第4章开源硬件项目制作4.1实现功能-高中教学同步《信息技术人工-开源硬件项目设计》(教案）（人教-中图版2019）.docx

第4章开源硬件项目制作4.1实现功能-高中教学同步《信息技术人工-开源硬件项目设计》(教案）（人教-中图版2019）

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课程基本信息

1.课程名称：《信息技术人工-开源硬件项目设计》

2.教学年级和班级：高中一年级（1）班

3.授课时间：2023年10月15日

4.教学时数：1课时

本节课将围绕开源硬件项目制作中的“实现功能”展开，旨在让学生掌握如何将开源硬件应用于实际项目中，实现预期功能。内容与课本《信息技术人工-开源硬件项目设计》第四章第一节紧密关联，符合教学实际。

核心素养目标分析

本节课旨在培养学生以下核心素养：

1.信息素养：通过分析开源硬件项目，提升学生获取、处理和利用信息的能力。

2.创新思维：引导学生运用开源硬件实现项目功能，激发创新思维和解决问题的能力。

3.团队协作：在项目制作过程中，培养学生与他人协作、共同解决问题的团队精神。

4.实践能力：通过动手实践，提高学生的动手操作能力和实际应用能力，使其具备解决实际问题的能力。

教学难点与重点

1.教学重点：

①开源硬件的基本概念和特点，让学生理解开源硬件在项目中的应用。

②如何根据项目需求选择合适的开源硬件组件，以及这些组件的功能和接口。

2.教学难点：

①理解并掌握开源硬件编程的基本原理，包括编程语言的选择和使用方法。

②实现项目功能时，如何进行硬件之间的协同工作，包括数据传输、控制逻辑等复杂交互的实现。

③项目调试与优化，包括硬件故障排查、性能优化等实际操作技能的培养。

教学资源准备

1.教材：《信息技术人工-开源硬件项目设计》人教-中图版2019。

2.辅助材料：与开源硬件项目相关的教学视频、PPT演示文稿。

3.实验器材：Arduino开源硬件套件、传感器模块、连接线、面包板等。

4.教室布置：将学生分为若干小组，每组配备实验操作台，确保每组都能同时进行实验操作。

教学过程设计

1.导入环节（5分钟）

-创设情境：展示一个使用开源硬件制作的成功项目案例，如智能温度控制器，让学生直观感受开源硬件在现实生活中的应用。

-提出问题：询问学生是否遇到过需要自动化控制设备的情境，如何利用开源硬件实现这一功能？

-学生思考并回答后，教师简要介绍本节课的学习目标和内容。

2.讲授新课（15分钟）

-介绍开源硬件的基本概念、特点及应用领域，让学生理解开源硬件的灵活性和实用性。

（用时5分钟）

-讲解如何根据项目需求选择合适的开源硬件组件，包括传感器、控制器、执行器等，并展示各组件的功能和接口。

（用时5分钟）

-结合实例，讲解开源硬件编程的基本原理和编程语言的选择，如Arduino编程环境的使用。

（用时5分钟）

3.巩固练习（10分钟）

-分组练习：学生分小组，每组选择一个简单的开源硬件项目，如温度传感器读取，进行编程和调试。

（用时5分钟）

-小组讨论：各小组分享编程过程中的问题和解决方案，教师巡回指导，解答学生的疑问。

（用时5分钟）

4.师生互动环节（10分钟）

-课堂提问：教师提出关于开源硬件编程和项目实现的问题，学生抢答，回答正确的学生可以获得奖励。

（用时5分钟）

-实践操作：教师现场演示如何使用开源硬件组件实现一个简单的功能，如点亮LED灯，并指导学生跟随操作。

（用时5分钟）

5.解决问题及核心素养能力的拓展（5分钟）

-教师提出一个复杂的项目案例，如设计一个开源硬件智能家居系统，要求学生思考如何实现。

-学生分组讨论，提出设计方案，教师引导学生关注创新思维、团队协作和实践能力的培养。

（用时5分钟）

6.总结与反馈（5分钟）

-教师总结本节课的主要内容，强调开源硬件在项目设计中的重要性。

-学生反馈本节课的学习收获，教师给予鼓励和指导。

（用时5分钟）

7.作业布置（5分钟）

-布置课后作业：要求学生设计一个简单的开源硬件项目，下节课分享。

（用时5分钟）

总用时：45分钟

教学资源拓展

教学资源拓展

1.拓展资源：

-介绍开源硬件的发展历程，包括Arduino、RaspberryPi等代表性开源硬件平台的起源和发展。

-分析开源硬件在不同领域的应用案例，如智能家居、物联网、机器人制作等。

-探讨开源硬件与物联网技术的结合，以及在未来科技发展中的趋势和挑战。

-开源软件的使用，如Scratch、Python等编程语言在开源硬件项目中的应用。

-开源硬件项目的安全性问题，包括硬件安全、数据安全和隐私保护等。

-开源硬件社区和资源，如GitHub上的开源项目、Arduino社区等。

2.拓展建议：

-鼓励学生课后查阅相关的技术文档和教程，深入了解开源硬件的编程和应用。

-建议学生参与开源硬件社区，