《第4章 第3節(jié) 抽獎(jiǎng)盒子-控制舵機(jī)》教學(xué)設(shè)計(jì)-2023-2024學(xué)年河大版（2023）初中信息技術(shù)第二冊(cè)

《第4章第3節(jié)抽獎(jiǎng)盒子——控制舵機(jī)》教學(xué)設(shè)計(jì)-2023—2024學(xué)年河大版（2023）初中信息技術(shù)第二冊(cè)科目授課時(shí)間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級(jí)、授課課時(shí)授課題目（包括教材及章節(jié)名稱(chēng)）《第4章第3節(jié)抽獎(jiǎng)盒子——控制舵機(jī)》教學(xué)設(shè)計(jì)-2023—2024學(xué)年河大版（2023）初中信息技術(shù)第二冊(cè)教學(xué)內(nèi)容《第4章第3節(jié)抽獎(jiǎng)盒子——控制舵機(jī)》教學(xué)設(shè)計(jì)-2023—2024學(xué)年河大版（2023）初中信息技術(shù)第二冊(cè)

本節(jié)課主要學(xué)習(xí)使用舵機(jī)控制模塊，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)抽獎(jiǎng)盒子的功能。具體內(nèi)容包括：舵機(jī)的原理及工作方式、舵機(jī)控制模塊的接口和編程方法、抽獎(jiǎng)盒子的程序設(shè)計(jì)及調(diào)試。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握舵機(jī)的控制方法，提高編程實(shí)踐能力。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生信息意識(shí)、計(jì)算思維和數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的能力。學(xué)生將通過(guò)舵機(jī)控制的學(xué)習(xí)，理解信息技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)問(wèn)題解決能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。同時(shí)，通過(guò)編程實(shí)踐，提升學(xué)生的邏輯思維和算法設(shè)計(jì)能力，為后續(xù)信息技術(shù)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。學(xué)情分析本節(jié)課面對(duì)的是初中二年級(jí)的學(xué)生，他們正處于青春期，好奇心強(qiáng)，對(duì)新鮮事物充滿(mǎn)興趣。在知識(shí)層面，學(xué)生對(duì)信息技術(shù)有一定的了解，能夠使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行基本操作，但對(duì)于編程和舵機(jī)控制等專(zhuān)業(yè)知識(shí)掌握有限。在能力方面，學(xué)生的邏輯思維能力和動(dòng)手實(shí)踐能力有待提高，尤其是在編程方面，可能存在一定的困難。

在素質(zhì)方面，學(xué)生的合作意識(shí)和創(chuàng)新精神有待培養(yǎng)。部分學(xué)生可能缺乏耐心，容易在遇到問(wèn)題時(shí)放棄。此外，學(xué)生在課堂上可能存在注意力不集中、參與度不高的情況，這可能會(huì)影響課程的學(xué)習(xí)效果。

這些學(xué)情特點(diǎn)對(duì)課程學(xué)習(xí)有以下影響：首先，教學(xué)過(guò)程中需要注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過(guò)趣味性的教學(xué)活動(dòng)吸引學(xué)生的注意力。其次，針對(duì)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)，教師應(yīng)適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，確保學(xué)生能夠跟得上進(jìn)度。再者，教師需要引導(dǎo)學(xué)生積極參與課堂互動(dòng)，培養(yǎng)他們的合作意識(shí)和創(chuàng)新精神。最后，針對(duì)學(xué)生的行為習(xí)慣，教師應(yīng)注重培養(yǎng)他們的耐心和毅力，鼓勵(lì)他們?cè)谟龅嚼щy時(shí)堅(jiān)持不懈。通過(guò)這些措施，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，為后續(xù)信息技術(shù)學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有《第4章第3節(jié)抽獎(jiǎng)盒子——控制舵機(jī)》的相關(guān)教材或?qū)W習(xí)資料。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與舵機(jī)控制相關(guān)的圖片、圖表、視頻等多媒體資源，以輔助學(xué)生理解。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備舵機(jī)、連接線、Arduino開(kāi)發(fā)板等實(shí)驗(yàn)器材，確保其完整性和安全性。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，安排實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，為學(xué)生提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。教學(xué)過(guò)程1.導(dǎo)入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：以一個(gè)有趣的抽獎(jiǎng)游戲視頻作為導(dǎo)入，提問(wèn)學(xué)生如何通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)一個(gè)抽獎(jiǎng)盒子，引發(fā)學(xué)生的好奇心和興趣。

-回顧舊知：簡(jiǎn)要回顧Arduino編程的基礎(chǔ)知識(shí)，包括變量、函數(shù)和基本邏輯控制結(jié)構(gòu)，為學(xué)習(xí)舵機(jī)控制打下基礎(chǔ)。

2.新課呈現(xiàn)（約30分鐘）

-講解新知：詳細(xì)講解舵機(jī)的原理、工作方式以及Arduino如何控制舵機(jī)。包括舵機(jī)的接口定義、控制信號(hào)的生成和傳輸?shù)取?/p>

-舉例說(shuō)明：通過(guò)實(shí)際案例展示如何使用Arduino編程控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到指定角度，包括編寫(xiě)代碼、上傳程序到Arduino板等步驟。

-互動(dòng)探究：組織學(xué)生分組討論，提出問(wèn)題，如“如何讓舵機(jī)實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)動(dòng)和停止？”引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)和討論來(lái)尋找答案。

3.實(shí)踐操作（約45分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：分組進(jìn)行舵機(jī)控制實(shí)驗(yàn)，按照步驟連接好舵機(jī)、Arduino板和連接線，編寫(xiě)程序控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

-教師指導(dǎo)：在學(xué)生操作過(guò)程中，教師巡回指導(dǎo)，解答學(xué)生在編程和連接過(guò)程中遇到的問(wèn)題，確保每位學(xué)生都能順利進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

4.鞏固練習(xí)（約20分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生獨(dú)立完成一個(gè)簡(jiǎn)單的抽獎(jiǎng)盒子程序，實(shí)現(xiàn)舵機(jī)控制抽獎(jiǎng)盒子的開(kāi)啟和關(guān)閉。

-教師指導(dǎo)：檢查學(xué)生的程序代碼，指導(dǎo)學(xué)生優(yōu)化代碼，提高程序的效率和可讀性。

5.拓展活動(dòng)（約15分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生嘗試增加抽獎(jiǎng)盒子的功能，如增加多個(gè)舵機(jī)控制不同動(dòng)作，或者加入隨機(jī)性，使抽獎(jiǎng)結(jié)果更加有趣。

-教師指導(dǎo)：鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)意，提出更多的改進(jìn)建議，并給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。

6.總結(jié)反思（約5分鐘）

-學(xué)生總結(jié)：學(xué)生分組討論，總結(jié)本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，分享自己的學(xué)習(xí)心得。

-教師總結(jié)：教師引導(dǎo)學(xué)生回顧課程內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)舵機(jī)控制的重要性，以及對(duì)編程思維培養(yǎng)的意義。

7.作業(yè)布置（約5分鐘）

-布置作業(yè)：要求學(xué)生完成以下作業(yè)：

1.復(fù)習(xí)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，整理筆記。

2.設(shè)計(jì)一個(gè)更復(fù)雜的抽獎(jiǎng)盒子程序，嘗試加入更多的互動(dòng)元素。

3.撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程和遇到的問(wèn)題及解決方法。知識(shí)點(diǎn)梳理1.舵機(jī)的基本原理與工作方式

-舵機(jī)的定義：一種可以精確控制角度的電機(jī)。

-舵機(jī)的組成：包括電機(jī)、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路和反饋裝置。

-舵機(jī)的工作原理：通過(guò)控制輸入信號(hào)的脈沖寬度來(lái)調(diào)整舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

2.Arduino與舵機(jī)的連接

-舵機(jī)的接口：通常為PWM（脈沖寬度調(diào)制）接口。

-連接方式：將舵機(jī)的信號(hào)線連接到Arduino的PWM輸出端口。

-信號(hào)線說(shuō)明：信號(hào)線通常為紅色（VCC）、棕色（GND）和白色（信號(hào)線）。

3.Arduino控制舵機(jī)的基本方法

-PWM信號(hào)的產(chǎn)生：通過(guò)Arduino的PWM庫(kù)生成控制舵機(jī)的PWM信號(hào)。

-舵機(jī)角度控制：通過(guò)調(diào)整PWM信號(hào)的占空比來(lái)控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

-舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度控制：通過(guò)調(diào)整PWM信號(hào)的頻率來(lái)控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。

4.抽獎(jiǎng)盒子程序設(shè)計(jì)

-程序結(jié)構(gòu)：包括初始化部分、主循環(huán)部分和中斷服務(wù)程序部分。

-初始化部分：設(shè)置PWM輸出端口、初始化隨機(jī)數(shù)生成器等。

-主循環(huán)部分：根據(jù)隨機(jī)數(shù)生成器產(chǎn)生的結(jié)果控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到指定角度。

-中斷服務(wù)程序部分：處理緊急情況，如舵機(jī)卡住等。

5.舵機(jī)控制模塊的編程

-使用ArduinoIDE編寫(xiě)程序：包括編寫(xiě)代碼、編譯、上傳到Arduino板等步驟。

-代碼示例：展示如何通過(guò)編寫(xiě)代碼控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到指定角度。

-代碼優(yōu)化：介紹如何優(yōu)化程序，提高程序的效率和可讀性。

6.抽獎(jiǎng)盒子功能的擴(kuò)展

-增加多個(gè)舵機(jī)控制：通過(guò)編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)多個(gè)舵機(jī)同時(shí)控制，增加抽獎(jiǎng)盒子的互動(dòng)性。

-加入隨機(jī)性：通過(guò)隨機(jī)數(shù)生成器產(chǎn)生不同的抽獎(jiǎng)結(jié)果，使抽獎(jiǎng)過(guò)程更加有趣。

-增加聲音提示：通過(guò)連接蜂鳴器等元件，在抽獎(jiǎng)過(guò)程中發(fā)出聲音提示。

7.實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)

-實(shí)驗(yàn)?zāi)康模好鞔_實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，如學(xué)習(xí)舵機(jī)控制、設(shè)計(jì)抽獎(jiǎng)盒子等。

-實(shí)驗(yàn)步驟：詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)步驟，包括連接電路、編寫(xiě)程序、上傳程序等。

-實(shí)驗(yàn)結(jié)果：展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度、抽獎(jiǎng)結(jié)果等。

-問(wèn)題與解決方法：記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法。

8.總結(jié)與反思

-總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，包括舵機(jī)控制、Arduino編程、抽獎(jiǎng)盒子設(shè)計(jì)等。

-反思學(xué)習(xí)過(guò)程中的收獲和不足，提出改進(jìn)建議。教學(xué)反思與總結(jié)這節(jié)課下來(lái)，我有一些收獲，也有一些思考。

首先，我覺(jué)得我在導(dǎo)入環(huán)節(jié)做得不錯(cuò)。通過(guò)那個(gè)抽獎(jiǎng)游戲視頻，孩子們很快就進(jìn)入了學(xué)習(xí)狀態(tài)，他們對(duì)舵機(jī)和編程的興趣被成功激發(fā)。這讓我意識(shí)到，教學(xué)過(guò)程中，一個(gè)好的導(dǎo)入是非常重要的，它能夠吸引學(xué)生的注意力，讓他們對(duì)即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容產(chǎn)生好奇心。

然后，我在新課呈現(xiàn)部分，盡量用簡(jiǎn)潔明了的語(yǔ)言講解舵機(jī)的原理和Arduino控制舵機(jī)的方法。我發(fā)現(xiàn)，孩子們對(duì)于抽象的概念理解起來(lái)比較吃力，所以我盡量結(jié)合實(shí)際例子，比如用舵機(jī)控制一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)械臂，讓他們直觀地看到編程的效果。我覺(jué)得這個(gè)方法挺有效的，孩子們?cè)趯?shí)驗(yàn)操作時(shí)，也能比較順利地完成。

在實(shí)踐操作環(huán)節(jié)，我注意到孩子們?cè)谶B接電路和編寫(xiě)程序時(shí)遇到了一些困難。這讓我意識(shí)到，對(duì)于編程這樣的技能，我們需要給他們足夠的時(shí)間和空間去實(shí)踐，同時(shí)也要提供足夠的指導(dǎo)。我在現(xiàn)場(chǎng)巡回指導(dǎo)，看到有困難的學(xué)生就及時(shí)幫助他們，這樣他們能更快地掌握技能。

在鞏固練習(xí)環(huán)節(jié)，我讓學(xué)生們自己嘗試增加抽獎(jiǎng)盒子的功能，比如加入更多的舵機(jī)控制不同動(dòng)作。這個(gè)環(huán)節(jié)我覺(jué)得挺有挑戰(zhàn)性的，因?yàn)楹⒆觽冃枰獎(jiǎng)幽X筋去設(shè)計(jì)程序。我看到有些學(xué)生能夠獨(dú)立完成，有的則是在小組合作中找到了解決問(wèn)題的方法。這讓我很高興，因?yàn)檫@不僅鍛煉了他們的編程能力，也培養(yǎng)了他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

當(dāng)然，在教學(xué)過(guò)程中，我也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題。比如，有些學(xué)生在編程時(shí)不夠細(xì)心，導(dǎo)致程序出現(xiàn)錯(cuò)誤；還有一些學(xué)生對(duì)于復(fù)雜的問(wèn)題處理起來(lái)比較困難。針對(duì)這些問(wèn)題，我覺(jué)得我們需要在今后的教學(xué)中，更加注重細(xì)節(jié)的講解，同時(shí)也要加強(qiáng)學(xué)生的編程練習(xí)，提高他們的編程能力。教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：

-學(xué)生在課堂上的參與度較高，對(duì)于舵機(jī)控制的概念和Arduino編程的操作表現(xiàn)出濃厚的興趣。

-大部分學(xué)生能夠按照要求完成實(shí)驗(yàn)操作，展示出一定的動(dòng)手能力。

-在編程過(guò)程中，學(xué)生能夠積極思考，遇到問(wèn)題時(shí)能夠主動(dòng)尋求幫助或與同學(xué)討論。

2.小組討論成果展示：

-小組討論環(huán)節(jié)中，學(xué)生們能夠積極發(fā)表自己的觀點(diǎn)，提出問(wèn)題并共同尋找解決方案。

-小組合作效果良好，成員之間分工明確，協(xié)作默契，共同完成了抽獎(jiǎng)盒子程序的編寫(xiě)和調(diào)試。

3.隨堂測(cè)試：

-通過(guò)隨堂測(cè)試，了解學(xué)生對(duì)舵機(jī)控制原理和Arduino編程的理解程度。

-測(cè)試結(jié)果顯示，學(xué)生對(duì)基本概念掌握較好，但在編程細(xì)節(jié)和問(wèn)題解決能力上還有待提高。

4.學(xué)生自評(píng)與互評(píng)：

-學(xué)生能夠?qū)ψ约旱膶W(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行反思，認(rèn)識(shí)到自己在編程實(shí)踐中的不足。

-同學(xué)之間互相評(píng)價(jià)，能夠提出建設(shè)性的意見(jiàn)，幫助學(xué)生共同進(jìn)步。

5.教師評(píng)價(jià)與反饋：

-針對(duì)學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)，教師給予積極評(píng)價(jià)，鼓勵(lì)他們?cè)诰幊虒?shí)踐中不斷嘗試。

-對(duì)于學(xué)生在編程過(guò)程中遇到的問(wèn)題，教師提供針對(duì)性的指導(dǎo)和幫助，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，培養(yǎng)解決問(wèn)題的能力。

-教師強(qiáng)調(diào)編程過(guò)程中的細(xì)節(jié)，如代碼規(guī)范、變量命名等，以提高學(xué)生的編程素養(yǎng)。

-教師建議學(xué)生在課后加強(qiáng)練習(xí)，通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目來(lái)鞏固所學(xué)知識(shí)，提高編程技能。板書(shū)設(shè)計(jì)①舵機(jī)基本原理

-舵機(jī)定義

-組成：電機(jī)、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、反饋裝置

-工作原理：PWM信號(hào)控制角度

②Arduino與舵機(jī)連接

-接口：PWM接口

-連接方式：信號(hào)線連接到ArduinoPWM輸出端口

-信號(hào)線說(shuō)明：VCC、GND、信號(hào)線

③Arduino控制舵機(jī)方法

-PWM信號(hào)產(chǎn)生：PWM庫(kù)

-舵機(jī)角度控制：PWM占空比

-舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度控制：PWM頻率

④抽獎(jiǎng)盒子程序設(shè)計(jì)

-程序結(jié)構(gòu)：初始化、主循環(huán)、中斷服務(wù)程序

-初始化部分：設(shè)置PWM端口、初始化隨機(jī)數(shù)生成器

-主循環(huán)部分：根據(jù)隨機(jī)數(shù)控制舵機(jī)角度

-中斷服務(wù)程序部分：處理緊急情況

⑤舵機(jī)控制模塊編程

-使用ArduinoIDE編寫(xiě)程序

-代碼示例：控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度

-代碼優(yōu)化：提高效率和可讀性

⑥抽獎(jiǎng)盒子功能擴(kuò)展

-增加多個(gè)舵機(jī)控制

-加入隨機(jī)性

-增加聲音提示

⑦實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)

-實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

-實(shí)驗(yàn)步驟

-實(shí)驗(yàn)結(jié)果

-問(wèn)題與解決方法課后拓展1.拓展內(nèi)容：

-閱讀材料：《Arduino編程入門(mén)》一書(shū)，其中包含了更多關(guān)于Arduino編程的基礎(chǔ)知識(shí)和高級(jí)應(yīng)用案例。

-視頻資源：YouTube上關(guān)于Arduino編程的教程視頻，特別是那些介紹舵機(jī)控制和機(jī)械臂項(xiàng)目的視頻。

2.拓展要求：

-鼓勵(lì)學(xué)生利用課后時(shí)間閱讀《Arduino編程入門(mén)》一書(shū)，了解Arduino編程的更多細(xì)