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第9课呼吸灯-高中信息技术Arduino开源硬件系列课程说课稿

一、教学内容分析

本节课的主要教学内容是第9课《呼吸灯》，属于高中信息技术Arduino开源硬件系列课程。本节课将详细介绍如何使用Arduino编程控制LED灯的亮度变化，实现呼吸灯效果。

教学内容与学生已有知识的联系：学生在前几课已经学习了Arduino的基础知识，包括Arduino的硬件组成、编程环境及基本编程语法。本节课将利用这些知识，结合Arduino的PWM（脉冲宽度调制）功能，让学生学会控制LED灯的亮度变化，从而设计出呼吸灯效果。同时，本节课的内容与物理学科中的电路知识也有一定的关联，有助于提高学生对跨学科知识的综合运用能力。

二、核心素养目标

1.信息意识：培养学生主动获取信息、分析信息、利用信息解决问题的能力，通过设计呼吸灯项目，提高学生对信息技术应用的实际感受。

2.计算思维：训练学生运用逻辑思维进行问题分解、抽象建模，通过编程实现LED灯亮度控制，增强计算思维。

3.创新能力：鼓励学生发挥创意，设计独特的呼吸灯效果，激发学生的创新意识。

4.信息社会责任：引导学生理解开源硬件在科技发展中的作用，培养其遵守相关法律法规和伦理道德的意识。

三、教学难点与重点

1.教学重点

①理解Arduino的PWM（脉冲宽度调制）原理及其在控制LED灯亮度中的应用。

②掌握Arduino编程环境中控制LED亮度的语法和函数。

2.教学难点

①掌握PWM原理，并能够灵活运用到Arduino编程中，实现LED灯的渐亮渐暗效果。

②编程过程中，如何合理设置延时时间以实现自然流畅的呼吸灯效果，以及如何处理可能出现的问题，如LED亮度不稳定等。

③在项目实践中，如何引导学生通过调试代码和电路，优化呼吸灯的设计，提升整体效果。

四、教学资源准备

1.教材：确保每位学生都有《Arduino开源硬件系列课程》教材，以便跟随课程进度学习。

2.辅助材料：收集与呼吸灯控制相关的原理动画、案例视频，以及编程界面截图，用于课堂演示和讲解。

3.实验器材：每组学生准备Arduino开发板、LED灯、电阻、导线等，确保所有器材功能正常，满足实验需求。

4.教室布置：将教室划分为实验操作区和讨论区，实验操作台摆放整齐，确保学生安全舒适地进行实验操作。

五、教学过程设计

1.导入环节（5分钟）

-开场引入：教师展示一个预先编程好的呼吸灯效果，让学生观察LED灯的亮度变化，并提出问题：“你们知道这是如何实现的吗？”

-学生讨论：学生自由讨论，分享自己对呼吸灯效果的看法和理解。

-提出目标：教师总结讨论，引出本节课的教学目标——学习使用Arduino控制LED灯的亮度，实现呼吸灯效果。

2.讲授新课（15分钟）

-理论讲解：教师简要介绍PWM的概念和原理，解释其在控制LED灯亮度中的作用。

-示例演示：教师现场演示如何使用Arduino编程控制LED灯的亮度，展示代码和电路连接。

-代码解析：教师逐行解析示例代码，解释每个函数和语句的作用，确保学生理解。

3.巩固练习（10分钟）

-分组实践：学生分组，根据教师提供的指导书和教材，尝试自己编写代码并连接电路。

-教师指导：教师巡回指导，解答学生在实践过程中遇到的问题，提供个别化辅导。

-成果展示：每组学生展示自己的呼吸灯效果，教师和学生共同评价。

4.师生互动环节（10分钟）

-问题探讨：教师提出问题：“如何调整呼吸灯的呼吸频率？”引导学生思考并尝试修改代码。

-交流讨论：学生之间相互交流讨论，分享自己的调整方法和效果。

-解决问题：教师引导学生通过调整代码中的延时时间，实现不同频率的呼吸灯效果。

5.课堂总结（5分钟）

-回顾重点：教师简要回顾本节课的重点内容，确保学生掌握了PWM控制和LED亮度调整的方法。

-能力拓展：教师提出进一步的学习任务，如设计一个具有多种呼吸模式的选择性呼吸灯。

-作业布置：教师布置课后作业，要求学生完善自己的呼吸灯项目，并撰写实验报告。

注意：整个教学过程中，教师应注重培养学生的创新能力和解决问题的能力，鼓励学生提出自己的想法，并通过实践来验证。同时，教师应密切关注学生的学习进度，适时调整教学节奏和难度，确保教学目标的达成。

六、知识点梳理

1.Arduino概述

-Arduino是一种开源的微控制器平台，它基于易用的硬件和软件。

-它由一个能够通过使用各种类型的传感器和控制器来读取输入——光、手指按压、消息或推文——并将其转换为输出——激活电机、打开LED、在线发布消息等的小型计算机关联。

2.Arduino硬件组成

-Arduino板：包括微控制器、电源管理、数字和模拟I/O引脚。

-外部模块：传感器、执行器（如LED、电机等）