《神秘的发报机》说课稿(省级获奖实验说课案例)

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《神秘的发报机》说课稿
各位专家评委:大家好!
人工智能即将成为基础教育普及的教学内容之一,在这个大环境下,物联网技术在基础教育学段的启蒙教育成为一种必然的趋势。

一、使用教材
“神秘的发报机”实验是源于我校自主研发、由宁波出版社出版的“物联网+STEAM未来教育”系列课程之二《用mBlock玩转Arduino机器人》中的第二课:神秘的发报机中的学生分组实验。

二、实验器材
本实验使用的实验器材是自主研发的课程配套实验器材。

由Arduino主控一体板、按钮模块、蜂鸣器模块、杜邦线、USB线和操作平台六种器材组成。

三、实验原理
把按钮模块与主控板2号引脚连接,把蜂鸣器模块与3号引脚连接。

当按下按钮模块的按钮时,按钮模块输出“低电平”信号,数字引脚2所取得的变量值为“0”,经过条件判断设置,当按钮变量为“0”时,使3号引脚输出“高电平”,蜂鸣器工作;否则3号引脚输出“低电平”,蜂鸣器不工作。

四、实验教学目标
1.知识和技能:认识按钮和蜂鸣器模块、学会模块与单片机主控板之间的连接;初步掌握画程序流程图的方法,并学会根据流程图进行图形化编程,实现模拟发报机的功能。

2.方法与过程:通过这个实验过程,使学生领会,懂得画流程图的意义,并能应用在今后的图形化编程的学习过程中去,培养学生基本的程序编制的思维方式和应用能力。

3.情感、态度与价值观:通过本实验的学习,培养学生对无线电技术兴趣与应用物联网技术去改变生活的强烈兴趣和改造世界的远大志向。

并对学生进行遵守无线电管理条例的教育。

五、实验创新点
本实验的创新点在于以往的实验器材中需要使用
许多的电子零件、面包板、各种导线(如图1所示),
而这些器材对于没有电子线路基础的小学生来说无疑
是一本天书,无从下手。

再加上代码式的编程给没有编
程基础的小学生的机器人学习雪上加霜。

图1:以前使用的单片机与面包板
基于这些学习困难,本实验使用自主研发的课程教材配套的《用mBlock 玩转Arduino 机器人》实验套件,采用模块化设计的电子元器件和ph2.0接口的杜邦排线(如图2所示),在基础的电子器材上解决了小学生对电子线路的恐惧心理和技术障碍,使基础的人工智能内容进入小学阶段的学习内容成为一种可能;针对代码编程零基础的小学生,我们采用基于SCARTCH2.0开发的mBlock 图形化积木编程软件作为编程平台,很形象地解决了代码编程给小学生带来的困惑,并使用先画流程图的方法来辅助图形化编程,使学生形成良好的编程思维模式。

从以上两项技术来解决本实验中学习的难点,使实验就成为一件非常容易成功的事了。

六、教学内容
本实验的教学内容是使用模块化设计的Arduino 主控一体板、按钮模块、蜂鸣器模块、USB 和杜邦通过图形化编程的方法制作一个模拟发报机。

七、教学过程
1.导入实验,激发兴趣
在教学过程中,首先采用情景导入的方法,激发学生积极参与实验的强烈兴趣。

发送一组SOS 的紧急求救信号,让学生猜这是一组什么信号呢?激发学生的好奇心。

而这些信号需要借助于发报机用无线电信号的模式发送出去,周围的救援人员接收到求救信号后就可以赶过来救援。

这样,学生就会产生一想亲自动手制作发报机的强烈愿望。

2.搭建实验装置
在搭建实验装置环节,采用让学生自主发现单片机主控板、模块与杜邦线的规律,特别是主控板接口与杜邦线颜色间的联系,根据这些规律来解决接线问题,就能成功地让学生搭建一个发报机的模拟装置。

3.画出程序的流程图
在程序编辑的过程中,首先让学生根据实验装置的需求画出程序的流程图(如图3所示),根据流程图的程序流程走向,就能很容易地解决程序编辑过程中程序走向与条件判断,特别是可以使用在线调试功能来测试按钮变量的两个状态的值。

图2:模块化设计的实验器材
4.使用mBlock 编制程序
根据程序的流程图使用图形化编程软件mBlock3.0(如图4所示)把抽象的编程转化为形象化的图形,非常符合孩子们的年龄特征和思维方式,成为本实验成功的一大亮点。

图3:程序流程图
图4:图形化积木工编程软件mBlock3.0
5.玩SOS莫尔斯电码游戏
最后,在程序测试成功并上传程序到单片机主控板后,使用玩莫尔斯代码游戏的方式,来增加实验的趣味性,为整个实验过程创造了一个非常童趣的学习氛围。

八、实验效果评价
本实验教学后达到以下教学效果:
1.实现本实验预设的教学目标。

通过本实验的教学,学生已经认识所有的模块,并学会使用杜邦线搭建模拟发报机的实验装置;初步学会使用流程图来辅助图形化编程的编程方法。

2.转难为易。

本实验使用模块化设计的配套器材后,切实解决了小学生对于电子线路零基础的薄弱点,使小学生接触物联网技术实验变得简单易用;使用画流程和图形化积木式编程使编程使复杂的代码和编程过程变得非常形象化,使小学生很快就上手,原来复杂难学的单片机在小学生手上居然变得信手可得。

实验结果表明,使这样模块化设计的实验器材和和图形化编程思路,实验效果良好。

3.激发了学生学习兴趣。

通过本实验的教学,激发了学生强烈的学习兴趣,表现出使用物联网技术应用在生活中去的愿望。