在線社區(qū)：如Arduino官方論壇、StackOverflow等，這些社區(qū)聚集了大量的開源硬件愛好者和專業(yè)人士，學(xué)生可以在這里提問、交流和分享經(jīng)驗(yàn)。

-實(shí)踐項(xiàng)目：參與開源硬件項(xiàng)目實(shí)踐，如智能家居系統(tǒng)、機(jī)器人制作等，通過實(shí)際操作來提升編程技能和項(xiàng)目設(shè)計能力。

2.拓展建議

-鼓勵學(xué)生在課后閱讀相關(guān)的書籍，特別是那些包含實(shí)際項(xiàng)目案例的書籍，這樣可以幫助學(xué)生將理論知識與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。

-建議學(xué)生定期觀看視頻教程，特別是那些由經(jīng)驗(yàn)豐富的開發(fā)者錄制的教程，這些視頻往往能夠提供更加直觀和易于理解的學(xué)習(xí)資源。

-建議學(xué)生積極參與在線社區(qū)的討論，這不僅能夠幫助他們解決學(xué)習(xí)中遇到的問題，還能拓寬視野，了解開源硬件項(xiàng)目的最新動態(tài)。

-鼓勵學(xué)生參與開源硬件項(xiàng)目的實(shí)踐，通過實(shí)際操作來提升技能。可以從小項(xiàng)目做起，逐步增加項(xiàng)目的復(fù)雜度，這樣能夠有效地提升學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。

-建議學(xué)生定期總結(jié)學(xué)習(xí)心得，記錄在學(xué)習(xí)和實(shí)踐過程中遇到的問題和解決方案，這有助于學(xué)生形成系統(tǒng)化的知識體系。

-鼓勵學(xué)生之間的交流與合作，通過團(tuán)隊(duì)合作來完成一些開源硬件項(xiàng)目，這樣不僅能夠提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，還能夠促進(jìn)知識的共享和傳播。板書設(shè)計①教學(xué)重點(diǎn)知識點(diǎn)：

-ArduinoIDE的下載、安裝與配置

-Arduino編程語言的基本語法（變量、控制結(jié)構(gòu)、函數(shù)）

-開源硬件項(xiàng)目設(shè)計的基本流程（需求分析、設(shè)計方案、代碼編寫、上傳調(diào)