第6课 按钮控制Led小灯-高中信息技术Arduino开源硬件系列课程教学设计 (2份打包)

第6课按钮控制Led小灯-高中信息技术Arduino开源硬件系列课程教学设计(2份打包)授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教材分析本节课选自高中信息技术Arduino开源硬件系列课程，主题为“第6课按钮控制Led小灯”。本节课旨在让学生通过实践操作，掌握Arduino编程的基本方法，学会使用按钮控制LED小灯的亮灭。课程内容与课本紧密相连，以Arduino开源硬件为载体，结合编程语言和电路知识，使学生能够将理论知识应用于实际操作中，提高学生的创新能力和实践能力。核心素养目标培养学生信息意识，通过Arduino编程实践，提升逻辑思维与问题解决能力；发展计算思维，学会运用编程语言实现硬件控制；增强创新意识，鼓励学生在项目制作中探索新思路和方法。学习者分析1.学生已经掌握了Arduino基础编程概念，如变量、条件语句和循环语句，以及基本的电路连接方法。

2.学生对Arduino编程和学习电子制作表现出浓厚兴趣，具备一定的逻辑思维能力和动手操作能力。他们在学习过程中偏好实践性强的内容，喜欢通过动手实验来理解和掌握知识。同时，学生的学习风格多样，有的学生善于独立思考，有的学生更倾向于小组合作。

3.学生可能遇到的困难和挑战包括：对复杂编程逻辑的理解，编程错误调试，以及在电路连接过程中可能出现的问题。此外，一些学生可能在项目实施过程中遇到创意不足，难以将理论知识与实际应用相结合的问题。教学方法与手段1.教学方法：采用讲授法介绍Arduino编程知识和电路原理，讨论法引导学生探讨编程思路，实验法让学生动手实践按钮控制LED小灯。

2.教学手段：利用多媒体设备展示Arduino编程环境和电路图，使用教学软件模拟电路连接和编程效果，通过互动式教学平台实时反馈学生编程情况。教学过程设计1.导入环节（用时5分钟）

-利用投影仪展示一个简单的LED小灯闪烁的视频，引起学生兴趣。

-提问：“你们知道这个小灯是如何通过编程控制闪烁的吗？”

-学生思考并回答，教师总结并引入本节课的主题“按钮控制LED小灯”。

2.讲授新课（用时15分钟）

-讲解Arduino的基础知识，包括编程环境、编程语言和电路连接。

-通过PPT展示按钮控制LED小灯的电路图和程序代码。

-分步骤讲解程序的工作原理，包括按钮的读取和LED灯的控制逻辑。

-演示如何使用Arduino编程软件编写控制LED小灯的代码。

3.巩固练习（用时10分钟）

-分发实验器材，包括Arduino板、LED灯、按钮等。

-学生跟随教师指导，尝试独立完成按钮控制LED小灯的电路连接。

-学生编写并上传控制代码，观察LED灯的响应。

-教师巡回指导，解答学生在实践中遇到的问题。

4.师生互动环节（用时10分钟）

-学生展示自己的作品，并解释代码的逻辑。

-教师提问：“如果想要实现LED灯的亮度调节，你们有什么想法？”

-学生讨论并提出可能的解决方案，教师引导并总结可行的编程方法。

-学生尝试修改代码，实现亮度调节功能。

5.课堂总结（用时5分钟）

-教师总结本节课的重点内容，强调按钮读取和LED控制的核心概念。

-学生分享在实践过程中的收获和遇到的问题。

-教师布置课后作业，要求学生设计一个简单的互动装置，并撰写实验报告。

整个教学过程设计注重学生的实践操作和思维能力的培养，通过师生互动，激发学生的创造性思维，同时解决实际问题，提升核心素养。教学资源拓展1.拓展资源：

-介绍Arduino开源硬件的其他应用案例，如温度传感器控制风扇、红外遥控器控制LED灯等。

-深入探讨Arduino编程语言中的函数、数组、字符串等高级概念。

-学习Arduino与外部通信协议，如I2C、SPI和串行通信，了解如何与其他设备交互。

-探索Arduino在物联网（IoT）领域的应用，如远程控制、数据采集和自动化系统。

-学习如何使用Arduino创建互动艺术作品，如声控灯光、动态雕塑等。

-了解Arduino在科学实验中的应用，如物理实验中的传感器数据采集和分析。

2.拓展建议：

-鼓励学生在课后自主查阅Arduino官方文档，了解更多的编程指令和库函数。

-建议学生通过在线论坛和社区，如Arduino官方论坛、StackOverflow等，学习他人的项目和解决方案。

-推荐学生阅读《Arduino编程从入门到精通》等书籍，以加深对Arduino编程和电路设计的理解。

-鼓励学生参加Arduino相关的线下工作坊或讲座，与其他爱好者交流学习经验。

-建议学生尝试将Arduino与其他技术结合，如RaspberryPi、3D打印等，探索更多创意项目的可能性。

-指导学生利用学校的实验室资源，开展Arduino项目的实践，如制作小型机器人、智能家居系统等。

-鼓励学生参与Arduino相关的竞赛和挑战，如全国青少年科技竞赛、Arduino编程挑战赛等，以提升实践能力和创新思维。

-建议学生定期回顾和学习本节课的知识点，通过不断的实践和反思，提高解决实际问题的能力。课堂1.课堂评价：

-在导入环节，通过提问学生关于Arduino的基本知识和之前的课程内容，评估学生对旧知识的掌握情况。

-在讲授新课过程中，通过观察学生听讲的神情和反应，了解学生是否跟上教学进度。

-在巩固练习环节，通过巡视课堂，观察学生操作的正确性和遇到的问题，及时提供指导和帮助。

-在师生互动环节，通过学生展示和讨论，评估学生对新知识的理解和应用能力。

-在课堂结束前，通过小测试或简短问答，检查学生对本节课重点内容的理解和掌握程度。

-对于课堂上发现的问题，及时进行个别辅导或全班讲解，确保每个学生都能跟上教学进度。

2.作业评价：

-对学生的实验报告进行详细批改，检查电路连接的正确性、代码编写的准确性以及实验分析的深度。

-在作业批改后，及时与学生进行一对一的反馈，指出作业中的亮点和需要改进的地方。

-通过作业评价，鼓励学生发挥创意，对于有创新想法和实践的学生，给予特别的肯定和鼓励。

-定期总结作业中普遍存在的问题，并在课堂上进行集中讲解，帮助学生克服难点。

-鼓励学生通过作业互评，相互学习，提高自我评价和反思的能力。

-对于完成作业表现优秀的学生，可以给予额外的挑战性任务，以激发其进一步的学习兴趣和潜能。重点题型整理题型一：编程题

题目：编写一个Arduino程序，使用一个按钮控制一个LED小灯的开关状态。要求按钮按下时LED灯亮，松开时LED灯灭。

答案：

```cpp

constintbuttonPin=2;//定义按钮连接的引脚

constintledPin=13;//定义LED连接的引脚

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);//设置LED引脚为输出模式

pinMode(buttonPin,INPUT);//设置按钮引脚为输入模式

}

voidloop(){

intbuttonState=digitalRead(buttonPin);//读取按钮状态

if(buttonState==HIGH){

digitalWrite(ledPin,HIGH);//如果按钮被按下，LED灯亮

}else{

digitalWrite(ledPin,LOW);//如果按钮未被按下，LED灯灭

}

}

```

题型二：电路设计题

题目：设计一个电路，使用两个按钮分别控制两个LED小灯的亮灭，要求两个LED灯独立控制。

答案：使用两个按钮，每个按钮分别连接到Arduino的两个不同的数字输入引脚，每个LED灯连接到不同的数字输出引脚。程序中使用两个独立的变量来读取每个按钮的状态，并分别控制对应的LED灯。

题型三：编程调试题

题目：以下Arduino代码中存在错误，请找出错误并修改，代码功能是按钮按下时LED灯闪烁。

```cpp

constintbuttonPin=2;

constintledPin=13;

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);

pinMode(buttonPin,INPUT);

}

voidloop(){

if(digitalRead(buttonPin==HIGH)){

digitalWrite(ledPin,HIGH);

delay(1000);

digitalWrite(ledPin,LOW);

delay(1000);

}

}

```

答案：错误在于`if`语句的条件部分缺少括号。修改后的代码如下：

```cpp

if(digitalRead(buttonPin)==HIGH){

//...

}

```

题型四：问题解决题

题目：在Arduino编程中，如何防止按钮抖动（bounce）导致LED灯误判？

答案：可以使用软件防抖技术，例如在检测到按