《开源硬件创意设计》教学设计2024.docx

《第3章开源硬件创意设计》大单元整体教学设计

一、内容分析与整合

（一）教学内容分析

人教版高中信息技术选择性必修6《开源硬件项目设计》的第三章《开源硬件创意设计》是信息技术课程中一个极具创新性和实践性的模块。本章围绕“创想未来生活”的主题，引导学生通过开源硬件的设计与应用，体验从创意构思到实现的全过程。教学内容涵盖了需求分析、创意与创新、项目设计方案（功能设计、外观设计、交互设计）、选择硬件方案（核心板选择、周边模块选择）以及方案审查与优化等多个环节，旨在培养学生的创新思维、实践能力和问题解决能力。

（二）单元内容分析

本单元以“创想未来生活”为主题，通过一系列实践活动，让学生深入理解开源硬件的特征与优势，掌握开源硬件项目设计的基本流程和方法。具体内容分析如下：

需求分析：通过用户画像法和用户调查法，引导学生挖掘生活中的需求，分析核心需求与附加需求，为后续的项目设计奠定基础。

创意与创新：鼓励学生发挥创意，提出解决问题的新想法，并通过头脑风暴法集思广益，筛选出最优解决方案。

项目设计方案：

功能设计：根据需求分析，确定项目的功能需求，并通过功能列表和思维导图进行概念性构建。

外观设计：注重产品的美观性和实用性，从形状、图案、色彩等方面进行设计。

交互设计：关注用户与产品的互动体验，通过流程图、状态转换图等工具进行设计。

选择硬件方案：

核心板选择：综合考虑运算性能、功耗、价格、内置资源、学习成本等因素，选择合适的核心板。

周边模块选择：根据项目需求，选择相应的输入、输出和通信模块，确保功能的实现。

方案审查与优化：通过硬件审查和外观审查，确保方案的合理性和可行性，并通过优化迭代提升作品质量。

（三）单元内容整合

本单元的内容整合以项目式设计为主线，将需求分析、创意与创新、项目设计方案、选择硬件方案以及方案审查与优化等环节有机串联起来。通过项目式学习，学生不仅能够掌握开源硬件项目设计的基本流程和方法，还能够在实践中培养创新思维、实践能力和问题解决能力。本单元注重跨学科知识的融合，鼓励学生在设计过程中融入科学、技术、工程、人文艺术与数学等多学科知识，提升综合素养。

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

内涵：信息意识是指个体对信息的敏感度和对信息价值的判断力。具备信息意识的学生能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息，敏锐感觉到信息的变化，分析数据中所承载的信息，并作出合理判断。

表现：

在需求分析阶段，学生能够敏锐地捕捉到生活中的需求，并通过用户画像法和用户调查法深入分析需求，体现出对信息的敏感度和价值判断力。

在创意与创新阶段，学生能够主动搜集相关信息，为创意的提出和实施提供有力支持。

在项目设计和硬件选择过程中，学生能够根据必威体育精装版信息和技术发展动态，调整和优化设计方案，确保项目的先进性和实用性。

（二）计算思维

内涵：计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。具备计算思维的学生能够采用计算机可以处理的方式界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据，并通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案。

表现：

在功能设计阶段，学生能够运用计算思维，将项目需求抽象为具体的功能模块，并通过思维导图等工具进行概念性构建。

在选择硬件方案时，学生能够根据核心板和周边模块的性能参数，通过计算和分析，选择最合适的硬件组合。

在方案优化过程中，学生能够运用计算思维，对设计方案进行迭代和优化，提升作品的性能和用户体验。

（三）数字化学习与创新

内涵：数字化学习与创新是指个体通过评估并选用常见的数字化资源与工具，有效地管理学习过程与学习资源，创造性地解决问题，从而完成学习任务，形成创新作品的能力。具备数字化学习与创新的学生能够认识数字化学习环境的优势和局限性，适应数字化学习环境，养成数字化学习与创新的习惯。

表现：

在整个项目设计过程中，学生能够充分利用数字化资源和工具，如设计软件、编程工具、开源硬件平台等，提升设计效率和作品质量。

学生能够创造性地运用开源硬件和相关技术，设计出具有创新性和实用性的作品，满足未来生活的需求。

在项目交流和评价环节，学生能够利用数字化平台展示作品，与他人分享学习经验和创意想法，促进共同进步和创新。

（四）信息社会责任

内涵：信息社会责任是指信息社会中的个体在文化修养、道德规范和行为自律等方面应尽的责任。具备信息社会责任的学生具有一定的信息安全意识与能力，能够遵守信息法律法规，信守信息社会的道德与伦理准则，在现实空间和虚拟空间中遵守公共规范，既能有效维护信息活动中个人的合法权益，又能积极维护他人合法权益和公共信息安全。

表现：

在项目设计过程中，学生能够注重信息安全和隐私