15机灵的老鼠 教案
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文档简介
机灵的老鼠
教学目标
1.认识Arduino主板与光敏传感器，学会连接Arduino主板与光敏传感器，Arduino主板与电脑；
2.了解S4A，能使用S4A、Arduino主板、光敏传感器做出交互作品；
3.知道硬件设备操作常识，能进行规范的操作。
4.培养学生观察、记录、分析数据的能力，理解光敏传感器与S4A程序中角色的互动。
教学重点
1.Arduino主板与光敏传感器的认识和连接；
2.使用S4A、Arduino主板、光敏传感器做出交互作品。
教学难点
光敏传感器与S4A程序中的角色互动。
教学策略与手段
考虑学生爱玩、好奇心强的特点，本节课以案例教学法为主线，运用了自主探究，合作交流的学习方法，让学生在欣赏案例、分析案例、修改案例的基础上，发挥想像、运动掌握的知识进行创作。第一部分——魔术激趣 导入揭题：在案例中融合情境，通过“魔术”表演激发学生想了解“机灵小老鼠”为什么能这样“机灵”的欲望，为学生研究“案例”垫厚扎实基础。第二部分——自主探究 连接设备：预设环环相连的活动，先通过自学与小组互动，认识Arduino主板和光敏传感器，再通过“找一找”、“连一连”，知道硬件设备操作常识，进行规范的连接；然后结合教师介绍并演示操作S4A，对案例中应用到的硬件设备和使用的S4A软件进行了解，不自不觉中学生开始了对案例的分析。第三个部分——对比实验 确定交互方式：当硬件连接好，并能正常工作，对案例的分析进入到另一个重要的节点：光感值。此时，要让学生观察A0数值的变化，思考数值的变化传递了哪些信息？然后在实验中探究明亮和阴暗情况下光感值的差别，结合实验汇报结果，辅以标记数值的数轴，引导学生发现中间值，最终运用学过的“如果···如果···”来表述，实现学生对光感值的理解与运用。第四个部分——合理规划 编写脚本。在比较“如果…如果…”与“如果…否则…”两个控件的区别中，进一步加强对光感值应用的理解，然后通过为作品增添脚本，在对案例的修改与创作中实现更丰富互动。最后通过展示、交流、创作，给学生们提升创造能力的空间。
教学过程
（一）魔术激趣，导入揭题
表演：同学们喜欢魔术吗？今天老师就给大家带来了一个魔术，打开 “魔术”的程序并表演。
提问：对魔术中什么比较感兴趣？
揭题：想拥有这样一个机灵的小老鼠吗？今天我们就来做一做，学习“机灵的小老鼠”。
设计意图：从魔术导入，以奇激趣，学生们急切地想破解谜底，在趣味中激起强烈的探究欲望，对于本课内容的学习将有极大的促动。同时，在魔术中还渗透了光敏传感器对光线的检测，以及小老鼠根据光线进、出洞的原理，使得魔术不仅有趣，更有味，可以细细的品味。
（二）自主探究，连接设备
魔术的奥秘就在盒子里，请一位学生上台取出盒里的设备：Arduino板和光敏传感器。
活动1：认识Arduino主板和光敏传感器。
(1)认识名称：实物展示光敏传感器、Arduino主板（板书），并齐读名称。
(2)初步感知：自学教材P106页，了解光敏传感器、Arduino主板的知识。同桌之间指一指、认一认。
(3)了解作用：观看动画，进一步认识Arduino主板和光敏传感器的作用。
（动画配音：大家好，我叫光敏传感器，我身上最重要的东西是感光元件，我可以测量光线的亮度，然后把亮度转换成计算机可用的数字信号。我叫Arduino板，我可以连接很多的传感器，还可以和计算机相连接，把传感器的数字信号传输给计算机。）
(4)互动交流：将刚才对Arduino主板和光敏传感器的认识在小组内分享。
活动2：连接光敏传感器与Arduino主板。
(1)认识光敏传感器端口
找一找：教师按顺序依次介绍光敏传感器的4个端口名称和功能，学生在光敏传感器中找到对应的端口。
(2)光敏传感器与Arduino主板连接
猜想：这些端口是做什么用的？
指导：出示光敏传感器与Arduino主板的导线连接图，并强调连接要点：细心观察、一一对应、注意安全。（板书：规范操作、注意安全）
操作：学生连接光敏传感器和Arduino主板。
交流：请完成好的1-2组同学介绍连接的心得体会。
小结：在操作的过程中，我们首先要找到传感器与Arduino主板之间对应的端口，尽量用不同颜色的导线连接，便于区分，便于操作。
活动3：Arduino主板与计算机连接及启动S4A程序。
（1）Arduino主板与计算机连接。
Arduino主板不仅连接传感器，还需要与计算机相连接。
指导：出示主板与计算机连接图示
操作：学生对照图示，连接Arduino主板和计算机，并观察连接前后Arduino主板上指示灯的不同状态。
（2）认识“S4A”程序。
硬件设备都连接好了，还需要有相应的软件。
演示：启动S4A程序，了解S4A窗口的检测的方法，判断硬件是否处于工作状态。
实践：启动S4A程序，观察硬件正常工作时，S4A程序舞台区、角色区显示的内容。
指导：默认的舞台上传感器反馈窗口数值较多，看起来可能觉得混乱，为了便于观察光敏传感器传递的信息，需将value of senser Analog0控件设置为显示模式。
设计意图：对于初次接触Arduino主板和传感器类硬件的学生来说，认识端口和接口，学会连接方法的意义重大，是后续探究和学习的基础。采用微视频、猜想、操作的方法,将零散的问题逐个解决，在自主探究的过程中，学生的主体性得到充分体现。
（三）对比实验，确定交互方式
活动4：更便捷的交互，感受光感值。
（1）认识光感值
观察：舞台区A0显示的数值，有哪些发现？如果用手把光敏传感器遮住，数值会产生哪些变化？
思考：舞台区A0显示的数值表示的是什么信息？（光敏传感器传递的信息。）( 板书：光感值）
（2）记录光感值
实验：小组合作，根据明亮处、阴暗处两个类别分3次记录不同的光感值。
光线明亮处 光线阴暗处
1 2 3 1 2 3
光感值
交流：分小组汇报实验结果，并将结果在数轴中标记。
（3）分析光感值
观察：为什么每个小组记录的光感值都不一样？
看数轴中标记的点，光线明亮处的光感值在哪一个区域？阴暗处呢？
思考：用一句话来表述光感值和光线强弱之间的关系。
如果找一个点把它们分开，同学们觉得在哪儿比较合适？（板书：中间值）
光线明亮处 中间值 光线阴暗处
……
……
讨论：结合我们以前学过的“用声音控制小猫”的办法，可以怎样实现控制。（超过中间值就···低于中间值就···） 小组内互相之间用学过的“如果···如果···”来表述。
交流：如果光线强的时候我们可以让它执行一些动作指令，如果光线弱的时候可以执行另外的一些指令。
小结：同学们平时要做一个有心人，留心观察、记录、分析传感器传递的信息，根据这些信息的特点，选择便捷的控制（交互）方式。
设计意图：通过对比实验，观察并记录光感值，在此基础上引导学生进行数据分析，从而确定最合适的数据，在此过程中不仅训练的学生的思维能力，更让学生体会到便捷的交互方式，为他们使用其他传感器提供了方法指导。
（四）合理规划，编写脚本
活动5：更有趣的脚本，应用光感值。
（1）摆弄程序，体验光感值
实践：运行“机灵的小老鼠” 文件，自己玩魔术。
观察：脚本中控制小老鼠控制活动的是什么指令? 指令中的数值代表什么？
交流：说一说对“如果……否则……”控件的理解。
尝试：试试将数值修改为前面确定的中间值或其他值，看看有变化么？
（2）修改程序，应用光感值
实践：展开想象，运用光感值为魔术程序增加角色和指令，使程序功能更丰富，更有趣。（板书：科学规划）
操作提示：
多思考，使程序更好玩
多选择，使指令更丰富
多测试，使运行更稳定
展示交流：展示学生改编的魔术，分享创意、小技巧与心得体会。
设计意图：结合“魔术”范例，进一步体验和应用光感值，设计“看、改、创”三个层次的教学活动，让学生在分析案例、修改案例的基础上，深入理解“运用传感器实现控制”这一便捷的交互方式，进而发挥想像、运动掌握的知识进行创作。
（五）拓展应用，认识其它传感器
拓展： 课件展示多种传感器图片及应用。
（六）课堂总结
今天这节课，你有哪些收获？课后以“机灵的 ”为主题，创作作品。
设计意图：联系日常生活中的传感器应用案例，展示多种传感器，不仅开阔学生视野，也激发了学生学习Arduino和传感器的兴趣。学生可以根据今天所学习的知识，自由地发挥想象，从而创作出更多优秀的程序。这样既是巩固了所学知识，又培养了学生的创新能力。让学生在课后交流展示自己的作品，使学生之间互相学习，互相提升，从而得到一次提高改进和取长补短的学习机会。
【板书设计】
机灵的老鼠
连接设备 传感器 — Arduino — 计算机 科学规划
设计交互 光感值 中间值 S4A 规范操作
编写脚本 看 改 创 注意安全
教学目标
1.认识Arduino主板与光敏传感器，学会连接Arduino主板与光敏传感器，Arduino主板与电脑；
2.了解S4A，能使用S4A、Arduino主板、光敏传感器做出交互作品；
3.知道硬件设备操作常识，能进行规范的操作。
4.培养学生观察、记录、分析数据的能力，理解光敏传感器与S4A程序中角色的互动。
教学重点
1.Arduino主板与光敏传感器的认识和连接；
2.使用S4A、Arduino主板、光敏传感器做出交互作品。
教学难点
光敏传感器与S4A程序中的角色互动。
教学策略与手段
考虑学生爱玩、好奇心强的特点，本节课以案例教学法为主线，运用了自主探究，合作交流的学习方法，让学生在欣赏案例、分析案例、修改案例的基础上，发挥想像、运动掌握的知识进行创作。第一部分——魔术激趣 导入揭题：在案例中融合情境，通过“魔术”表演激发学生想了解“机灵小老鼠”为什么能这样“机灵”的欲望，为学生研究“案例”垫厚扎实基础。第二部分——自主探究 连接设备：预设环环相连的活动，先通过自学与小组互动，认识Arduino主板和光敏传感器，再通过“找一找”、“连一连”，知道硬件设备操作常识，进行规范的连接；然后结合教师介绍并演示操作S4A，对案例中应用到的硬件设备和使用的S4A软件进行了解，不自不觉中学生开始了对案例的分析。第三个部分——对比实验 确定交互方式：当硬件连接好，并能正常工作，对案例的分析进入到另一个重要的节点：光感值。此时，要让学生观察A0数值的变化，思考数值的变化传递了哪些信息？然后在实验中探究明亮和阴暗情况下光感值的差别，结合实验汇报结果，辅以标记数值的数轴，引导学生发现中间值，最终运用学过的“如果···如果···”来表述，实现学生对光感值的理解与运用。第四个部分——合理规划 编写脚本。在比较“如果…如果…”与“如果…否则…”两个控件的区别中，进一步加强对光感值应用的理解，然后通过为作品增添脚本，在对案例的修改与创作中实现更丰富互动。最后通过展示、交流、创作，给学生们提升创造能力的空间。
教学过程
（一）魔术激趣，导入揭题
表演：同学们喜欢魔术吗？今天老师就给大家带来了一个魔术，打开 “魔术”的程序并表演。
提问：对魔术中什么比较感兴趣？
揭题：想拥有这样一个机灵的小老鼠吗？今天我们就来做一做，学习“机灵的小老鼠”。
设计意图：从魔术导入，以奇激趣，学生们急切地想破解谜底，在趣味中激起强烈的探究欲望，对于本课内容的学习将有极大的促动。同时，在魔术中还渗透了光敏传感器对光线的检测，以及小老鼠根据光线进、出洞的原理，使得魔术不仅有趣，更有味，可以细细的品味。
（二）自主探究，连接设备
魔术的奥秘就在盒子里，请一位学生上台取出盒里的设备：Arduino板和光敏传感器。
活动1：认识Arduino主板和光敏传感器。
(1)认识名称：实物展示光敏传感器、Arduino主板（板书），并齐读名称。
(2)初步感知：自学教材P106页，了解光敏传感器、Arduino主板的知识。同桌之间指一指、认一认。
(3)了解作用：观看动画，进一步认识Arduino主板和光敏传感器的作用。
（动画配音：大家好，我叫光敏传感器，我身上最重要的东西是感光元件，我可以测量光线的亮度，然后把亮度转换成计算机可用的数字信号。我叫Arduino板，我可以连接很多的传感器，还可以和计算机相连接，把传感器的数字信号传输给计算机。）
(4)互动交流：将刚才对Arduino主板和光敏传感器的认识在小组内分享。
活动2：连接光敏传感器与Arduino主板。
(1)认识光敏传感器端口
找一找：教师按顺序依次介绍光敏传感器的4个端口名称和功能，学生在光敏传感器中找到对应的端口。
(2)光敏传感器与Arduino主板连接
猜想：这些端口是做什么用的？
指导：出示光敏传感器与Arduino主板的导线连接图，并强调连接要点：细心观察、一一对应、注意安全。（板书：规范操作、注意安全）
操作：学生连接光敏传感器和Arduino主板。
交流：请完成好的1-2组同学介绍连接的心得体会。
小结：在操作的过程中，我们首先要找到传感器与Arduino主板之间对应的端口，尽量用不同颜色的导线连接，便于区分，便于操作。
活动3：Arduino主板与计算机连接及启动S4A程序。
（1）Arduino主板与计算机连接。
Arduino主板不仅连接传感器，还需要与计算机相连接。
指导：出示主板与计算机连接图示
操作：学生对照图示，连接Arduino主板和计算机，并观察连接前后Arduino主板上指示灯的不同状态。
（2）认识“S4A”程序。
硬件设备都连接好了，还需要有相应的软件。
演示：启动S4A程序，了解S4A窗口的检测的方法，判断硬件是否处于工作状态。
实践：启动S4A程序，观察硬件正常工作时，S4A程序舞台区、角色区显示的内容。
指导：默认的舞台上传感器反馈窗口数值较多，看起来可能觉得混乱，为了便于观察光敏传感器传递的信息，需将value of senser Analog0控件设置为显示模式。
设计意图：对于初次接触Arduino主板和传感器类硬件的学生来说，认识端口和接口，学会连接方法的意义重大，是后续探究和学习的基础。采用微视频、猜想、操作的方法,将零散的问题逐个解决，在自主探究的过程中，学生的主体性得到充分体现。
（三）对比实验，确定交互方式
活动4：更便捷的交互，感受光感值。
（1）认识光感值
观察：舞台区A0显示的数值，有哪些发现？如果用手把光敏传感器遮住，数值会产生哪些变化？
思考：舞台区A0显示的数值表示的是什么信息？（光敏传感器传递的信息。）( 板书：光感值）
（2）记录光感值
实验：小组合作，根据明亮处、阴暗处两个类别分3次记录不同的光感值。
光线明亮处 光线阴暗处
1 2 3 1 2 3
光感值
交流：分小组汇报实验结果，并将结果在数轴中标记。
（3）分析光感值
观察：为什么每个小组记录的光感值都不一样？
看数轴中标记的点，光线明亮处的光感值在哪一个区域？阴暗处呢？
思考：用一句话来表述光感值和光线强弱之间的关系。
如果找一个点把它们分开，同学们觉得在哪儿比较合适？（板书：中间值）
光线明亮处 中间值 光线阴暗处
……
……
讨论：结合我们以前学过的“用声音控制小猫”的办法，可以怎样实现控制。（超过中间值就···低于中间值就···） 小组内互相之间用学过的“如果···如果···”来表述。
交流：如果光线强的时候我们可以让它执行一些动作指令，如果光线弱的时候可以执行另外的一些指令。
小结：同学们平时要做一个有心人，留心观察、记录、分析传感器传递的信息，根据这些信息的特点，选择便捷的控制（交互）方式。
设计意图：通过对比实验，观察并记录光感值，在此基础上引导学生进行数据分析，从而确定最合适的数据，在此过程中不仅训练的学生的思维能力，更让学生体会到便捷的交互方式，为他们使用其他传感器提供了方法指导。
（四）合理规划，编写脚本
活动5：更有趣的脚本，应用光感值。
（1）摆弄程序，体验光感值
实践：运行“机灵的小老鼠” 文件，自己玩魔术。
观察：脚本中控制小老鼠控制活动的是什么指令? 指令中的数值代表什么？
交流：说一说对“如果……否则……”控件的理解。
尝试：试试将数值修改为前面确定的中间值或其他值，看看有变化么？
（2）修改程序，应用光感值
实践：展开想象，运用光感值为魔术程序增加角色和指令，使程序功能更丰富，更有趣。（板书：科学规划）
操作提示：
多思考，使程序更好玩
多选择，使指令更丰富
多测试，使运行更稳定
展示交流：展示学生改编的魔术，分享创意、小技巧与心得体会。
设计意图：结合“魔术”范例，进一步体验和应用光感值，设计“看、改、创”三个层次的教学活动，让学生在分析案例、修改案例的基础上，深入理解“运用传感器实现控制”这一便捷的交互方式，进而发挥想像、运动掌握的知识进行创作。
（五）拓展应用，认识其它传感器
拓展： 课件展示多种传感器图片及应用。
（六）课堂总结
今天这节课，你有哪些收获？课后以“机灵的 ”为主题，创作作品。
设计意图：联系日常生活中的传感器应用案例，展示多种传感器，不仅开阔学生视野，也激发了学生学习Arduino和传感器的兴趣。学生可以根据今天所学习的知识，自由地发挥想象，从而创作出更多优秀的程序。这样既是巩固了所学知识，又培养了学生的创新能力。让学生在课后交流展示自己的作品，使学生之间互相学习，互相提升，从而得到一次提高改进和取长补短的学习机会。
【板书设计】
机灵的老鼠
连接设备 传感器 — Arduino — 计算机 科学规划
设计交互 光感值 中间值 S4A 规范操作
编写脚本 看 改 创 注意安全