制作一个流水灯 教学设计

“制作一个流水灯”学习任务教学设计专业机电专业教学对象二年级主讲教师邓丽云教学场地要求理实一体化教室建议课时16一、学习内容分析单片机技术及应用是我校机电专业的核心课程，通过本课程学习让学生掌握机电技术中智能控制系统的搭建、程序组建及硬、软件综合调试的基本方法。本教学内容选自杨少光主编的教材《单片机及其应用》，该教材以学习任务为引领，以工作过程为导向，是基于学生学习的角度来指导、帮助学生完成学习任务的学材。遵循技术技能人才职业生涯发展的规律，该教材共分为六个学习情境，分别是“制作一个闪烁灯”、“制作一个流水灯”、“制作一个创意广告灯”、“制作一个秒表“、“制作一个智能搅拌机”、“制作一个有温控功能的智能搅拌机”，学生学习后能根据要求搭建、制作、检修简单的单片机应用系统，熟悉单片机应用系统的开发流程，会组建与调试简单的单片机C语言程序，会对单片机应用系统软、硬件进行综合调试，进而帮助学生形成和发展单片机技术应用能力、学习能力以及综合职业能力。本学习任务是该教材的学习情境2制作一个流水灯，学生在老师的引导下，在XL400开发板上搭建一个“⊙”字形流水灯，并组建与调试程序实现这些灯的“流动”效果，从而进一步熟悉单片机应用系统的组成，认知C程序的基本结构、for、while语句的格式与应用、子函数的格式与调用方法，认知完整程序的组建方法及对单片机I/O进行“写”的操作方法，它是前一个任务内容的延续与拓展，又为下一个任务创意广告灯的制作打下基础，在课程学习中起到承前启后的作用。二、学习者特征分析本教学对象是机电技术应用专业二年级学生，他们具有以下特点：1.知识基础：上一任务中，学生已学习单片机工作的三要素，会搭建单片机最小系统，并修改程序关键语句使指定的一个LED点亮或闪烁。2．专业技能：学生已学习Keil软件和XL400开发板的使用，能应用Keil软件将c程序进行编译生成HEX代码，能应用XL400将程序代码烧录到单片机。3.情感态度：学生不喜欢通过阅读大量的文字资料或听老师长时间讲授获取知识，但有较强的动手能力，对动手操作有着极大的兴趣，享受“作品”制作成功后的成就感。三、学习目标知识目标（1）对照C程序基本结构图，能指出给定程序的声明部分、主函数和子函数；（2）对照for、while语句的基本格式，能辨认给定程序中for、while语句的正确性；（3）能叙述程序流程图和语句的对应关系；（4）能对照子函数的格式，辨认所用延时子函数的“带”或“不带”参数的特征。技能目标（1）能正确选择LED灯组建一个“⊙”字形流水灯；（2）能用位操作法或总线操作法对单片机I/O进行“写”操作；（3）能正确应用for语句实现流水灯延时功能并用while语句实现流水灯无限循环；（4）通过修改程序，能正确实现流水灯“流动”效果。情态与职业素养目标能注意着装规范，按时出勤；有安全意识，愿意与组员沟通、合作。四、学习任务在XL400的4个I/O口（P0～P3口）的LED中，选择其中的若干位（要求不少于8位）LED，构成一个“⊙”字形流水灯系统，画出流水灯与单片机的接口电路及系统结构框图。设计自己流水灯的控制方案（流水灯的流动点亮形成的视觉效果）。组建与调试程序，实现“流水灯控制方案”对应的效果。教学重点和难点教学重点：正确搭建“⊙”字形流水灯系统主函数的正确写法，for、while语句的正确应用，子函数的正确写法与调用正确组建流水灯程序教学难点for、while语句的格式及正确应用子函数的正确写法与调用六、教学策略选择与设计1.教法：任务驱动法：通过完成一个具体的、可以看见效果的任务，让学生较快地明确目标，并在教师的引导下进行阅读、讨论、操作、观察、体验，进而完成任务，享受成功的喜悦。自主探究法，在教师引导下，学生自主进行观察与体验，发现语句稍微变化带来的不同控制效果，在轻松的体验中突破难点，积累语句应用经验。2.学法：采用小组互助学习法，全班同学以4-5人/组进行分组，每组设组长一名，组内成员既有独立操作，又有相互探讨、沟通与协作，实现共同进步。七、教学资源准备教学资料单片机技术及应用教材学习任务书、学材、工作页等多媒体课件“制作一个流水灯”配套微视频“C程序的基本结构”、“LED的控制方法”、“while语句的使用”、“主函数的写法”、“for语句的使用”项目评估表教学场所及设备教学场所：单片机理实体化教室。教学设备：电脑4台及相关软件（已安装好）、XL400开发板等八、组织形式学生分组：根据组间同质，组内异质的方式将全班学生分成10组，每组4～5人，设一名小组长。课前预习为了让学习能取得更理想的效果，让学生利用课余时间通过阅读或观看相关微视频获取知识，自主学习解答以下问题，待课堂上再进一步交流学习。搭建流水灯系统，单片机哪些引脚是必须使用的？分别接什么？我们采用的编程语言是什么？C语言程序的基本结构中，主函数必须用什么名称命名？用“sbit”去声明一位单片机I/O（声明你的LED）时，哪些位置是不可改动的？主函数的完整结构是怎样的？用for语句中实现延时功能时，它的小括号内的三个表达式要用什么符号隔开？用while语句实现大循环时，它的小括号内里面的数字是什么？子函数的完整结构是怎样的？怎样区分带参数还是不带参数？（以延时子函数为例）调用带与不带参数的子函数时有何区别？LED灯“流水”效果是怎样一个过程？九、教学过程教学环节教学内容教师活动学生活动教学意图认知认知（9节课）认知1．明确学习任务2.引导学生思考与讨论，解决以下10个问题。（1）搭建流水灯系统，单片机哪些引脚是必须使用的？分别接什么？（2）我们采用的编程语言是什么？（3）C语言程序的基本结构中，主函数必须用什么名称命名？（4）用“sbit”去声明一位单片机I/O（声明你的LED）时，哪些位置是不可改动的？（5）主函数的完整结构是怎样的？（6）用for语句中实现延时功能时，它的小括号内的三个表达式要用什么符号隔开？（7）用while语句实现大循环时，它的小括号内里面的数字是什么？（8）子函数的完整结构是怎样的？怎样区分带参数还是不带参数？（以延时子函数为例）（9）调用带与不带参数的子函数时有何区别？（10）LED灯“流水”效果是怎样一个过程？3.游戏活动1：各组交换位置，通过修改别组for语句或while语句小括号内的“符号或数字”设置“故障”，然后各组归位排除“故障”。4.按提示组建与调试程序实现一个LED闪烁（亮灭间隔相同）。5.尝试与探究1：若想实现刚才的LED按亮800ms，灭300ms的间隔闪烁，有什么好办法吗？6.游戏活动2：各组交换位置，修改别组程序中调用延时子函数语句后面的符号，设置语法错误，再归位排除错误。7．尝试与探究2：再次修改上面的程序，讨论怎样实现两个或多个LED同时闪烁？8.介绍并演示总线操作法的要点。9.学生用总线操作法改进程序，体验：功能是不是一样？程序是不是简单多了？10.训练1：用总线操作法实现自己指定的LED闪烁（个数：两个或以上）。11.技能点1考核：用总线操作法实现指定的多个LED闪烁。12.根据流程图修改主函数，实现LED流动效果。13.技能点2考核：给定完整程序及一个流程图，学生挑出程序基本框架，并按流程图编写主函数内容，实现流程图对应的控制效果。1.展示一些往届学生的作品：“灯的流动效果”，引导学生明确工作内容。2.在学生明确学习任务后，引导学生思考、讨论，共同解决10个问题，为自己的设计与制作做准备。3.组织游戏1活动，指导有需要的学生排除语法错误。4.指导学生组建与调试实现一个LED闪烁的程序。5.提出问题，引导学生尝试与观察，作好记录，并让做得好的组介绍做法与经验，然后，与不带参数子函数作比较，小结两者在格式与调用方法上的不同。6.组织游戏2活动，指导有需要的学生排除语法错误。7.引导学生尝试修改程序实现两个或多个LED闪烁效果。8.介绍并演示总线操作法的要点9.指导学生用总线操作法修改程序，实现多个LED闪烁效果。10.组织技能点1考核并做好登记。11.指导学生看流程图，并根据流程图写语句，实现LED流动效果。12.组织技能点2考核并做好登记。1.阅读任务书，明确完成任务的工作内容2.学生在预习的基础上，以小组为单位回答问题，相互交流、沟通达成共识。3.在教师的引导下参加游戏活动，加深对for、while语句格式的认识，积累经验。4.在教师的指导下，根据提示组建与调试一个实现LED持续闪烁的程序，体验程序的结构、语句的应用与不带参数子函数的调用方法。5.在教师的引导下讨论与尝试，修改程序实现刚才的LED按亮800ms，灭300ms的间隔闪烁，体验带参数子函数的“好处”。6.在教师的引导下参加游戏活动，加深对子函数调用时写法的认识与实践。7.尝试进一步修改程序，实现两个或以上LED同时闪烁。8.听、看总线操作法应用要点。9.用总线操作法改进上面的程序，体验效果。10.巩固训练与技能点1考核。11．根据流程图写程序语句训练。12．技能点2考核。1.通过展示实物和视频，加深学生对学习任务的感性认识，帮助学生明确完成任务所需准备的知识点和技能点。2.可以和“一个闪烁灯”系统对比，让学生区分不同之处。3.通过回答与交流，引导学生学习新知识，为后面的完成任务作好必要的知识储备。4.通过游戏，增强学生的课堂活动的参与度与趣味性，让学生在轻松的游戏中积累语句语法错误的排除经验。5.通过应用C程序结构与语句组建程序实现一个熟悉的功能（上一任务LED闪烁效果），让学生建立程序语句与功能的“对应”关系。6.通过思考与尝试，教师小结，加深带参数子函数在实现不同时间的延时功能时的好处。7.学生不断地在教师的引导作尝试，在程序结构不变的情况下，修改或增加部分内容，从实现一个LED按相同的间隔闪烁（基本结构、语句应用）-简化主函数实现相同功能（不带参数子函数应用）-一个LED按不同的时间时隔闪烁（带参数子函数应用）-多个LED同时闪烁（正确位置增加语句）-改进程序（总线操作法应用）-根据流程图写语句（总线操作法、增加数据），逐层加深，让学生在体验中学会相关知识，积累经验。8.反复的编译与烧录程序，熟练掌握keil软件与XL400开发板的操作。9.技能点考核可采用分时段定分数和组间竞赛的方式（如规定：15分钟内正确完成得100分，以后在正确完成的前提下，每超1分钟减5分；组内竞赛按全部成员完成时间的多少排名次），促进学生学习过程中的团队的互助合作意识和效率意识。设计（1节课，其余课外完成）1.各组选择I/O口组建一个“⊙”字形流水灯2.设计流水灯的控制方案1.引导学生选择I/O口组建一个“⊙”字形流水灯，2.指导学生画“接口电路”和“系统结构框图”3.引导学生设计流水灯的控制方案并描述具体控制要求1.讨论并确定流水灯对应I/O口，对各LED编号，并填写系统I/O分配表。2.模仿着画LED与单片机的接口电路和系统结构框图3.选择一种流动控制方案或自行设计一种方案并描述控制要求1.教师展示几种流动方案（演示课件），加深学生对方案描述中“左、右、亮点、暗点”等的理解与应用。2.教师应引导学生多思考与想像，设计并描述自己“独特的”控制要求，而不仅仅是选择，培养学生的创新意识。3.通过画结构框图，增强学生对单片机系统结构的认识，特别是对“三要素”的理解与认识。制作（5节课）组建与调试实现自己的流水灯控制效果的程序。1.巡视、指导2.适时对程序结构进行小结。1．根据“程序组建示例”的流程和提示组建一个流水灯程序。2.按给定的要求编写流水灯程序。3自己设计花样并编程与调试程序，实现对应控制效果。编制程序是较难的环节，不少学生会有畏难情绪，其实是因对程序结构、语句不熟悉所致，因此让学生先理解并修改程序，再尝试按指定要求编写程序，熟悉程序的结构和本任务常用语句，消除畏难情绪，最后再组建与调试程序，实现自己提出的控制效果。检测（半节课）1.观察XL400中是否可以看到自己选择的LED按预定的流动方案循环流动。如果与预期效果不符，则认真检查原因，并修正，直至相符。2.优秀学习组拓展内容：将大循环里的语句做成一个子函数并调用，再观察效果是否一样，进一步体验子函数的好处。1.巡视、指导答疑2.用手机录下各组最后的流水灯效果（用于制作作品展示课件，供学生观赏）1.将代码烧录到单片机并观察，记录，若效果与预期不符则修正程序，直至相符。2.完成得快的组可做选做内容。1.这里要求程序的功能必须与预定的效果相符，培养学生的质量意识。2.体验“效果”与程序是“一一对应”的关系。3.制作作品展示视频，让学生更好地体验成功的喜悦评估与小结（半节课）1.先由学生根据学习任务的完成情况进行自我评价，评分值记录于“自我评价表”中。（见附表1）2.再由同一学习小组的同学结合自评的情况进行互评，将评分值记录于“小组评价表”中。（见附表2）3.最后由指导教师根据自评和互评的结果进行综合评价，并将评价意见和评分值记录于“教师评价表”中。（见附表3，课后进行）4．对学习进行总结，布置作业，布置下一任务。1.发放自我评价表和小组评价表（excel表格电子档）2.引导学生对照各项目评分标准进行客观评价。3.回收表格。4.对优秀作品进行点评5.讨论、总结工作过程知识6.布置作业7.提出拓展任务（下一任务）1.每位学生进行“自我评价”。2.组长组织本组成员，完成小组评价（每组一份）。3.提交“自我评价表”和“小组评价表”4.欣赏各组作品5.参与讨论与总结6.记录1.先由学生自评，再则小组结合自评情况进行互评，最后由教师结合自评与互评结果进行综合评价，每部分占一定权重，从而从不同角度对学生的学习过程进行全面、客观2.对学习过程进行总结，布置一下任务，鼓励学生学会思考与解决实际问题。3.学会欣赏他人的作品，体验成功的喜悦的评价。项目内容配分评分标准扣分得分1．认知30分C语言程序的基本结构叙述缺漏可以酌情扣1~2分；补充程序时，sbit格式错误，扣3分；for语句使用时格式错误，每次扣2～3分；while语句使用时格式错误，每次扣2～3分；创建子函数时格式错误，每次扣2～3分；调用子函数时出现语法错误，每次扣1～2分；根据流程图写语句出错，每处扣1～2分；2．设计20分流水灯系统I/O分配表填写，错一处扣1分；画流水灯与单片机的接口电路，错一处扣1分；画流水灯系统结构框图，错一处扣1分；没有选择或设计流水灯的流动方案，扣5分；3．制作20分画流水灯控制流程图，与“方案”不对应，一处扣1