2023-2024學(xué)年天津市中小學(xué)生mixly創(chuàng)意編程 第12課 換擋風(fēng)扇-說課稿

2023-2024學(xué)年天津市中小學(xué)生mixly創(chuàng)意編程第12課換擋風(fēng)扇-說課稿授課內(nèi)容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點授課時間教學(xué)內(nèi)容2023-2024學(xué)年天津市中小學(xué)生mixly創(chuàng)意編程第12課《換擋風(fēng)扇》

本節(jié)課選自《mixly創(chuàng)意編程》教材第12章，主要內(nèi)容包括：學(xué)習(xí)使用mixly軟件編寫程序，控制Arduino板驅(qū)動直流電機(jī)實現(xiàn)風(fēng)扇的換擋功能。具體內(nèi)容包括：

1.理解直流電機(jī)的原理和特性；

2.學(xué)習(xí)使用PWM（脈沖寬度調(diào)制）控制電機(jī)速度；

3.掌握使用按鈕或滑動變阻器等輸入設(shè)備實現(xiàn)風(fēng)扇換擋的方法；

4.編寫程序并上傳至Arduino板，實現(xiàn)風(fēng)扇的換擋控制。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)主要包括：

1.信息素養(yǎng)：培養(yǎng)學(xué)生利用mixly編程軟件進(jìn)行問題解決的能力，提升信息獲取、處理和運(yùn)用信息技術(shù)解決問題的素養(yǎng)。

2.創(chuàng)新實踐：通過設(shè)計并實現(xiàn)風(fēng)扇換擋功能，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)動手實踐和團(tuán)隊協(xié)作的能力。

3.科學(xué)精神：引導(dǎo)學(xué)生理解電機(jī)控制原理，培養(yǎng)科學(xué)探究精神，提高分析問題和解決問題的能力。

4.技術(shù)應(yīng)用：使學(xué)生掌握Arduino編程和PWM控制技術(shù)，增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用新技術(shù)解決實際問題的意識。教學(xué)難點與重點1.教學(xué)重點

本節(jié)課的教學(xué)重點主要包括以下三個方面：

-直流電機(jī)的工作原理及控制方法：重點講解直流電機(jī)的基本原理，以及如何通過PWM信號控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。例如，通過調(diào)整PWM信號的占空比來改變電機(jī)的速度，讓學(xué)生理解占空比與電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。

-mixly編程軟件的使用：詳細(xì)教授如何在mixly軟件中創(chuàng)建項目、編寫代碼、上傳程序至Arduino板。例如，如何使用mixly中的PWM模塊來控制電機(jī)的速度，以及如何使用按鈕或滑動變阻器作為輸入設(shè)備來控制風(fēng)扇的換擋。

-程序調(diào)試與優(yōu)化：強(qiáng)調(diào)在編程過程中如何進(jìn)行錯誤檢查和程序優(yōu)化，提升程序運(yùn)行的穩(wěn)定性和效率。例如，如何通過觀察電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和調(diào)試代碼來優(yōu)化風(fēng)扇換擋的流暢性。

2.教學(xué)難點

本節(jié)課的教學(xué)難點主要包括以下兩個方面：

-PWM信號的生成與調(diào)整：學(xué)生對PWM信號的理解和生成可能存在困難，尤其是如何根據(jù)不同的占空比來精確控制電機(jī)速度。例如，學(xué)生可能難以理解如何通過編寫代碼來生成不同占空比的PWM信號，以及這些信號如何影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

-程序邏輯與錯誤處理：學(xué)生在編寫程序時可能會遇到邏輯錯誤或代碼運(yùn)行不穩(wěn)定的問題。例如，如何確保按鈕或滑動變阻器的輸入信號能夠準(zhǔn)確觸發(fā)風(fēng)扇的換擋，以及如何處理程序運(yùn)行中可能出現(xiàn)的異常情況，如輸入信號不穩(wěn)定或電機(jī)響應(yīng)不靈敏。教師需要通過實例分析和逐步引導(dǎo)，幫助學(xué)生理解和解決這些難點。教學(xué)方法與策略1.教學(xué)方法：采用講授與實操相結(jié)合的方式，首先通過講授介紹直流電機(jī)原理和PWM控制理論，然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實際操作，加深理解。

2.教學(xué)活動：設(shè)計小組合作實驗，讓學(xué)生分組完成風(fēng)扇換擋程序的編寫和調(diào)試，鼓勵討論和互助，促進(jìn)學(xué)生的參與和互動。

3.教學(xué)媒體：使用多媒體課件展示編程步驟和電機(jī)控制原理，利用Arduino開發(fā)板和mixly軟件作為實操工具，增強(qiáng)教學(xué)的直觀性和實踐性。教學(xué)實施過程1.課前自主探索

教師活動：

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過在線平臺發(fā)布預(yù)習(xí)資料，包括直流電機(jī)原理和PWM控制的基礎(chǔ)知識PPT。

-設(shè)計預(yù)習(xí)問題：設(shè)計問題如“PWM信號如何影響電機(jī)轉(zhuǎn)速？”引導(dǎo)學(xué)生思考。

-監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過平臺反饋功能，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度。

學(xué)生活動：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：理解直流電機(jī)的工作原理和PWM控制的基本概念。

-思考預(yù)習(xí)問題：記錄對PWM信號與電機(jī)轉(zhuǎn)速關(guān)系的初步理解。

-提交預(yù)習(xí)成果：將筆記和問題提交至平臺。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺實現(xiàn)資源的共享和進(jìn)度的監(jiān)控。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動：

-導(dǎo)入新課：通過展示不同轉(zhuǎn)速的風(fēng)扇視頻，引出本節(jié)課的主題。

-講解知識點：詳細(xì)講解PWM控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的原理，并通過示例代碼進(jìn)行演示。

-組織課堂活動：設(shè)計小組討論，讓學(xué)生探討如何通過編程實現(xiàn)風(fēng)扇換擋。

-解答疑問：對學(xué)生在編程實踐中遇到的問題進(jìn)行解答。

學(xué)生活動：

-聽講并思考：理解PWM控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的原理。

-參與課堂活動：小組討論，編寫并測試風(fēng)扇換擋程序。

-提問與討論：提出在編程過程中遇到的問題，并參與討論解決方案。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：講解PWM控制原理。

-實踐活動法：通過編程實踐，加深對知識點的理解。

-合作學(xué)習(xí)法：小組討論，促進(jìn)團(tuán)隊合作。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動：

-布置作業(yè)：布置編寫一個完整的換擋風(fēng)扇程序作業(yè)。

-提供拓展資源：提供有關(guān)Arduino和PWM控制的高級學(xué)習(xí)資源。

-反饋作業(yè)情況：批改作業(yè)，提供針對性的反饋。

學(xué)生活動：

-完成作業(yè)：根據(jù)所學(xué)，獨立完成換擋風(fēng)扇程序的編寫。

-拓展學(xué)習(xí)：利用提供的資源，深入學(xué)習(xí)Arduino編程和PWM控制。

-反思總結(jié)：總結(jié)編程過程中的收獲和遇到的問題。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：鼓勵學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

-反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生對學(xué)習(xí)過程進(jìn)行反思，提升學(xué)習(xí)能力。

本節(jié)課的實施過程中，每個環(huán)節(jié)都緊密圍繞教學(xué)重難點進(jìn)行，確保學(xué)生能夠深入理解直流電機(jī)的工作原理和PWM控制技術(shù)，同時通過實踐操作，提高編程能力和問題解決能力。教學(xué)資源拓展1.拓展資源

-PWM控制原理：介紹PWM（脈沖寬度調(diào)制）的詳細(xì)原理，包括PWM信號的產(chǎn)生、占空比的概念以及如何通過改變占空比來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。

-電機(jī)控制技術(shù)：深入講解電機(jī)控制技術(shù)，包括直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的控制原理和特點。

-傳感器應(yīng)用：介紹不同類型傳感器的原理和應(yīng)用，如溫度傳感器、光敏傳感器等，在創(chuàng)意編程項目中的應(yīng)用。

-電路設(shè)計基礎(chǔ)：涵蓋電路元件（如電阻、電容、二極管、三極管等）的基本原理和電路設(shè)計的基本規(guī)則。

-Arduino開發(fā)環(huán)境：詳細(xì)介紹Arduino開發(fā)環(huán)境的安裝、配置和使用，包括ArduinoIDE的基本操作和編程語法。

-mixly軟件使用：講解mixly軟件的界面布局、功能模塊、編程語法以及如何使用mixly進(jìn)行項目開發(fā)。

-項目案例分享：分享一些成功的創(chuàng)意編程項目案例，如智能小車、溫濕度監(jiān)控器等，供學(xué)生參考和啟發(fā)。

-編程思維訓(xùn)練：介紹編程思維的基本概念，包括邏輯思維、算法思維和創(chuàng)造性思維等，并提供一些編程思維訓(xùn)練的練習(xí)題。

2.拓展建議

-閱讀相關(guān)書籍：推薦學(xué)生閱讀《Arduino入門到精通》、《創(chuàng)意電子制作：Arduino項目實戰(zhàn)》等書籍，以加深對Arduino編程和創(chuàng)意電子制作的理解。

-觀看教學(xué)視頻：鼓勵學(xué)生觀看在線教學(xué)視頻，如“Arduino教程”、“mixly編程教程”等，通過視頻直觀學(xué)習(xí)編程技巧和項目制作過程。

-參與社區(qū)討論：建議學(xué)生參與Arduino、mixly等創(chuàng)意編程相關(guān)的社區(qū)討論，與其他愛好者交流心得，解決學(xué)習(xí)中的問題。

-實踐項目制作：鼓勵學(xué)生動手制作一些簡單的創(chuàng)意編程項目，如溫度計、燈光控制器等，將理論知識轉(zhuǎn)化為實際操作能力。

-參加競賽或活動：鼓勵學(xué)生參加學(xué)?；虻貐^(qū)的創(chuàng)意編程競賽或活動，通過競賽提升自己的編程技能和團(tuán)隊合作能力。

-定期進(jìn)行知識回顧：建議學(xué)生定期回顧所學(xué)知識，通過總結(jié)和歸納，加深對核心知識點的理解和記憶。

-開展小組學(xué)習(xí)：組織小組學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在小組內(nèi)分享學(xué)習(xí)心得和項目制作經(jīng)驗，相互學(xué)習(xí)和幫助。

-進(jìn)行項目迭代：鼓勵學(xué)生對完成的項目進(jìn)行迭代改進(jìn)，加入新的功能或優(yōu)化性能，提升項目的完善度和創(chuàng)新性。板書設(shè)計1.教學(xué)重點知識點

①直流電機(jī)工作原理

②PWM信號與電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系

③mixly軟件編程控制電機(jī)

2.教學(xué)重點詞

①PWM（脈沖寬度調(diào)制）

②占空比

③代碼調(diào)試

3.教學(xué)重點句

①“通過調(diào)整PWM信號的占空比，我們可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速?！?/p>

②“在mixly軟件中，我們可以使用PWM模塊來控制電機(jī)的速度?！?/p>

③“在實際操作中，我們需要注意代碼的調(diào)試和優(yōu)化，以確保程序的穩(wěn)定運(yùn)行。”教學(xué)反思今天的課堂上，我進(jìn)行了《mixly創(chuàng)意編程》第12課《換擋風(fēng)扇》的教學(xué)。通過這一課的學(xué)習(xí)，學(xué)生們對直流電機(jī)的工作原理和PWM控制有了更深入的理解，同時也掌握了如何使用mixly軟件來編寫控制電機(jī)的程序。以下是我對本次教學(xué)的一些反思：

課堂導(dǎo)入部分，我通過展示不同轉(zhuǎn)速的風(fēng)扇視頻來吸引學(xué)生的注意力，這個方法很有效，學(xué)生們表現(xiàn)出濃厚的興趣。但在未來的教學(xué)中，我需要更加注意導(dǎo)入時間不宜過長，以免占用過多的課堂時間，影響后續(xù)的教學(xué)內(nèi)容。

在講解直流電機(jī)的工作原理時，我發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生對于電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理理解起來有些困難。我意識到，可能是因為我沒有足夠形象地展示電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。下次教學(xué)時，我可以準(zhǔn)備一些電機(jī)模型的圖片或?qū)嵨?，讓學(xué)生更直觀地理解電機(jī)的工作原理。

關(guān)于PWM信號的生成與調(diào)整，我通過實際操作和代碼演示來講解，但發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生在理解占空比與電機(jī)轉(zhuǎn)速關(guān)系時仍然感到困惑。我認(rèn)為，我可能需要更多的實例來幫助學(xué)生理解這個概念。在接下來的課程中，我會準(zhǔn)備更多的實例，并通過實際操作來加深學(xué)生的理解。

在小組討論環(huán)節(jié)，學(xué)生們積極參與，討論熱烈。但我也注意到，有些小組的合作效果并不理想，可能是因為組內(nèi)分工不明確。下次我會更加細(xì)致地指導(dǎo)小組活動，確保每個學(xué)生都能參與到討論中，并且明確自己的任務(wù)。

在課堂練習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生們能夠按照要求完成編程任務(wù)，但我也發(fā)現(xiàn)了一些問題。有些學(xué)生在編寫程序時，對于代碼的調(diào)試和優(yōu)化不夠重視。我會強(qiáng)調(diào)代碼調(diào)試的重