ARDUINO教学设计_arduino教学设计

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基于arduino的信息的编程加工教学设计

一、概述

本节课选自《信息技术基础》（教育科学出版社）第三章第二节：信息的编程加工，一课时。学生在第二章学习了获取信息的一般过程以及因特网信息获取之后，顺理成章的进入了第三章信息加工，第三章第一节讲述了信息加工的一般过程，本节将承接上一节提出的信息加工三种类型中的自动化编程加工，通过对编程过程的体验，让学生了解编程加工的内在机制及计算机编程解决问题的方法和步骤。让学生对计算机编程产生兴趣。而且第三章第三节内容为智能化信息加工，本节创设的arduino环境可以继续让学生体验简单的传感器及机器人应用。

二、教学目标分析 1.知识与技能

（1）了解arduino的编程环境。

（2）初识c程序代码。

（3）了解循环语句的含义及执行过程。2.过程与方法

（1）体验编程解决实际问题的一般过程。

（2）认识算法的重要性。3.情感态度与价值观

（1）感受利用计算机解决问题的独特魅力；（2）初识编程，让学生体会到“计算机编程，我也行”的感觉，培养学生的学习兴趣和进一步学习编程加工的信心。

三、教学重点及难点 1.教学重点

（1）体验计算机编程加工的一般过程；

（2）理解算法的重要作用。2.教学难点

（1）理解用算法描述实际问题在计算机中的解决方案；

（2）理解人的设计在计算机工作中发挥的作用。

四、学情分析

本节课处于必修模块《信息技术基础》的第三章，按我校的教学情况属于高一上学期的内容，教学对象为高一学生。他们虽然在初中阶段学习了信息技术，具备了一定的计算机操作基础，能进行word文字处理、powerpoint演示文稿的制作，excel电子表格软件的操作，也具备了一定的网络知识，但是对大多数学生来说本节课是他们第一次面对计算机程序的编写。学生对编程加工是充满了神秘感和期待的，所以本节课我用和现实生活比较接近的案例激发学生的学习兴趣，通过分析代码引导学生进行思考，了解计算机工作机制，培养学生学习兴趣，为选修模块《算法与程序设计》作铺垫。

五、教学策略选择与设计

本节课采用建构主义教学模式下的抛锚式教学方法。以生活中的霓虹灯视频导入，提出问题：霓虹灯是怎么实现的，可以用人工方式控制么？引出主题：编程序控制led的亮灭，让学生带着问题开始本课的学习。通过分析代码的功能，修改关键的for„next代码形成不同的led亮灭式样等活动，是学生体验编程解决实际问题的全过程，在体验的基础上，构建自己的知识体系，了解计算机编程解决问题的远离，理解算法的重要作用，领会计算机解决问题的独特魅力。部分学有余力的学生可以对本程序进一步修改，形成复杂的led动画。

六、教学资源与工具设计（1）多媒体教学网络教室，arduino开发板以及相应的电路（arduino开发板与计算机的连接事先设置好，相应的led电路连好），网络教室软件。

（2）源程序代码文本文件。

（3）霓虹灯视频、2009年国庆**广场光立方视频、arduino控制的光立方视频。

七、教学过程 1.导入课题

展示霓虹灯视频、2009年国庆**广场光立方视频、arduino控制的光立方视频。提出问题：视频里的霓虹灯、led光立方是怎么进行控制形成复杂的图案的？使用计算机编写程序进行控制，导入课题：“光与暗的魅力——信息的编

程加工”。2.自主学习

（1）教师示范利用arduino编程控制led的过程，讲解注意事项，初识c语言，讲解使led逐个亮起的for循环语句，简单告诉学生通过upload按钮将程序传到arduino开发板，指出注意事项。

（2）学生自主完成任务1：修改部分代码，观察led的亮灭变化，总结语句功能。

（3）教师分析代码功能，帮助学生理解代码；教师展示将for循环的初始值和终止条件改变让大家观察结果，进一步帮助学生理解代码。

（4）学生自主完成任务2：在同一程序段中加入另外一段程序形成另外的led亮灭效果，进一步体验编程加工的魅力。3.合作探究

提出问题：大家还能想出基于6个led的其他动画样式么？想一想，做一做。4.拓展提升

演示多样化的led动画。5.总结反思

（1）计算机编程加工的独特魅力。

（2）计算机编程解决问题的一般步骤。

（3）算法的概念及其重要作用。

八、教学评价

本课教学旨在培养学生对编程加工的兴趣，了解编程加工的一般过程和算法的相关知识，并不是专门介绍编程的《算法与程序设计》选修模块，评价学生学习成果主要看学生是否能修改好程序并运行，口头评价为主。

九、教学反思

本节课采用建构主义模式的抛锚式方法组织教学，让学生通过实际体验主动形成自己的知识结构。教学以学生体验计算机编程解决问题的过程和理解算法的重要性为主，应让学生明白程序设计语言仅是工具，因此不过分强调编程环境的使用，利用提前准备好的程序代码等资料作为学生的学习支架，可以更好的突出重点，同时也锻炼学生自主学习的能力，激发学生进一步学习程序设计的热情。篇2：arduino教案 创意led 创意led 附录：

1.基础任务：

（1）手势从左到右，点亮 led（2）手势从左到右，led点亮；手势从右到左led熄灭： 2.提高任务（优化程序，解决同时检测到手时led闪烁现象）： 篇3：《基于arduino的二进制编码体验》 教学设计

《基于arduino的二进制编码体验》 教学设计

作者：万春彬

来源：《中国信息技术教育》2014年第15期

● 教学内容分析

二进制的概念对于中学生来说还是比较难掌握的一个知识点，以前我在该模块的教学中主要采取的是理论讲解法，学生会觉得比较枯燥，难以理解。此前，我刚给高二年级的学生开过一期《arduino趣味编程与电子制作》校本选修课，所以在高一《信息技术基础》课程该模块的教学设计上，自然而然地想到了将二者在某些内容上进行结合，用生动有趣的实验辅助教学以提高教学效率。

本节课选取《信息技术基础》（浙江教育出版社）第一章第二节《信息的编码》的部分内容，同时整合了第三章第四节《信息编程加工》中的部分内容。本节创设的arduino环境可以帮助学生掌握二进制编码的概念，将二进制计数器变为现实，同时使其对计算机编程产生兴趣。

● 学情分析

按学校的教学安排，教学对象为高一学生。他们经过初中信息技术课程的学习，掌握了计算机的基础操作，具备了一定的网络知识。但是对大多数学生来说，这是他们第一次编写计算机程序。学生对编程加工往往充满了期待，但是面对由数字、符号组成的程序，他们又有畏难情绪，还可能觉得枯燥。所以本节课我用看得见、摸得着的软硬件相结合的实验任务，通过分析代码引导学生进行思考，了解计算机的工作机制，培养学生的学习兴趣。

● 教学目标

知识与技能目标：了解arduino的编程环境，初识c程序代码；了解二进制编码的概念和二进制计数系统的特点。

过程与方法目标：体验二进制编码的一般过程；引领学习与自主学习相结合。

情感态度与价值观目标：通过信息的二进制编码与二进制计数的学习讲解，进一步学习计算机原理，不断探究新知，了解科技新领域；培养自主探索、协作研究的精神，鼓励善于发现问题、提出问题，并分析、解决问题；初识编程，感受利用计算机解决问题的独特魅力，培养学习兴趣。

● 教学重点及难点

教学重点：体验二进制编码的一般过程；理解二进制计数的方法。

教学难点：理解二进制计数的方法。

● 教学资源与工具 多媒体教学网络教室，arduino开发板以及相应的电路元器件；部分源程序代码文件；arduino控制的光立方展示作品。

● 教学过程

1.创设情境，导入课题

教师首先将在高二校本选修课《arduino趣味编程及电子制作》课上制作过的一个4×4×4矩阵led光立方作品展示给学生，他们一下子就被这个炫彩的光立方吸引了，激发了进一步学习的兴趣。教师顺势提出本课问题：这个光立方是被谁控制的呢？它是怎样形成复杂的图案的？大家想不想做出自己的炫彩矩阵效果灯呢？教师发出邀请：那就让我们一起从arduino控制led小灯开始吧。

导入课题：揭开光立方的秘密——基于arduino的二进制信息编码体验。2.arduino控制led小灯初体验 本体验任务的目标是让学生了解并掌握利用arduino编程控制led灯的过程（如下页表 1），各项难度指标都属于入门级，一般学生都可以完成。

教师首先讲解使用到的硬件及其连接方法，然后示范利用arduino编程控制led灯的过程，说明注意事项。在互动体验学习环节中，教师和学生一起连接好电路，一起解读相应的代码，并告诉学生打开或关闭led灯的命令。学生可以自行修改代码，选择打开或者关闭，然后编译代码并上传到arduino开发板，就可以让程序控制小灯了，同时提示学生观察结果。教师巧妙设计、分解任务单，从小的、简单的任务开始，显性任务虽然只是简单地记录了小灯的状态，但却为编码概念的提出作了铺垫。图1为连接电路图及主要程序代码。3.自主学习：控制两个led灯

教师抛出问题：用一个led灯能实现光立方吗？这个问题的答案显然是否定的。教师继续抛出问题：那要不要再增加一个led灯，并实现对两个led灯的控制（如表2）？教师分发新的任务单和实验材料，一个电阻、一个led灯以及连接用的导线。图2为连接电路图及主要程序代码。学生在任务一的硬件电路基础上，增加两个新的元器件的难度系数也是适中的，最终轻松地完成了电路的调整。教师让学生自主学习修改任务一中的程序，使两个led灯亮或者灭，并记录自己的两个led灯的状态。

教师通过电子教室回收并展示学生的任务单。有的学生用中文亮、灭描述，有的学生用英文on、off描述，有的用数字1、0描述，这些正是教师预设想要的结果，为讲解编码的概念埋下了伏笔。

教师指出学生的描述都是正确的，对状态用不同的形式进行记录的过程就是编码的过程。教师引出本节课的一个重要概念：从一种形式或格式转换为另一种形式就是编码。编码就是用预先规定的方法将文字、数字或其他对象编成数码，或将信息、数据转换成规定的电脉冲信号。

虽然每个人对于每个灯的状态的描述用到了不同的语言或形式，但每个人都是只有两种情况，这和二进制只有两个基本数字是一致的，所以学生进行的编码过程也可以称为是二进制形式的编码。

数字化编码，为了统一编码结果的形式，方便交流，对于每一个led灯，灭的状态用数字0表示，亮的状态用1表示。请学生修改自己的任务单，把结果数字化表示。引出本节课的第二个重要概念：用数字0和1表示的编码就是二进制编码。同时指出，数字系统中常用的编码有两类，一类是二进制编码，另一类是十进制编码。再次回收数字化后的编码结果，并和学生一起进行结果的汇总，将数字化后的编码写在黑板上，最后发现只有4个不同的记录。抛出问题：控制两个led灯，还有没有其他的不同状态？经过大家的讨论和验证，得出了一致的结论，两个led灯的亮灭状态一共有4种：00、01、10、11。

4.轻松升级：控制三个led灯

看似简单而重复的任务升级，但是其作用和意义都是巨大的。教师设计这一系列任务的过程中，始终坚持循序渐进，逐步深入，最终达到其义自见的目标（如表3）。

至此，学生们已经从现象中很好地掌握了二进制编码的意义与具体实现方式。本节课另外一个重要的教学内容是二进制计数。之前发给学生的任务二、三表格的最后都预留了一个空列。此时，可以让学生一起在最后一列的表头写上计数，然后请他们将前面的编码状态进行计数的编号。

例如，在任务二中，依次将“00，01，10，11”这4个状态的计数值填写为0、1、2、3，并简单解析十进制计数值的增长与对应的二进制编码增长的对应关系。任务三的计数要复杂一些，教师作为课程的设计者，在这个环节要有意识地引领学生进行思考，并对学生的操作及时做出指导，帮助学生更快地建立起正确的概念。5.合作探究：制作简单的led灯二进制计数器

学生之前完成的任务显示的是固定的某一种状态，也可以说显示的是某个十进制数的二进制形式，如果要改变成用二进制形式来显示，必须修改源程序。提出本节的一个提高任务：依次显示所有的3位二进制数。实现一个简单的二进制计数器的功能。

本课采用简单的延时处理，实现不同状态的显示，避免涉及更多的c语言知识，如循环语句、数组等。学生实现这个任务只要用顺序结构，在显示出某个二进制编码状态后，用 dalay(1000)命令延时1秒，然后再显示下一个编码状态，重复这样的过程即可。程序上没有新增难度，但是实现的效果完全不一样，学生可以看到跳动的led灯，对他们来说又是一个很大的惊喜，同时对于二进制计数、二进制加法的理解有很大的帮助。

这个环节，我看到学生的led灯的跳动方式对应的二进制计数有从小到大，也有从大到小，也有些小组的结果是乱序的。所以这个环节，需要留出足够的时间，让学生多观察、多修改自己的代码，同时仔细观察led灯跳动之间的关系，充分理解二进制计数的概念。6.小组讨论：光立方简单吗

学生在完成三个任务后，自然会思考：光立方该怎么实现呢？该不会就这么简单吧？确实没有这么简单。经过小组讨论，得出制作光立方可能会存在困难的结论。因为arduino的接口是有限的，那么可以连接的led灯数量也就受到了限制，所以需要用到其他辅助芯片来扩展接口，并在程序的代码实现上要采取更高效、更便捷的方式。这就需要继续学习其他的课程内容，以激发学生继续深入学习的热情。

● 教学反思

本节课采用任务驱动教学法，教师要多从学生的角度出发，坚持以学生为本，以学生为主体，换位思考，多反问自己，精心设计任务，循序渐进，对于每一个任务的难度系数都做充分的考虑，保证梯度上升。设计的三个看似简单、重复的任务，学生却做得兴趣十足，学生在实践中主动形成自己的知识结构，进一步体验编程加工的魅力。如果能融入更多动手实践的环节，那么可以进一步提高教学的效果。篇4：arduino创意机器人：创意小风扇教学设计(高中信息技术精品)创意小风扇 2课时

一、教材分析

本专题是自编教材《arduino创意机器人》中第二章《智能风扇》的最后一个专题，为满足学生动手操作的时间需求和保持机器人教学的连贯性，专题均采用2课时连续上的模式。本专题主要涉及到舵机和数字防跌落传感器两个器件，并通过舵机制作出摇头风扇，通过数字防跌落传感器制作出自动跟踪风扇，最后通过几种传感器的介绍，抛砖引玉，引导学生有更多的创意。在本专题之前的两个专题中，教材安排了声控风扇、换挡风扇、自动变速风扇、遥控风扇等内容，而在本章之前的《智能led》一章中也安排的有数字防跌落传感器的相关内容，均为本专题的学习奠定了基础。

二、学生分析

本专题的教学对象是高一学生。通过前面章节的学习，学生已经熟练掌握了arduino机器人的输入输出，基本掌握了常见传感器的使用方法。另外，通过之前的积累，学生对arduino机器人已经产生了更加浓厚的兴趣，在动手操作与编程能力方面都有了显著的提升，对arduino机器人的创意设计也有了更多的个人想法。

三、教学目标

1、知识与技能

掌握arduino机器人中舵机的使用； 掌握数字防跌落传感器的使用； 进一步熟悉常见传感器的使用。

2、过程与方法

在教师指导下，通过模仿制作出摇头风扇和自动跟踪风扇，通过积极的创意，理解创作arduino机器人的一般过程与方法。

3、情感态度与价值观

通过用arduino机器人设计并制作创意风扇，增加对arduino机器人课程学习的兴趣以及动手解决实际生活问题的兴趣。

四、教学重难点

教学重点：舵机和数字防跌落传感器的使用。教学难点：识别手势控制舵机。

五、教学流程 篇5：arduino选修课闪烁灯教学案例 arduino选修课闪烁灯教学案例

作者：张秀常

来源：《中小学信息技术教育》2015年第02期

自2012年7月浙江省高中课程改革以来，我校信息技术教研组陆续研究、开发并开设了图像处理、动画制作、趣味编程等7门选修课程。其中，arduino创意电子设计课程因为融机械、传感与控制为一体，学生在手脑并用解决实际问题的过程中充分提高了逻辑思维、判断与动手创新能力，成为我校众多选修课程中最为火爆的一门。

教学目标 1.通过制作闪烁灯，学会led与arduino控制板数字口的连接，了解编程的一般过程，掌握ardublock的基本模块与语法。2.体验由自然语言描述到程序编写的一般过程。3.在使用可视化编程环境中，激发学生对编程的兴趣。

教学重难点

重点：硬件的搭建，数字口的输出。

难点：个性化的ardublock编程。

教学准备 arduino三合一控制板、黄色红色蓝色led各一块、usb线、面包线三条，在学生机房环境中并安装可视化编程环境ardublock，学生四人一组。

教学过程

1.由生活实例引发教学情境

师：在我们的生活中，会有各式各样不同形状、不同功能的灯出现，甚至也有个性鲜明的灯（如图1）。

师：请同学们讨论一下这三种灯的不同作用以及它们是如何进行控制的？

师：前一章的学习中，我们已经体验了arduino电子作品的魅力，但是我们并没有自己动手去完成制作，现在我们就要来一起制作一个属于自己的led闪烁灯。2.练习室阶段：一个led闪烁灯

教师介绍硬件环境的搭建：led（light emitting diode，发光二极管）是一种能够将电能转化为可见光的固态半导体器件，颜色有白、绿、蓝等；高低电平可以驱动led的亮灭。led发光模块有三根针脚，接线的时候黑线接gnd，红线接vcc，绿线接数字口。数字口0和

1不能接，它们用于arduino与计算机通信。

学生四人一组开始硬件环境的搭建。

教师引导学生具体分析一个led闪烁灯的实现，并用语言描述。数字口的输出只有两种情况，0（low）或1（high），我们既可以读取数字口的值，也可以给它输入一个值（0或者1）。以led为例，我们给数字口一个1（高电压），led被点亮；给数字口一个0（低电压），led被熄灭，同时还可以给予时间上的控制。教师演示ardublock编程，如图2所示。

图2 一个led闪烁灯的编程

学生四人一组完成调试，强调led发光模块针脚的区别与arduino控制板对应的数字接口。

设计意图：在教师的带领下，学生尝试设计一个简单的led闪烁灯的全过程。硬件环境搭建、自然语言描述、ardublock编程和完成调试这四个步骤，为下一步设计更加复杂的作品打下扎实的基础。

3.提高阶段：模拟交通灯设计

教师引导学生分析模拟交通灯的现象：红灯亮a秒之后灭掉，绿灯亮b秒之后灭掉，黄灯亮c秒之后灭掉，依此类推。

学生四人一组进行硬件环境的搭建。教师提示：将三个不同颜色的led分别接在arduino控制板的数字口上时，注意针脚的数字值是什么。

教师引导学生用自然语言描述模拟交通灯的实现。如红灯亮a秒之后灭掉的现象，我们给数字口一个1（高电压），led被点亮，给予时间上的控制为a秒，再给数字口一个0（低电压），led被熄灭，其他颜色灯也如此。

学生开始ardublock编程，如图3。

图3 模拟交通灯的编程

设计意图：在模拟交通灯的设计过程中，学生主要运用可视化编程环境ardublock中的基本模块与语法来尝试实现生活中的一个现象，为下一步实现自己的创意作品打下基础。4.创意阶段：跳动的音符灯

教师引导：在“中国好声音”节目中，你见过随着音乐而跳动的灯吗？如图4。师：在设计跳动的音符灯时，主要考虑什么问题？

生：led灯的点亮时间、持续时间与熄灭时间。

师：如何同时点亮两个或多个led灯？

学生针对自己的个性化音符灯进行具体分析，教师组织学生四人一组讨论可视化编程环境ardublock中的基本模块，如延迟与时间的设置。

学生四人一组在编程环境ardublock进行编程，以实现自己的个性化音符灯。

设计意图：跳动的音符灯的设计，是让学生在掌握ardublock中的基本模块与语法的基础上，通过自己思考、动手实践，来设计出个性化的arduino创意电子作品，进一步增强学好arduino创意电子选修课程的信心。5.作品评价

学生以小组为单位，向大家展示音符灯的设计，并在ardublock中说明设计思路。

教师引导学生如何去评价arduino创意电子作品的设计：一是作品的硬件搭建是否正确与接口连接的整洁。二是编程设计是否正确并调试效果明显。三是作品的设计是否融入自己的想法。

（作者单位：浙江象山中学）

专家点评： arduino创意电子设计是一门涉及信息技术、电子电工、传感技术等多领域的交叉学科，其教育实施正是促使学生整合科学、技术、数学领域的知识，以工程标准化的思想进行综合实践的过程，具有较强的教育价值。该选修课程的开发与实践也对教师在多领域交叉学科上的知识、如何进行交叉学科的教学等方面提出了挑战，张秀常老师敢于尝试的勇气与努力是值得肯定的。

从闪烁灯教学案例的设计过程上看，由练习阶段、提高任务到创意作品的三步教学，不但照顾到了不同学习起点、不同认知水平的高一新生，而且在学习可视化编程环境ardublock的梯度上，也做到了环环相扣、层层递进。随堂听课时我发现，学生学习积极性高涨，学习的效果也非常不错。