开源硬件项目设计《 开源硬件项目的开发实践》高中大单元整体教学设计2024.docx

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高中信息技术选择性必修6开源硬件项目设计《第四章开源硬件项目的开发实践》大单元整体教学设计

一、内容分析与整合

（一）教学内容分析

浙教版高中信息技术选择性必修6《开源硬件项目设计》中的第四章《开源硬件项目的开发实践》旨在通过具体的项目实践，让学生深入了解开源硬件的应用与开发流程，培养学生的创新思维和实践能力。本章内容分为三大部分：人机互动的项目开发、多机通信的项目开发以及基于物联网的项目开发。

人机互动的项目开发：这一部分主要探讨如何通过开源硬件实现人与计算机之间的自然交互。学生将学习如何利用各种传感器和开源硬件平台，设计并实现能够响应人体动作、声音等输入信号的项目，如利用MakeyMakey实现水果钢琴、利用micro:bit实现手势控制等。

多机通信的项目开发：本部分重点在于多个开源硬件设备之间的数据通信。学生将学习如何构建多机通信系统，实现设备间的数据交换和协同工作。例如，通过设计课堂答题器项目，学生将了解如何利用无线通信模块实现多终端数据的实时传输与统计。

基于物联网的项目开发：此部分聚焦于物联网技术的应用，通过开源硬件实现物与物或物与人之间的互联。学生将学习如何构建基于物联网的智能系统，如智能花盆、智能家居控制系统等，通过互联网技术实现对设备的远程监控与管理。

（二）单元内容分析

人机互动的项目开发

核心概念：自然交互、传感器应用、开源硬件平台（如MakeyMakey、micro:bit）。

关键技能：传感器选择与使用、程序设计（如Python、Scratch）、开源硬件编程与调试。

培养目标：提升学生的创新思维和动手实践能力，加深对人机交互技术的理解。

多机通信的项目开发

核心概念：无线通信、数据交换、协同工作。

关键技能：无线通信模块选择与配置、数据通信协议设计、多终端数据处理与统计。

培养目标：培养学生的团队协作能力和系统思维能力，掌握多机通信系统的设计与实现方法。

基于物联网的项目开发

核心概念：物联网、互联网接入、远程控制。

关键技能：物联网设备选择与配置、Web服务器搭建与编程、数据可视化与远程监控。

培养目标：增强学生的创新意识和实践能力，掌握物联网技术的基本应用与开发流程。

（三）单元内容整合

本章内容以开源硬件项目设计为主线，通过人机互动、多机通信和物联网三个项目实践，逐步深入开源硬件的应用与开发。三个项目实践之间既有独立性，又相互联系，共同构成了一个完整的开源硬件项目开发体系。通过整合这些内容，学生可以全面了解开源硬件项目的设计流程、关键技术与应用场景，为后续的学习和实践打下坚实的基础。

二、《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解

（一）信息意识

对信息的敏感度：学生能够敏锐地感知到开源硬件项目在信息技术领域的重要性，了解其在人机交互、多机通信和物联网等方面的广泛应用。

对信息价值的判断力：学生能够认识到通过开源硬件项目实践，可以提升自己的信息素养和创新能力，为未来的学习和职业发展奠定基础。

信息获取与处理能力：学生能够主动获取与开源硬件项目相关的信息资源，如技术文档、开源社区、在线教程等，并有效地利用这些资源解决项目实践中的问题。

信息交流与共享：学生能够在项目实践过程中与团队成员、教师或其他专家进行有效的信息交流与共享，促进项目的顺利进行和不断优化。

（二）计算思维

形式化：学生能够运用计算机科学领域的思想方法，将开源硬件项目中的实际问题进行形式化描述，建立数学模型或结构模型。

抽象化：学生能够从复杂的实际问题中抽象出关键要素和核心功能，忽略次要因素，从而简化问题并设计出有效的解决方案。

自动化：学生能够通过编程实现自动化控制和处理流程，提高开源硬件项目的效率和可靠性。

系统化：学生能够将开源硬件项目看作一个整体系统，考虑各组件之间的相互作用和整体性能优化，实现系统的协同工作和高效运行。

问题解决：学生能够运用计算思维的方法论，包括问题分析、方案设计、算法实现和测试迭代等步骤，解决开源硬件项目中的实际问题。

（三）数字化学习与创新

数字化学习环境创设：学生能够利用数字化工具和资源（如开源硬件平台、在线编程环境、虚拟实验室等）创设有利于项目实践的学习环境。

数字化学习资源的采集与管理：学生能够有效地采集与管理与开源硬件项目相关的数字化学习资源，如技术文档、开源代码、教程视频等。

数字化学习工具的应用与创新：学生能够熟练地应用各种数字化学习工具（如编程软件、仿真软件、数据分析工具等）进行项目实践，并能够在实践中不断创新工具的应用方法和策略。

知识分享与协同创新：学生能够利用开源社区、在线论坛等平台分享自己的项目经验和成果，与他人进行协同创新，共同推动开源硬件项目的发展。

终身学习能力的培养：通过开源硬件项目的