清华版（2024）五年级上册 2.2 恰当运用控制器——探索输入输出功能模块教学设计

第二课 《恰当运用控制器》 教学设计 教学时间 教学班级 五年级 课程名称 恰当运用控制器 课时 1课时 教学目标 一、知识与技能 （一）理解创客与创客文化 （二）能够说出常见的开源软件 （三）理解开关量与连续量并能说出常见的输出功能模块 二、过程与方法 （一）通过讲授和展示的方式，让学生了解创客以及创客文化。 （二）通过让学生进行资料搜寻以及问题阐述，锻炼学生的资源搜索能力、逻辑思维能力以及语言表达能力，在此过程中能够让学生掌握常见的开源软件以及输出功能模块。 三、情感态度与价值观 （一）通过本节课学习，使学生认识到创客文化的科学魅力，开源软件支撑的创客文化。 重点 （一）能够说出常见的开源软件。 （二）能够理解开关量与连续量并能够说出其功能模块。 难点 理解开关量与连续量并能够说出其功能模块 教具 WPS软件，常见的开源软件实物 教学方法 教学展示、小组讨论、自助探究。 教学过程 教师 学生 一、导入（6分钟） （提问）通过上次课的学习我们已经对鱼菜共生系统有了一定的了解，现在让我们一起想一想，如果我们自已要制作鱼菜共生的自动控制项目，需要哪些硬件材料呢? 让我们带着这个问题进入本节课的学习吧！ 学生思考问题 2、 知识讲解（15—20分钟） （一）创客文化 1.创客 我们已经学习了开源，那什么是创客？开源与创客是什么关系呢？实际上开源是创客的直通车。想要制作鱼菜共生的项目，需要参考很多相关资料，如果让创客独立完成项目，对个人能力的要求可能过高，且不一-定都能实现。但在开源文化的影响下，很多创客自发地把自己制作项目的资料以开源的通用文件标准形式发布出来，为有需求的创客提供参考，在此基础创新和改进就具有了更大的价值。 创客是开源的发展和延续。在创客文化百花齐放的时期，不少学校和研究单位参考开放源码的处理器设计了自己的微处理器;创客教育工作者联合研发了国内第一块用于教学的开源硬件——掌控板;还有很多创客基于开源的资源设计具有独特功能的开源硬件，并将它的源码分享出去，让其他创客继续进行改造和升级。 2.创客活动 在创客文化的滋养下，社会上举办了很多创客活动，如制汇节、创客嘉年华、创客马拉松、各类创客大赛等。制汇节又叫Maker Faire, 是一个供世界创客交流分享经验的活动，来自全球的创客聚集在这里分享自己动手制作的作品。创客嘉年华是我国一个面向社会大众的科技狂欢节，是一个集聚民间灵感的手工盛宴。 （二）小组讨论 在开源文化的背景下，制作鱼菜共生开源系统是不是相对容易了呢?请同学们上网查找制作鱼菜共生开源系统的相关案例，看一看其他创客是如何制作的，都用了哪些材料，是否能给你一些启发。和同学们交流一下吧! （3） 创客与开源硬件 1.常见的开源硬件 （提问）上节课我们学习了鱼菜共生系统所需要的硬件 ，那创客开源硬件具体是指什么？同我们上节课所了解的硬件有何不同？ 学生有部分回答正确：不错，看来同学们了解得很多，老师再给大家补充一下。 学生回答不上来：没关系，接下来，就让老师和大家一起学习。 如图所示，常见的开源硬件有Arduino、掌控版以及冲锋舟。 2. 课堂活动 现在，就让我们一起在网络上搜索由这几块开源主控板搭建的作品案例，通过观察了解，说一说你认为在制作鱼菜共生开源系统项目中，你想要选用哪一种开源硬件作为主控板，并说一说原因。 3. 常见输入功能模块 输入功能模块用来检测外界环境信息(如按键、温度、光线、声音等)，并将检测到的信息按照一定的规律进行数字化处理，然后传输到主控板上。如生活中的温度计用来检测温度的高低，分贝检测仪用来检测声音的大小，如下图所示。 输人功能模块的工作原理和使用条件各不相同，可以根据功能进行分类。在创客作品的制作中较为常见的一些输人模块，如下表所示。 （提问）同学们思考一下，楼道的声控灯用的是什么传感器?你还能举例生活中的哪些产品或设备，可能用了哪些传感器呢? 4. 开关量与连续量 输入与输出功能模块的信号分为开关信号、连续信号。开关信号是指检测到非连续变化的数据，只有“有"信号和“无"信号两种数据。例如，开关型台灯，按键只“开”和“关”两种状态，用来控制灯的亮与灭。连续信号是指检测到连续变化的数据，采集到的结果是在某一范围内连续变化的模拟值，有大小变化之分。例如，可调节亮度台灯，旋钮开关可以在一一个范围内活动，用来调节台灯的不同亮度。 现在让我们完成一个小的课堂活动。 5. 常见输出功能模块 学习了常见的输入功能模块，常见的输出功能模块有哪些呢？让我们一起继续探究。输出功能模块是一种执行设备，也可以叫执行器，用来接收和执行主控板输送来的控制命令，向外界做出一些能看到、听到或者感受到的现象。如生活中灯泡可以亮，音箱的喇叭可以发出声音，风扇的马达可以带动扇叶旋转等。在创客作品的制作中较为常见的一些输出功能模块，如表所示。 同学们思考一下，主控板上有哪些功能模块属于输出模块?请 在该功能模块旁边方框里打勾。 6. 常见扩展板 扩展板是将主控板上的引脚扩展出来的一种硬件，是主控板与功能模块的桥梁。扩展板是根据主控板的开源资料来设计的，因此扩展板引脚通常与主控板的引脚定义一一对应，可以利用堆叠或直插的方式接到核心板上。扩展板还可以根据使用场景的不同而个性化地设计一些接口。 学生思考、小组讨论并完成相关实践活动 3、 课堂实践（10—15分钟） （一）实践一 在主控板上，有三个输出模块RGB灯，同学们知道RGB 灯里R、G、B是什么意思吗?打开蝙程软件更改该程序模块 中R、G、B的值，观察一下RGB灯的颜色变化，把实验结果记录在下表中， (二)实践二 根据本节课所学的内容，请同学们描述你想要实现的鱼菜共生开源系兢项目的功能是什么。分别需要哪些传感器和执行器，井绘制出一个硬件清单。 （学生会做，让学生自己做，老师巡查，并且负责解决学生创作过程当中遇到的问题） （学生不会做，老师讲解） 学生查阅相关资料并完成问题 四、课堂总结（5分钟） 老师看了同学们的活动以及实践，都很棒，看来大家今天都收获满满。 （提问）最后，请一位同学总结一下，我们今天这节课，都学习到了哪些知识点呢？ 不错，大家都学习得很认真，掌握了今天这节课的知识。 在课程最后，同学们还有哪些知识没有明白吗？ （有不明白的老师进行讲解） （没有不明白的）同学们在课下可以浏览一下拓展阅读，同时也要好好复习今天学习到的知识；下节课，老师会进行提问。 今天这节课就到这里了，同学们再见！ 老师加以引导学生，自行总结 教学 反思 学科网（北京）股份有限公司 $$