初中信息技术课堂导学案
章节名称：八年级信息技术下册 第二单元开源硬件设计
第九课《认识开源硬件》
【学习目标】：
1、知道什么是开源硬件
2、了解开源硬件的基本用途
3、掌握Arduino板与计算机正确连接的方法
4、能够使用Mixly软件编写的程序实现对Arduino板的简单控制
【学习重、难点】：
1、掌握Arduino板与计算机正确连接的方法
2、理解计算机程序对开源硬件的控制过程。
学习
环节
导学内容
师生笔记
学法指导
１、采用小组合作和自主探究进行学习，小组长负责管理本小组同学。
２、同学们可以直接根据教材内容、图片或其他资源完成相应的活动任务。
３、同学们可以选择观看老师提供的微视频，然后完成活动任务。
４、探究过程中，小组成员要相互交流，讨论和分享自己的学习心得体会。
课堂导学
自主探究
任务一：看一看展示的实物硬件，认识Arduino板。
[学习提示]（1）分辨清楚Arduino主控板和扩展板，并且把两张板连接。
（2）完成本活动任务的微视频（微视频链接）
任务二:思一思如何把开源硬件与计算机连接起来？。
[学习提示]（1）通过数据线把开源硬件和计算机连接起来。
（2）完成本活动任务的微视频（微视频链接）
任务三：“摸”
分组合作，以小组为单位，请同学们准备好如表9-1所示的硬件材料，摸一摸所准备的各种硬件材料。
[学习提示]（1）要爱护开源硬件，避免损坏开源硬件。
任务四：“装”分组合作，以小组为单位完成，把Arduino板连接到计算机上，请找到你的Arduino
UNO设备的串口编号是（
），并记录下来。
[学习提示]（1）先用数据线把开源硬件和计算机相连接，然后通过查看设备管理器—端口获得设备的串口编号。
（2）完成本活动任务的微视频（微视频链接）
任务五：让Arduino板上自带的13号接口LED灯有规律地闪烁。
[学习提示]（1）先用数据线把开源硬件和计算机相连接，然后通过mixly软件编写程序（可参考课本P64页图9-4程序），接着编译程序，最后上传程序。
（2）完成本活动任务的微视频（微视频链接）
拓展
提升
请你把“任务五”中小程序的间隔时间参数修改为2000后，再次观察LED灯闪烁的频率，是否按照你的指令工作。
[学习提示]（1）、只是修改时间参数，其他部分和原来任务五相同的。
（2）、向同学展示自己编程后的实际效果。
、
评价
小结
填写本节课学习评价。（在线学习评价调查链接）
表9-2
学习评价表
序号学习内容能否掌握1知道什么是开源硬件。能?
不能?2了解开源硬件的基本特征和用途。能?
不能?3会将Arduino板与计算机连接。能?
不能?4能实现对Arduino板的简单控制。能?
不能?其他收获：
总结自己完成本节课活动任务时遇到的问题，分享成功经验。
[学习提示]单击在线学习评价向老师汇报学习成果，总结分享写入其它收获项中
课后
导学(共14张PPT)
第九课
认识开源硬件
八年级信息技术下册第二单元
开源硬件设计
教学过程
激情引入
探究新知
巩固提高
总结评价
02
创设情境、激情引入
自主探究、学习新知
拓展练习、巩固提高
自我评价、课堂小结
03
目
录
探究新知
巩固提高
总结评价
激情引入
当咖啡煮好时，咖啡壶会发出“吱吱”声提醒您！
当邮箱有新邮件时，电话会发出警报通知您！
闪闪发光、会说话、会唱歌、会跳舞的绒毛玩具陪伴着您!
根据光线强弱控制亮度的台灯,根据温度控制转速的风扇!
心率监测器，存储您每次骑脚踏车的记录！
随着科技的发展，未来将会有更多的电子设备改变我们的生活
——开源硬件Arduino
UNO都可以为您实现。
在生活中，各种各样的电子设备给我们带来了便利，改变我们生活和工作的方式，请你列举一些生活实例说明电子设备是如何改变我们生活的?
谁改变了我们的生活？
04
目
录
探究新知
巩固提高
总结评价
激情引入
本课学习目标
1、知道什么是开源硬件
2、了解开源硬件的基本用途
3、能够让Arduino板与计算机正确连接
4、能够实现对Arduino板的简单控制
04
目
录
探究新知
巩固提高
总结评价
激情引入
开源硬件能够让每个人按照自己的想法设计出各种电子设备。
开源硬件是指使用与开源软件相同的方式设计的计算机和电子硬件，开源硬件不仅设计图纸是公开的，而且还可以让人们对其进行修改开发，从而使得电子设备的设计变得简单。由于开源硬件采用模块化设计，因此，我们不需要对复杂电子元件进行组装，只需要关注各种模块的功能，像搭积木一样将这些硬件模块连接在一起即可使用。
什么是开源硬件
05
目
录
探究新知
巩固提高
总结评价
激情引入
常用的一些开源硬件
例如：Arduino板，树莓派和Micro:bit。
Arduino板
树莓派
Micro:bit
开源硬件
05
目
录
探究新知
巩固提高
总结评价
激情引入
Arduino（如右图）
Arduino主要指的是控制板硬件，其有多种型号，最常见的也是我们将要使用的型号为Arduino
UNO控制板，本单元全部使用Arduino
UNO控制板作为主控硬件，所以后面提到到Arduino板指的都是Arduino
UNO控制板。
它可以连接其他电子模块，通过编写专门的程序，可以让Arduino控制这些电子模块工作，把我们的想法变成现实的电子产品。
Arduino
UNO
Arduino板
05
目
录
探究新知
巩固提高
总结评价
激情引入
树莓派（如右图）
树莓派更像一台小型计算机，不仅有视频信号接口、USB接口、网络接口，而且如果将显示器和鼠标键盘连接到树莓派上，就可以像使用普通计算机一样使用各种软件，它不仅具备较强的计算能力，而且树莓派的体积仅一张银行卡大小，非常方便携带。
树莓派
树莓派
05
目
录
探究新知
巩固提高
总结评价
激情引入
Micro:bit（如右图）
Micro:bit是专门为青少年学习设计的控制板，适合用来学习电子制作与编程，由于控制板上集成了LED、按钮和几种传感器，所以不需要连接其他模块就能实现很多功能，非常适合用来学习硬件的设计。
Micro:bit
Micro:bit
06
目
录
探究新知
巩固提高
总结评价
激情引入
通过USB数据线可以将Arduino板与计算机连接，再通过在计算机中编写控制指令，然后把这些指令上传到Arduino板上即可让其按照我们的要求工作。
操作任务：
任务一：“看”，看一看老师展示的实物硬件，认识Arduino板。
任务二：“思”，“想一想如何把开源硬件与计算机连接起来？
任务三：“摸”，“分组合作，以小组为单位，请同学们准备好如图6所示的硬件材料，动手摸一摸你所准备的各种硬件材料。
?任务四：“装”，“分组合作，以小组为单位完成，使用USB数据线把Arduino板与计算机连接，如果第一次连接计算机还需要安装驱动程序，否则连接后即可识别硬件，然后在设备管理器中查看“端口”，找到你的Arduino
UNO设备的串口编号是（
），串号编号为“COM”字母后的数字，请你记录下来。
图6
Arduino板与计算机的正确连接
06
目
录
探究新知
巩固提高
总结评价
激情引入
实现对Arduino板的简单控制
第一步：Mixly软件的下载与安装
第二步：编写“闪烁LED.xml”小程序
任务五：
让Arduino板上自带的13号接口LED灯有规律地闪烁。
要Arduino板按照我们的要求工作，就需要编写相应的指令，在计算机中编写的这些指令，需要上传到Arduino板中，才能让其按照指令工作。
可以编写这些指令的软件有很多种，我们选择Mixly软件，使用打开功能，打开文件“闪烁LED.xml”，可以看到代码块（图7
）。
模块含义是让Arduino板上自带的13号引脚（又称管脚）LED灯闪烁，“高”表示亮，“低”表示灭，延时确定亮或灭持续的时间。而这段代码会不停循环执行，所以会产生LED灯不停闪烁的效果。
图7
第三步：把小程序上传到Arduino板中
操作提示：
07
目
录
探究新知
巩固提高
总结评价
激情引入
请你把“任务五”中小程序的间隔时间参数修改为2000后，再次观察LED灯闪烁的频率，是否按照你的指令工作。
巩固提高练习
方法提示：
LED灯闪烁频率是由我们上传的指令控制的，要控制LED灯的闪烁频率只要修改间隔时间参数就可以了，学习任务中LED灯按照1秒钟的间隔闪烁，所以我们把延时模块中的参数1000修改为2000就可以改变LED灯的闪烁频率了。
08
目
录
探究新知
巩固提高
总结评价
激情引入
对自己在本课中的学习进行评价。对照表9-2
1
知道什么是开源硬件
O能
O不能
2
了解开源硬件的基本特征和用途
O能
O不能
3
会将Arduino板与计算机连接
O能
O不能
4
能实现对Arduino板的简单控制
O能
O不能
反思评价
表9-2
thank
you!初中信息技术课堂教学设计
教材出版社
广东教育出版社
年级
八年级信息技术下册
章节名称
第一单元
第九课
认识开源硬件
学科
信息技术
授课班级
八年级（
1
）班
授课时数
1课时
设计者
所属学校
1、教学目标：
知识和技能：
1、知道什么是开源硬件
2、了解开源硬件的基本用途
3、掌握Arduino板与计算机正确连接的方法
4、能够使用Mixly软件编写的程序实现对Arduino板的简单控制
过程和方法：
1、采用任务驱动法与微视频演示法，让学生掌握Arduino板与计算机正确连接的方法。
2、通过Mixly实例小程序实现对开源硬件Arduino
UNO主板的控制。
情感态度和价值观：
培养学生观察、交流、动手、团队合作能力。
培养学生发现问题，提出问题及解决问题的能力。
2、教材内容分析
本课是八年级信息技术下册开源硬件模块中第一课，是开源硬件的起始课。本课主要内容是了解开源硬件的概念和基本用途，掌握Arduino板与计算机连接的正确方法，并能够使用Mixly软件编写的简单程序实现对Arduino板的简单控制。
3、教学重难点及解决措施
项
目内
容解
决
措
施教学重点掌握Arduino板与计算机正确连接的方法通过创设课件、图片和微视频，让学生分析交流，从而得到解决问题的策略教学难点理解计算机程序对开源硬件的控制过程让学生全程参与Mixly实例小程序对开源硬件Arduino板控制的过程，从实践中得到解决问题的策略。
4、教学对象分析：
八年级学生对开源硬件的认识比较陌生，大部分学生都是第一次接触开源硬件，对开源硬件概念只有比较抽象的认识。因此，为了帮助学生更准确的理解什么是开源硬件，教师应结合生活中开源硬件的应用实例开展教学，将常用的一些开源硬件展示给学生，让学生对开源硬件有更直观的认识，打破学生的思维局限。在教学环节上，要考虑到学生的年龄特点，已具备一定的动手能力，可以通过“看---思---摸---装”等任务环节的设计，引导学生了解开源硬件的结构，实现Arduino板与计算机的连接，通过Mixly软件编写的“点亮小灯”小程序实现对Arduino板的控制，让学生进一步深入理解计算机程序对开源硬件的控制过程。
5、教学模式：
任务驱动法、自主探究法、小组合作学习法
6、教学策略：
为了突破教学重难点，本课的教学设计是以“强化实践”为本，把学习的主动权交给学生，让学生在实践中去发现问题，去寻找解决问题的方法；实践过程中，自主学习，自由体验，让学生自我构建知识体系，教师力求引导学生主动探索，培养学生的创新意识。
为了完成目标，解决教学的重难点，我在教学中设计了以下几个教学环节：创设情景、激情引入──自主探究、学习新知──拓展练习、巩固提高──自我评价、课堂小结。
7、教学媒体：
硬件准备：计算机网络教室
软件准备：
PPT课件
微视频
8、课堂教学过程结构设计
教学
环节
教师的活动
学生的活动
教学媒体（资源）
设计意图、依据
一、创设情境激情引入（4分）
1、同学们，你知道开源硬件是什么吗？请说出你认识的一种开源硬件？
2、图片展示常用的一些开源硬件，例如：Arduino板，树莓派和Micro:bit。
3、引出本课主题：认识开源硬件。
开源硬件能够做什么？
开源硬件能让我们按照自己的想法设计各种电子设备。
例如：根据光线强弱控制的台灯，根据温度控制转速的风扇，还有会自动躲避障碍物的小车。
学生自由回答问题
学生观察图片展示
请个别同学说说不同开源硬件的各自的特点，并归纳开源硬件的一般特点。
以小组为单位，每组请出一位同学说说在生活中使用开源硬件设计的电子设备。
PPT
多媒体网络教室
学生自由回答，营造师生平等的气氛。
从想象到具体认识开源硬件，消除学生对开源硬件的陌生感，激发学习兴趣。通过对比，正向迁移，引出主题Arduino板，引出课题。
通过教师的引导，明确学习目标。
揭示开源硬件定义：
开源硬件是指使用与开源软件相同的方式设计的计算机和电子硬件。
二、自主探究学习新知（25分）
1、实物展示开源硬件：Arduino板。
2、介绍Arduino板的结构组成。
完成任务一：“看”
看一看展示的实物硬件，认识Arduino板。
完成任务二：“思”
思一思如何把开源硬件与计算机连接起来？
PPT
计算机网络教室
通过对实物的亲密接触，消除对开源硬件的陌生感，激发学习兴趣，了解开源硬件的连接方法。
3、展示表9-1
4、演示Arduino板与计算机连接的方法和步骤。
完成任务三：“摸”
分组合作，以小组为单位，请同学们准备好如表9-1所示的硬件材料，摸一摸所准备的各种硬件材料。
完成任务四：“装”
分组合作，以小组为单位完成，把Arduino板连接到计算机上，请找到你的Arduino
UNO设备的串口编号是（
），并记录下来。
PPT
微视频
计算机网络教室
正确示范，先扶后放。通过“看---思---摸---装”四个任务环节，掌握Arduino板与计算机的连接方法。
培养学生观察、交流、动手、团队合作能力。
提醒操作中的技巧，让学生养成正确的操作规范。
完成任务五：
让Arduino板上自带的13号接口LED灯有规律地闪烁。
PPT
微视频
计算机网络教室
通过播放微视频，让学生得到解决问题的策略。通过Mixly软件编写的“点亮小灯”小程序实现对Arduino板的控制，让学学生独立思考、主动探究、并有计划动手实现自己的想法。
三、拓展
练习巩固提高（8分）
巩固练习：
请你把“任务五”中小程序的间隔时间参数修改为2000后，再次观察LED灯闪烁的频率，是否按照你的指令工作。
方法提示：
LED灯闪烁频率是由我们上传的指令控制的，要控制LED灯的闪烁频率只要修改间隔时间参数就可以了，学习任务中LED灯按照1秒钟的间隔闪烁，所以我们把延时模块中的参数1000修改为2000就可以改变LED灯的闪烁频率了。
完成巩固练习
PPT
计算机网络教室
让学生在学习中学会举一反三
四、自我评价、课堂小结
（8分）
展示学习评价表9-2
根据教师给出的评价标准对本课学习作出合理的评价
PPT
多媒本网络教室
检查学生对本课程的学习效果
五、板书设计
本课主要内容：
1、什么是开源硬件
2、开源硬件的基本用途
3、Arduino板与计算机正确的连接方法
4、使用Mixly软件编写的简单程序实现对Arduino板的简单控制
六、教学反思
本课设计主旨是为学生创造积极进取、主动探究、自主学习的良好氛围。以学生为主体把单调的学习过程变成充满乐趣、独立思考、大胆想象、并有计划动手实践探索实现自己的想法的过程，为学生的创造性提供展示的舞台。
