2019教科版 高中信息技术 选择性必修6 开源硬件项目设计《第4单元 趣味交互型项目设计》大单元整体教学设计2020课标

教科版高中信息技术选择性必修6开源硬件项目设计《第4单元趣味交互型项目设计》大单元整体教学设计[2020课标]一、内容分析与整合二、《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解三、学情分析四、大主题或大概念设计五、大单元目标叙写六、大单元教学重点七、大单元教学难点八、大单元整体教学思路九、学业评价十、大单元实施思路及教学结构图十一、大情境、大任务创设十二、单元学历案十三、学科实践与跨学科学习设计十四、大单元作业设计十五、“教-学-评”一致性课时设计十六、大单元教学反思一、内容分析与整合（一）教学内容分析本单元的教学内容聚焦于开源硬件项目设计，特别是趣味交互型联机系统的设计与实现。教学内容涵盖了S4A（ScratchforArduino）图形化编程环境的使用、开源硬件与计算机程序的交互、传感器数据的读取与处理、角色造型切换、角色间交互、坐标定位以及侦测模块的应用等多个方面。通过四个具体的项目（造型切换、角色交互、坐标定位、侦测），学生将学习到如何利用开源硬件和S4A编程环境设计并实现具有趣味性和交互性的作品。（二）单元内容分析造型切换：学生将学习如何使用S4A控制Arduino控制板，通过按钮触发实现角色造型的切换，掌握基本的编程逻辑和传感器数据的读取方法。角色交互：在掌握造型切换的基础上，学生将进一步学习如何实现角色间的交互，通过广播模块实现角色间的信息传递，理解面向对象编程中的事件监听机制。坐标定位：学生将学习如何在S4A中设置角色的初始坐标，并通过移动模块实现角色在舞台中的精确定位，掌握坐标系的概念和坐标值的应用。侦测：通过侦测模块的学习，学生将能够检测角色间的距离、颜色等信息，实现更复杂的交互逻辑，如角色间的碰撞检测等。单元学习评价：通过自评、互评等方式，学生将对自己的作品进行质量评价，分享制作经验，提高自我反思和批判性思维能力。单元学习总结：学生将回顾整个单元的学习内容，总结所学知识和技能，形成系统化的知识体系。（三）单元内容整合本单元的教学内容以开源硬件项目设计为主线，通过四个具体项目的实施，逐步引导学生掌握S4A编程环境的使用、传感器数据的读取与处理、角色造型切换、角色间交互、坐标定位以及侦测模块的应用等知识和技能。在教学过程中，注重理论与实践相结合，通过项目驱动的方式激发学生的学习兴趣和创造力，培养学生的计算思维、数字化学习与创新能力以及信息社会责任。二、《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解（一）信息意识能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息：学生在设计开源硬件项目时，需要根据项目需求主动寻找合适的传感器、编程语言和工具，通过S4A编程环境实现项目功能。这一过程中，学生将培养起对信息的敏感度和获取、处理信息的能力。敏锐感觉到信息的变化，分析数据中所承载的信息，采用有效策略对信息来源的可靠性、内容的准确性、指向的目的性作出合理判断：在处理传感器数据时，学生需要分析数据的变化趋势，判断数据的准确性和可靠性，以便做出正确的决策。这一过程将有助于学生形成对信息的敏锐感知和判断能力。对信息可能产生的影响进行预期分析，为解决问题提供参考：在设计项目时，学生需要考虑不同传感器数据对项目功能的影响，通过预期分析选择合适的数据处理方式和算法。这一过程将培养学生的信息预见性和问题解决能力。在合作解决问题的过程中，愿意与团队成员共享信息，实现信息的更大价值：在项目实施过程中，学生需要与团队成员共享项目信息、讨论问题解决方案，通过合作实现信息的共享和增值。这一过程将有助于学生形成信息共享和团队合作的意识。（二）计算思维在信息活动中，能够采用计算机科学领域的思想方法界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据：学生在设计开源硬件项目时，需要将实际问题抽象为计算机可以处理的形式，建立结构模型并合理组织数据。这一过程将培养学生的问题抽象和建模能力。通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案：在项目实施过程中，学生需要根据传感器数据和项目需求判断、分析并综合各种信息资源，设计合理的算法实现项目功能。这一过程将培养学生的算法设计和问题解决能力。总结利用计算机解决问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其他问题解决中：学生在完成一个项目后，需要总结项目实施的过程和方法，并将这些经验迁移到其他相关问题的解决中。这一过程将有助于学生形成系统化的问题解决方法和迁移能力。能够认识到数据在信息社会中的重要价值，合理处理与应用数据：在处理传感器数据时，学生需要认识到数据的重要价值，学会合理处理和应用数据以解决实际问题。这一过程将培养学生的数据意识和数据处理能力。（三）数字化学习与创新能够认识数字化学习环境的优势和局限性，适应数字化学习环境：学生需要适应S4A编程环境和开源硬件项目设计的数字化学习环境，充分利用这些环境的优势进行项目设计和实施。这一过程将培养学生的数字化学习意识和适应能力。掌握数字化学习系统、学习资源与学习工具的操作技能，用于开展自主学习、协同工作、知识分享与创新创造：学生需要掌握S4A编程环境、开源硬件以及相关学习资源和工具的操作技能，利用这些技能进行自主学习、协同工作和知识分享与创新创造。这一过程将培养学生的数字化学习技能和创新创造能力。在数字化学习与创新过程中形成对人与世界的多元理解力：通过设计并实施开源硬件项目，学生将接触到不同的技术、文化和思想，形成对人与世界的多元理解力。这一过程将有助于拓宽学生的视野和思维方式。负责、有效地参与到社会共同体中，成为数字化时代的合格中国公民：学生需要了解并遵守数字化时代的社会规范和法律法规，负责、有效地参与到社会共同体中。通过设计并实施具有社会价值的开源硬件项目，学生将成为数字化时代的合格中国公民。（四）信息社会责任具有一定的信息安全意识与能力，遵守信息法律法规：在设计并实施开源硬件项目时，学生需要遵守信息法律法规，保护个人隐私和信息安全。这一过程将培养学生的信息安全意识和能力。信守信息社会的道德与伦理准则，在现实空间和虚拟空间中遵守公共规范：学生需要信守信息社会的道德与伦理准则，在项目实施过程中遵守公共规范，尊重他人的知识产权和隐私权。这一过程将有助于学生形成正确的信息社会道德观和伦理观。关注信息技术革命所带来的环境问题与人文问题：在设计并实施开源硬件项目时，学生需要关注信息技术革命所带来的环境问题与人文问题，如电子废弃物的处理、信息技术的普及对文化传承的影响等。这一过程将培养学生的社会责任感和人文关怀意识。4.对于信息技术创新所产生的新观念和新事物，具有积极学习的态度、理性判断和负责行动的能力：学生需要对信息技术创新所产生的新观念和新事物保持积极学习的态度，进行理性判断并采取负责的行动。通过设计并实施具有创新性的开源硬件项目，学生将培养起对新技术的敏感度和适应能力。三、学情分析（一）已知内容分析在进入第4单元《趣味交互型项目设计》的学习之前，学生已经完成了前面单元的学习，掌握了开源硬件的基础知识和基本技能，具备了一定的编程能力和实践经验。具体来说，学生已经了解了Arduino控制板的基本使用方法，学会了如何连接和控制LED灯、蜂鸣器、按钮等基础电子元件，掌握了一定的编程逻辑，能够通过编写程序实现简单的输入/输出控制。学生还通过项目实践，初步体验了开源硬件在科学探究和创意制作中的应用。在编程方面，学生已经接触过Scratch或类似的图形化编程环境，了解了变量、循环、条件判断等基本概念，并能够编写简单的程序来控制角色的动作和交互。这些知识和技能为本单元的学习奠定了坚实的基础。（二）新知内容分析第4单元《趣味交互型项目设计》将进一步深化学生对开源硬件和编程的理解，通过一系列趣味交互型项目的实践，提升学生的综合应用能力和创新思维。本单元的新知内容主要包括以下几个方面：S4A编程环境：学生将首次接触S4A（ScratchforArduino）编程环境，这是一款基于Scratch衍生的二次开发软件，专门用于Arduino编程。学生需要掌握S4A的界面结构、功能特点以及与Arduino控制板的通信方法。造型切换与按钮消抖：学生将通过项目实践，学会如何在S4A中实现造型切换，以及如何通过编程解决按钮抖动的问题。这将进一步提升学生的编程实践能力。角色交互与广播模块：学生将学习如何在S4A中实现角色之间的交互，掌握广播模块的使用方法，体会面向对象编程的思想方法。坐标定位与侦测模块：学生将学习如何在S4A中使用坐标定位角色的位置，以及如何利用侦测模块实现角色之间的交互和碰撞检测。这将有助于提升学生的空间想象能力和逻辑思维能力。趣味交互型项目设计：学生将通过设计和实现一系列趣味交互型项目，如控制电路、模拟燃气灶、怕热的小狗、飞机坦克大战等，综合应用所学知识，提升创新意识和实践能力。（三）学生学习能力分析经过前面单元的学习，学生已经具备了一定的自主学习能力和合作探究能力。他们能够在教师的引导下，通过查阅资料、小组讨论等方式解决遇到的问题。学生也具备一定的动手实践能力和编程能力，能够独立完成一些简单的编程任务。面对第4单元的新知内容，学生可能会遇到一些挑战。S4A编程环境对他们来说是全新的，需要花费一定的时间去熟悉和掌握。角色交互、坐标定位、侦测模块等概念相对抽象，需要学生具备较强的空间想象能力和逻辑思维能力。趣味交互型项目的设计和实现需要学生综合运用所学知识，具备一定的创新意识和实践能力。为了帮助学生克服这些挑战，教师需要采取有效的教学策略，激发学生的学习兴趣和积极性，引导他们主动探究和实践。（四）学习障碍突破策略针对学生在学习过程中可能遇到的学习障碍，教师可以采取以下策略进行突破：情境导入，激发兴趣：通过创设贴近学生生活实际的情境，如模拟燃气灶、怕热的小狗等，激发学生的学习兴趣和探究欲望。让学生感受到开源硬件和编程在日常生活中的应用价值，增强学习的动力。示范引导，逐步深入：教师在讲解新知内容时，可以通过示范操作的方式，引导学生逐步掌握S4A编程环境的使用方法和编程技巧。教师可以设计一些由易到难的任务，让学生在实践中逐步提升编程能力。合作探究，共同提升：鼓励学生通过小组合作的方式，共同探究和解决遇到的问题。在合作过程中，学生可以相互学习、相互帮助，共同提升编程能力和创新意识。案例分析，加深理解：通过分析一些典型的趣味交互型项目案例，如飞机坦克大战等，帮助学生加深对角色交互、坐标定位、侦测模块等概念的理解。教师可以引导学生总结归纳项目设计的方法和技巧，提升学生的综合应用能力。反馈评价，及时调整：在教学过程中，教师要及时关注学生的学习情况，给予积极的反馈和评价。对于学生在学习过程中遇到的问题和困难，教师要及时给予指导和帮助，调整教学策略和方法，确保学生能够顺利掌握新知内容。拓展练习，巩固提升：在课后，教师可以设计一些拓展练习项目，让学生巩固所学知识并进一步提升实践能力。教师可以鼓励学生积极参加各类编程竞赛和创意制作活动，展示自己的学习成果和创新思维。通过采取情境导入、示范引导、合作探究、案例分析、反馈评价和拓展练习等策略，教师可以有效地帮助学生克服学习障碍，提升学习效果。教师还要关注学生的学习过程和情感体验，激发学生的学习兴趣和积极性，培养他们的自主学习能力和创新意识。四、大主题或大概念设计本单元的大主题设计为“探索开源硬件的趣味交互应用”。通过这个大主题，学生将深入理解和应用开源硬件（如Arduino控制板、各种传感器等）进行创意设计和项目开发，体验趣味交互型联机系统的工作原理及其特点。在这个过程中，学生将掌握使用图形化编程软件（如S4A）与开源硬件进行通信和控制的方法，通过一系列项目实践活动，培养学生的创新思维、问题解决能力和团队合作精神。五、大单元目标叙写（一）信息意识增强对信息价值的敏感度：学生能够识别并理解开源硬件及其相关技术在项目设计和实现中的重要价值，能够根据项目的需求，主动寻找并筛选合适的信息资源。提高信息分析与判断能力：学生能够分析项目中涉及的信息，判断其准确性和可靠性，并根据分析结果做出合理的决策。强化信息安全意识：在项目开发和实施过程中，学生能够意识到信息安全的重要性，并采取适当的措施保护项目数据和代码的安全。（二）计算思维提升抽象和建模能力：学生能够将实际问题抽象为可计算的模型，并使用开源硬件和编程工具进行设计和实现。掌握算法设计与实现：学生能够设计并实现解决特定问题的算法，利用编程和开源硬件将算法转化为可运行的程序。理解系统思维：在项目开发和实施过程中，学生能够理解系统的整体结构和各组成部分之间的关系，通过系统思维来优化项目的性能和稳定性。（三）数字化学习与创新掌握数字化学习工具和方法：学生能够熟练使用S4A等图形化编程工具进行项目开发，掌握开源硬件的编程和调试方法。培养创新思维和问题解决能力：在项目实践中，学生能够运用创新思维提出解决问题的新方法和新思路，并通过数字化工具进行验证和实现。促进知识共享与协同合作：学生能够利用数字化平台进行项目成果的展示和分享，通过协同合作共同完成项目的开发和优化。（四）信息社会责任遵守信息法律法规和伦理道德：在项目开发和实施过程中，学生能够自觉遵守信息法律法规和伦理道德准则，尊重他人的知识产权和个人隐私。关注技术发展的社会影响：学生能够认识到开源硬件及其相关技术的发展对社会的影响，积极思考和探讨如何利用这些技术为社会带来正面效益。培养可持续发展意识：在项目设计和实现过程中，学生能够考虑资源的可持续利用和环境的保护，通过技术创新推动社会的可持续发展。六、大单元教学重点开源硬件与图形化编程的结合应用：重点教授学生如何使用S4A等图形化编程工具与开源硬件进行通信和控制，掌握项目开发的基本流程和方法。趣味交互型项目的设计与实现：通过一系列项目实践活动（如造型切换、角色交互、坐标定位、侦测等），培养学生的创新思维和问题解决能力，掌握趣味交互型项目的设计和实现方法。信息意识与计算思维的培养：在项目开发和实施过程中，注重培养学生的信息意识和计算思维，提高他们对信息的敏感度和分析能力，以及抽象建模和算法设计的能力。七、大单元教学难点项目设计的复杂性和创新性：如何引导学生设计出既具有创新性又符合实际需求的趣味交互型项目是一个难点。教师需要提供足够的指导和支持，帮助学生克服设计过程中的困难和挑战。开源硬件与编程技术的掌握程度：由于学生的技术基础和学习能力存在差异，如何确保每个学生都能熟练掌握开源硬件和编程技术是一个难点。教师需要根据学生的实际情况，采取个性化的教学策略和方法，提供有针对性的指导和帮助。信息安全与伦理道德的平衡：在项目开发和实施过程中，如何引导学生正确处理信息安全与伦理道德的关系是一个难点。教师需要加强对学生的信息安全教育和伦理道德引导，确保他们在利用技术解决问题的同时，能够遵守相关法律法规和伦理道德准则。通过本单元的教学，学生将能够深入理解开源硬件的趣味交互应用，掌握项目设计的基本流程和方法，提高信息意识、计算思维、数字化学习与创新能力以及信息社会责任意识。通过项目实践活动，学生还将培养创新思维、问题解决能力和团队合作精神，为未来的学习和职业发展奠定坚实的基础。八、大单元整体教学思路通过本单元的教学，旨在培养学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新以及信息社会责任，使学生在学习和实践过程中，逐步掌握开源硬件项目设计的基础知识和基本技能，体验趣味交互型联机系统的开发过程，提升信息技术素养和综合能力。（一）信息意识增强信息敏感度通过对开源硬件项目设计的学习和实践，使学生意识到信息技术在日常生活和学习中的重要性，能够主动关注并获取与开源硬件相关的信息。在设计趣味交互型联机系统的过程中，引导学生了解各种传感器、控制板等硬件设备的特性和应用，提高他们对信息技术设备的敏感度。提升信息价值判断力通过项目实践，学生能够根据实际需求选择合适的硬件设备和编程工具，判断不同信息来源的可靠性和准确性。在完成作品后，学生能够对自己的作品进行客观评价，分析作品的优点和不足，并提出改进意见，从而提升对信息价值的判断力。培养信息共享意识鼓励学生将自己的作品和制作经验与他人分享，通过交流和合作，共同提高信息技术应用能力。在作品发布和评价环节，引导学生积极参与，分享自己的创作思路和制作过程，增强信息共享的意识。（二）计算思维形式化与抽象化能力在设计趣味交互型联机系统的过程中，引导学生将实际问题形式化，用计算机可以处理的方式表达问题，提升形式化能力。通过将实际问题抽象为具体的编程模型和算法，培养学生的抽象化能力，使他们能够用计算机科学的思想方法解决问题。算法设计与实现能力在项目实践中，学生能够根据实际需求设计合适的算法，利用编程工具实现算法，解决实际问题。通过不断调试和优化程序，学生能够体验到算法设计的乐趣和成就感，提升算法设计与实现的能力。系统化与模型化思维引导学生将复杂的开源硬件项目系统化，将其分解为若干个子任务，逐步完成，培养学生的系统化思维。在项目设计过程中，鼓励学生建立结构模型，用模型化的方法描述和解决问题，提升模型化思维的能力。（三）数字化学习与创新适应数字化学习环境通过使用S4A等图形化编程工具，使学生适应数字化学习环境，掌握数字化学习工具的使用方法。在项目实践中，引导学生利用网络资源和学习平台，自主获取和分享学习资源，提升数字化学习的能力。掌握数字化学习资源的管理与应用教会学生如何评估、选择和管理数字化学习资源，使其能够根据需要合理选择和利用学习资源。鼓励学生将数字化学习资源应用于项目实践中，通过实践操作加深对学习资源的理解和掌握。培养数字化创新能力在设计趣味交互型联机系统的过程中，鼓励学生发挥创意，结合所学知识和技术进行创新设计。通过作品展示和评价环节，激发学生的创新热情，培养他们的数字化创新能力，使其能够创作出具有个性化和实用性的作品。（四）信息社会责任树立信息安全意识在项目实践中，引导学生了解信息安全的重要性，掌握基本的信息安全防护措施。通过对作品的测试和调试，使学生能够识别和解决潜在的信息安全问题，提升信息安全意识。遵守信息法律法规在教学过程中，向学生普及信息法律法规知识，使其了解并遵守信息法律法规。引导学生正确处理个人信息和他人信息，尊重知识产权，不传播违法和不良信息，树立良好的信息道德观念。培养信息社会责任感鼓励学生将所学知识和技术应用于实际生活中，解决实际问题，为社会做出贡献。通过作品展示和评价环节，引导学生关注社会热点和民生问题，培养他们的信息社会责任感，使其能够利用信息技术为社会发展贡献力量。具体教学思路如下：引入阶段通过展示一些有趣的开源硬件项目作品，激发学生的学习兴趣和热情。介绍本单元的学习目标和内容，使学生明确学习任务和要求。新知讲授阶段详细讲解开源硬件项目设计的基础知识和基本技能，包括S4A编程工具的使用、传感器和控制板的工作原理等。通过案例分析，引导学生了解趣味交互型联机系统的基本构成和实现方法。项目实践阶段按照教学内容的顺序，依次开展4.1造型切换、4.2角色交互、4.3坐标定位、4.4侦测等项目的实践活动。在每个项目中，先引导学生进行项目调研和方案分析，然后指导他们进行硬件搭建和程序编写，最后进行测试和优化。鼓励学生发挥创意，结合所学知识和技术进行创新设计，制作出具有个性化和实用性的作品。作品展示与评价阶段组织学生展示自己的作品，分享制作经验和创意思路。采用自评、互评和教师评价相结合的方式，对学生的作品进行客观评价，指出优点和不足，提出改进意见。拓展练习阶段提供一些拓展项目选题，鼓励学生进行小组合作，尝试实现更具创意和实用性的作品。引导学生关注社会热点和民生问题，尝试将所学知识和技术应用于实际生活中，解决实际问题。总结与反思阶段对本单元的学习内容进行总结回顾，帮助学生巩固所学知识和技能。引导学生反思学习过程中的问题和不足，提出改进建议，为今后的学习提供参考。通过以上教学思路的实施，旨在培养学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新以及信息社会责任，使他们在学习和实践过程中不断提升信息技术素养和综合能力。九、学业评价（一）信息意识评价目标设定：通过本单元的学习，学生应能够：敏锐感知信息：能够感知到身边环境中的各类信息，并理解这些信息在交互系统中的作用和意义。判断信息价值：能够准确判断不同信息源的价值，选择恰当的信息获取方法，确保信息的准确性和可靠性。信息安全意识：在使用开源硬件和S4A软件进行趣味交互型项目设计时，能够意识到信息安全的重要性，并采取相应的措施保护个人信息和系统安全。评价内容与方法：任务一：信息感知与判断内容：观察并描述身边的交互设备（如智能手机、智能家居等）是如何通过信息交互实现功能的。方法：小组讨论，填写信息感知表，分析不同信息源的价值和可靠性。任务二：信息安全实践内容：在设计趣味交互型项目时，考虑并实践信息安全措施，如设置密码、限制访问权限等。方法：项目展示时，检查项目设计中是否包含信息安全措施，并进行评价。评价指标：能够准确描述身边交互设备的信息交互过程（2分）能够判断不同信息源的价值和可靠性，并选择合适的信息获取方法（3分）在项目设计中考虑了信息安全措施，并能够有效实施（5分）（二）计算思维评价目标设定：通过本单元的学习，学生应能够：抽象与建模：能够将复杂的实际问题抽象为可计算的模型，明确问题的输入、输出和处理流程。算法设计：能够设计合理的算法解决问题，包括顺序结构、选择结构和循环结构等。问题解决：能够利用开源硬件和S4A软件实现算法，解决实际问题，并不断优化解决方案。评价内容与方法：任务一：问题抽象与建模内容：选择本单元中的一个项目（如造型切换、角色交互等），将其抽象为可计算的模型，明确输入、输出和处理流程。方法：个人作业，提交问题抽象与建模报告。任务二：算法设计与实现内容：设计并实现解决特定问题的算法，如控制电路的开关、模拟燃气灶的火力调节等。方法：小组合作，编写程序并上传至开源硬件进行测试，提交算法设计与实现报告。评价指标：能够将复杂问题抽象为可计算的模型，明确输入、输出和处理流程（3分）能够设计合理的算法解决问题，包括顺序结构、选择结构和循环结构等（4分）能够利用开源硬件和S4A软件实现算法，解决实际问题，并不断优化解决方案（3分）（三）数字化学习与创新评价目标设定：通过本单元的学习，学生应能够：适应数字化环境：能够适应数字化学习环境，利用数字化工具和资源进行有效学习。数字化资源应用：能够评估并选用合适的数字化资源与工具，解决学习和生活中的实际问题。创新实践：能够在数字化学习环境中发挥创造力，设计并实现具有创新性的趣味交互型项目。评价内容与方法：任务一：数字化工具应用内容：在设计和实现趣味交互型项目的过程中，评估并选用合适的数字化工具与资源。方法：项目展示时，介绍所选用的数字化工具与资源，并说明其适用性和优势。任务二：创新实践内容：设计并实现一个具有创新性的趣味交互型项目，能够体现个人或小组的创意和特色。方法：小组合作，完成项目设计、实现和展示，提交项目创新报告。评价指标：能够评估并选用合适的数字化工具与资源，解决学习和生活中的实际问题（3分）能够在数字化学习环境中发挥创造力，设计并实现具有创新性的趣味交互型项目（4分）项目设计合理，功能实现完善，能够体现个人或小组的创意和特色（3分）（四）信息社会责任评价目标设定：通过本单元的学习，学生应能够：遵守法律法规：能够遵守信息社会的法律法规和伦理道德准则，合法、合规地使用开源硬件和S4A软件。尊重知识产权：能够尊重他人的知识产权，不抄袭、不侵权，合理使用和分享开源资源。积极传播正能量：能够利用所学知识和技能，设计并传播具有正能量的趣味交互型项目，促进信息社会的健康发展。评价内容与方法：任务一：法律法规与伦理道德内容：在学习和使用开源硬件和S4A软件的过程中，遵守相关法律法规和伦理道德准则。方法：通过案例分析、小组讨论等方式，加深对法律法规和伦理道德的认识和理解。任务二：知识产权尊重内容：在设计和实现趣味交互型项目时，尊重他人的知识产权，不抄袭、不侵权，合理使用和分享开源资源。方法：项目展示时，说明项目中使用的开源资源和知识产权情况，确保合规使用。任务三：正能量传播内容：设计并传播具有正能量的趣味交互型项目，如环保宣传、公益活动等。方法：小组合作，完成项目设计、实现和展示，提交正能量传播报告。评价指标：在学习和使用开源硬件和S4A软件的过程中，能够遵守相关法律法规和伦理道德准则（3分）在设计和实现趣味交互型项目时，尊重他人的知识产权，不抄袭、不侵权，合理使用和分享开源资源（3分）能够设计并传播具有正能量的趣味交互型项目，促进信息社会的健康发展（4分）单元学习总结通过本单元的学习，同学们深入了解了趣味交互型联机系统的工作原理及其特点，体验了开发趣味交互型联机系统的一般过程。从造型切换、角色交互、坐标定位到侦测模块的应用，同学们不仅掌握了开源硬件和S4A软件的基本使用方法，还学会了如何将所学知识应用于实际问题的解决中。在信息意识方面，同学们学会了敏锐感知身边环境中的各类信息，并判断不同信息源的价值和可靠性。大家也意识到了信息安全的重要性，并在项目设计中采取了相应的措施保护个人信息和系统安全。在计算思维方面，同学们通过问题抽象与建模、算法设计与实现等任务，培养了将复杂问题抽象为可计算模型的能力，并学会了设计合理的算法解决问题。大家还利用开源硬件和S4A软件实现了算法，不断优化解决方案，提高了问题解决的能力。在数字化学习与创新方面，同学们适应了数字化学习环境，能够评估并选用合适的数字化工具与资源解决学习和生活中的实际问题。大家也发挥了创造力，设计并实现了具有创新性的趣味交互型项目，展现了个人或小组的创意和特色。在信息社会责任方面，同学们遵守了信息社会的法律法规和伦理道德准则，合法、合规地使用了开源硬件和S4A软件。大家尊重了他人的知识产权，不抄袭、不侵权，合理使用和分享了开源资源。同学们还设计并传播了具有正能量的趣味交互型项目，促进了信息社会的健康发展。通过本单元的学习，同学们不仅掌握了开源硬件项目设计的基本知识和技能，还培养了信息意识、计算思维、数字化学习与创新以及信息社会责任等核心素养。希望同学们能够继续努力，将所学知识应用于更广泛的领域，为信息社会的发展贡献自己的力量。十、大单元实施思路及教学结构图一、大单元实施思路本单元《趣味交互型项目设计》是围绕开源硬件项目设计展开的，旨在通过一系列实践活动，让学生掌握利用开源硬件和S4A编程环境进行趣味交互型作品设计与开发的能力。本单元的实施思路如下：情境导入与激发兴趣：通过引入生活中的趣味场景或问题，如“怕热的小狗”或“飞机坦克大战”，激发学生的学习兴趣和探索欲望。介绍S4A编程环境和开源硬件的基本概念和功能，为后续学习打下基础。知识讲授与技能示范：讲解S4A界面的结构及其功能，演示如何与Arduino控制板进行通信，以及查看、读取传感器输入值的方法。展示造型切换、角色交互、坐标定位和侦测等关键技术模块的使用方法和编程技巧。实践操作与项目设计：引导学生根据任务要求，选择合适的开源硬件和传感器，设计并实现具体的交互作品。学生在教师指导下，完成硬件搭建、程序编写、作品测试与优化等完整的设计流程。作品展示与评价反馈：组织学生进行作品展示，分享设计思路和制作经验。通过自评、互评和教师评价等方式，对学生的作品进行综合评价，提出改进建议。拓展练习与创意激发：提供拓展项目选题，鼓励学生发挥创意，设计更具特色的交互作品。引导学生进行小组合作，共同讨论和确定设计主题，形成具体的设计方案并实施。总结反思与能力提升：通过单元学习评价和总结，帮助学生梳理所学知识和技能，反思学习过程中的问题和不足。鼓励学生将所学知识应用于实际生活中，提升信息技术应用能力和创新能力。二、教学目标设定（一）信息意识学生能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息。学生能够敏锐感觉到信息的变化，分析数据中所承载的信息，并作出合理判断。学生能够在合作解决问题的过程中，愿意与团队成员共享信息，实现信息的更大价值。（二）计算思维学生能够采用计算机科学领域的思想方法界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据。学生能够通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案。学生能够总结利用计算机解决问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其他问题解决中。（三）数字化学习与创新学生能够认识数字化学习环境的优势和局限性，适应数字化学习环境，养成数字化学习与创新的习惯。学生能够掌握数字化学习系统、学习资源与学习工具的操作技能，用于开展自主学习、协同工作、知识分享与创新创造。学生能够根据学习任务的复杂程度和个体学习需求的特点，合理运用数字化环境，主动参与协作学习与协同创作。（四）信息社会责任学生具有一定的信息安全意识与能力，能够遵守信息法律法规，信守信息社会的道德与伦理准则。学生能够在现实空间和虚拟空间中遵守公共规范，有效维护信息活动中个人的合法权益和他人的合法权益。学生能够关注信息技术革命所带来的环境问题与人文问题，对于信息技术创新所产生的新观念和新事物，具有积极学习的态度、理性判断和负责行动的能力。三、教学结构图趣味交互型项目设计│├──4.1造型切换│├──学习目标││├──了解S4A界面与通信││├──掌握造型切换与按钮消抖││└──感受联机作品交互特性│├──任务一：项目规划││├──活动1：电路类型调研││└──活动2：可选方案分析│├──任务二：项目实施││├──活动1：硬件搭建││├──活动2：角色与造型设置││└──活动3：程序编写│├──任务三：测试与优化││├──活动1：按钮消抖││└──活动2：功能测试与修改│└──作品发布与评价│├──4.2角色交互│├──学习目标││├──了解角色显示与隐藏││├──掌握火焰传感器与模拟角度传感器使用││└──掌握广播模块使用│├──任务一：项目规划││├──活动1：燃气灶调研││└──活动2：可选方案分析│├──任务二：项目实施││├──活动1：硬件搭建││├──活动2：角色与造型设置││└──活动3：程序编写│├──任务三：测试与优化││├──活动1：添加打火声音││└──活动2：功能测试与修改│└──作品发布与评价│├──4.3坐标定位│├──学习目标││├──掌握停止脚本与文本框显示││├──掌握温度传感器使用││└──掌握坐标定位控制角色移动│├──任务一：项目规划││├──活动1：生活趣事调研││└──活动2：可选方案分析│├──任务二：项目实施││├──活动1：硬件搭建││├──活动2：角色与造型设置││└──活动3：程序编写│├──任务三：测试与优化││├──活动1：停止执行脚本││├──活动2：表现小狗内心活动││└──活动3：功能测试与修改│└──作品发布与评价│├──4.4侦测│├──学习目标││├──掌握变量与随机数模块使用││├──掌握摇杆使用││└──掌握侦测模块使用│├──任务一：项目规划││├──活动1：游戏规则调研││└──活动2：可选方案分析│├──任务二：项目实施││├──活动1：硬件搭建││├──活动2：角色与造型设置││└──活动3：程序编写│├──任务三：测试与优化││├──活动1：随机发射飞机炸弹││└──活动2：功能测试与修改│└──作品发布与评价│├──单元学习评价│├──评价内容与指标│├──自评与互评│└──教师评价与建议│└──单元学习总结├──知识与技能梳理├──学习过程反思└──未来学习方向与目标设定四、具体教学实施步骤4.1造型切换任务一：项目规划活动1：电路类型调研学生分组讨论并填写电路类型调查表，了解不同类型的电路及其基本功能。教师引导学生确定模拟的电路类型，如简单的串联电路。活动2：可选方案分析学生根据制作思路，从触发方式和角色设置两个角度提出多种方案。教师引导学生分析各方案的优缺点，确定最终实施方案：使用按钮控制电路的断开与闭合。任务二：项目实施活动1：硬件搭建学生准备器材，将按钮连接在Arduino控制板的数字引脚上。教师巡回指导，确保硬件连接正确。活动2：角色与造型设置学生在S4A中设置“电路”角色，并导入“电路断开”与“电路闭合”造型。教师演示如何设置角色和造型，并解答学生疑问。活动3：程序编写学生编写程序，实现使用按钮控制电路的断开与闭合。教师讲解引脚数值的输入与输出、造型切换模块和条件判断模块的使用方法，并指导学生编写程序。任务三：测试与优化活动1：按钮消抖学生测试程序，观察是否存在按钮抖动问题。教师讲解按钮消抖的原理和方法，引导学生使用延时模块解决按钮抖动问题。活动2：功能测试与修改学生进一步测试程序，确保电路状态切换正确无误。根据测试结果，学生对程序进行优化修改，形成最终作品。作品发布与评价学生展示作品，分享设计思路和制作经验。教师组织学生进行自评、互评，并根据评价标准给出教师评价。4.2角色交互任务一：项目规划活动1：燃气灶调研学生通过网络或实地调研了解燃气灶的类型、火力控制方法和适用范围。教师引导学生确定模拟的燃气灶类型，如家用台式灶。活动2：可选方案分析学生从点火装置、火力调节装置和角色设置三个角度提出多种方案。教师引导学生分析各方案的优缺点，确定最终实施方案：使用火焰传感器检测打火动作，使用模拟角度传感器调节火力大小。任务二：项目实施活动1：硬件搭建学生准备器材，将火焰传感器和模拟角度传感器连接在Arduino控制板上。教师巡回指导，确保硬件连接正确。活动2：角色与造型设置学生在S4A中设置“燃气灶”和“火柴”角色，并导入相应的造型。教师演示如何设置角色和造型，并解答学生疑问。活动3：程序编写学生编写程序，实现模拟燃气灶的打火与火力调节过程。教师讲解广播模块、显示/隐藏模块和条件判断模块的使用方法，并指导学生编写程序。任务三：测试与优化活动1：添加打火声音学生为作品添加打火声音和火焰动态效果。教师讲解特效模块和声音模块的使用方法，并指导学生实现相关功能。活动2：功能测试与修改学生进一步测试程序，确保模拟燃气灶功能正确无误。根据测试结果，学生对程序进行优化修改，形成最终作品。作品发布与评价学生展示作品，分享设计思路和制作经验。教师组织学生进行自评、互评，并根据评价标准给出教师评价。4.3坐标定位任务一：项目规划活动1：生活趣事调研学生回忆和分享生活中发生过的趣事，填写生活趣事调查表。教师引导学生确定模拟的故事情节，如“怕热的小狗”。活动2：可选方案分析学生从角色坐标定位和风扇触发方式两个角度提出多种方案。教师引导学生分析各方案的优缺点，确定最终实施方案：使用移动模块设定角色初始坐标，使用广播模块实现风扇触发。任务二：项目实施活动1：硬件搭建学生准备器材，将温度传感器连接在Arduino控制板上。教师巡回指导，确保硬件连接正确。活动2：角色与造型设置学生在S4A中设置“小狗”和“风扇”角色，并导入相应的造型。教师演示如何设置角色和造型，并解答学生疑问。活动3：程序编写学生编写程序，模拟“怕热的小狗”的故事情节。教师讲解坐标定位模块、广播模块和条件判断模块的使用方法，并指导学生编写程序。任务三：测试与优化活动1：停止执行脚本学生测试程序，确保小狗移动和风扇转动功能正确无误。教师讲解停止执行脚本模块的使用方法，引导学生优化程序逻辑。活动2：表现小狗内心活动学生为作品添加文本框模块，表现小狗的内心活动。教师演示文本框模块的使用方法，并指导学生实现相关功能。活动3：功能测试与修改学生进一步测试程序，确保所有功能正确无误。根据测试结果，学生对程序进行优化修改，形成最终作品。作品发布与评价学生展示作品，分享设计思路和制作经验。教师组织学生进行自评、互评，并根据评价标准给出教师评价。4.4侦测任务一：项目规划活动1：游戏规则调研学生讨论并确定飞机坦克大战的基本规则，填写游戏规则调查表。教师引导学生确定游戏目标和玩法。活动2：可选方案分析学生从硬件选择、角色间侦测方式和得分方式三个角度提出多种方案。教师引导学生分析各方案的优缺点，确定最终实施方案：使用摇杆控制坦克运动和炮弹发射，使用距离侦测检测角色间是否碰到。任务二：项目实施活动1：硬件搭建学生准备器材，将摇杆连接在Arduino控制板上。教师巡回指导，确保硬件连接正确。活动2：角色与造型设置学生在S4A中设置“坦克”、“坦克炮弹”、“飞机”和“飞机炸弹”等角色，并导入相应的造型。教师演示如何设置角色和造型，并解答学生疑问。活动3：程序编写学生编写程序，实现飞机坦克大战间的火力对抗。教师讲解变量模块、随机数模块、摇杆控制模块和侦测模块的使用方法，并指导学生编写程序。任务三：测试与优化活动1：随机发射飞机炸弹学生为作品添加随机数模块，实现飞机炸弹随机发射功能。教师演示随机数模块的使用方法，并指导学生实现相关功能。活动2：功能测试与修改学生进一步测试程序，确保所有功能正确无误。根据测试结果，学生对程序进行优化修改，形成最终作品。作品发布与评价学生展示作品，分享设计思路和制作经验。教师组织学生进行自评、互评，并根据评价标准给出教师评价。单元学习评价评价内容与指标：根据信息意识、计算思维、数字化学习与创新和信息社会责任四个方面设定具体的评价指标。自评与互评：学生根据评价指标对自己的作品进行自评，并对同学的作品进行互评。教师评价与建议：教师根据评价标准对学生的作品进行综合评价，并提出改进建议。单元学习总结知识与技能梳理：学生梳理本单元所学的知识和技能点。学习过程反思：学生反思本单元的学习过程，总结学习经验和教训。-未来学习方向与目标设定：学生根据本单元的学习情况，设定未来学习的方向和目标。十一、大情境、大任务创设一、大情境设计在当今数字化时代，信息技术已经成为推动社会发展的重要力量。开源硬件作为信息技术的一个重要分支，正逐步改变着我们的生活方式。本单元《趣味交互型项目设计》旨在通过一系列趣味性的实践活动，让学生在轻松愉快的氛围中掌握开源硬件的基础知识与应用技能，同时培养学生的信息素养、计算思维、数字化学习与创新能力和信息社会责任。为了让学生更好地理解和应用开源硬件，我们设计了一个贴近学生生活的大情境——“智能生活探索者”。在这个大情境中，学生将扮演智能生活探索者的角色，通过设计和制作一系列趣味交互型作品，探索智能生活的奥秘，感受信息技术的魅力。二、大任务创设在大情境“智能生活探索者”的基础上，我们创设了四个大任务，每个大任务对应一个子单元的教学内容。通过完成这些大任务，学生将逐步掌握开源硬件的基础知识与应用技能，同时提升信息素养、计算思维、数字化学习与创新能力和信息社会责任。任务一：造型切换——智能生活探索者的初步尝试教学目标设定（一）信息意识学生能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求利用开源硬件和S4A编程环境实现造型切换的方法。学生能够敏锐感觉到信息的变化，分析传感器输入值的变化，并作出合理判断以控制造型的切换。（二）计算思维学生能够采用计算机科学领域的思想方法界定问题，抽象出造型切换的关键特征。学生能够通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成造型切换的解决方案。（三）数字化学习与创新学生能够适应S4A编程环境，养成数字化学习与创新的习惯。学生能够掌握S4A编程环境及开源硬件的操作技能，用于设计和实现造型切换功能。（四）信息社会责任学生能够在设计造型切换作品时，考虑到作品在实际应用中的安全性和可行性。学生能够在作品设计和实现过程中，遵守信息法律法规和伦理道德准则。任务描述作为智能生活探索者的初步尝试，学生将设计并制作一个能够通过按钮控制造型切换的作品。在这个作品中，学生需要选择合适的开源硬件（如Arduino控制板和按钮传感器），利用S4A编程环境编写程序，实现按钮按下时造型的切换效果。学生还需要考虑作品的实用性、美观性和交互性，确保作品能够在实际应用中发挥作用。活动安排项目规划：学生分组讨论并确定作品的主题和功能需求，填写项目规划表。硬件搭建：学生根据项目规划选择合适的开源硬件，并搭建硬件连接。程序编写：学生利用S4A编程环境编写程序，实现造型切换功能。测试与优化：学生测试作品的功能和性能，并根据测试结果进行优化和改进。作品发布与评价：学生展示作品并分享设计思路和制作经验，通过自评、互评和教师评价对作品进行综合评价。任务二：角色交互——智能生活探索者的进阶挑战教学目标设定（一）信息意识学生能够根据角色交互的需求，自觉、主动地寻求利用开源硬件和S4A编程环境实现角色间信息交换的方法。学生能够敏锐感觉到角色状态的变化，并作出合理判断以控制角色间的交互行为。（二）计算思维学生能够采用计算机科学领域的思想方法界定角色交互问题，抽象出角色间信息交换的关键特征。学生能够通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成角色交互的解决方案。（三）数字化学习与创新学生能够适应S4A编程环境在角色交互设计中的应用，进一步养成数字化学习与创新的习惯。学生能够掌握S4A编程环境中广播模块等高级功能的使用技巧，用于设计和实现角色间的复杂交互行为。（四）信息社会责任学生能够在设计角色交互作品时，考虑到作品在实际应用中的用户体验和交互效果。学生能够在作品设计和实现过程中，注重信息安全和隐私保护问题。任务描述作为智能生活探索者的进阶挑战，学生将设计并制作一个能够实现角色间交互的作品。在这个作品中，学生需要选择合适的开源硬件（如Arduino控制板、火焰传感器和模拟角度传感器），利用S4A编程环境编写程序，实现角色间的信息交换和交互行为。例如，可以设计一个模拟燃气灶的作品，通过火焰传感器检测火焰并实现燃气灶的点火和火力调节功能。活动安排项目规划：学生分组讨论并确定作品的主题和功能需求，填写项目规划表。硬件搭建：学生根据项目规划选择合适的开源硬件，并搭建硬件连接。角色与造型设置：学生在S4A编程环境中设置作品中的角色和造型。程序编写：学生利用S4A编程环境编写程序，实现角色间的交互行为。测试与优化：学生测试作品的功能和性能，并根据测试结果进行优化和改进。作品发布与评价：学生展示作品并分享设计思路和制作经验，通过自评、互评和教师评价对作品进行综合评价。任务三：坐标定位——智能生活探索者的空间探索教学目标设定（一）信息意识学生能够根据坐标定位的需求，自觉、主动地寻求利用开源硬件和S4A编程环境实现角色精确定位的方法。学生能够敏锐感觉到角色位置的变化，并作出合理判断以控制角色的移动轨迹。（二）计算思维学生能够采用计算机科学领域的思想方法界定坐标定位问题，抽象出角色位置坐标的关键特征。学生能够通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成坐标定位的解决方案。（三）数字化学习与创新学生能够适应S4A编程环境在坐标定位设计中的应用，进一步提升数字化学习与创新的能力。学生能够掌握S4A编程环境中坐标定位模块等高级功能的使用技巧，用于设计和实现角色的精确定位和移动轨迹控制。（四）信息社会责任学生能够在设计坐标定位作品时，考虑到作品在实际应用中的精确度和稳定性要求。学生能够在作品设计和实现过程中，注重作品的实用性和用户体验。任务描述作为智能生活探索者的空间探索任务，学生将设计并制作一个能够实现角色精确定位的作品。在这个作品中，学生需要选择合适的开源硬件（如Arduino控制板和温度传感器），利用S4A编程环境编写程序，根据角色的位置坐标控制其移动轨迹。例如，可以设计一个模拟小狗怕热走向风扇的作品，通过温度传感器检测环境温度并实现小狗的自动移动和风扇的自动开启功能。活动安排项目规划：学生分组讨论并确定作品的主题和功能需求，填写项目规划表。硬件搭建：学生根据项目规划选择合适的开源硬件，并搭建硬件连接。角色与造型设置：学生在S4A编程环境中设置作品中的角色和造型。程序编写：学生利用S4A编程环境编写程序，实现角色的精确定位和移动轨迹控制。测试与优化：学生测试作品的功能和性能，并根据测试结果进行优化和改进。作品发布与评价：学生展示作品并分享设计思路和制作经验，通过自评、互评和教师评价对作品进行综合评价。任务四：侦测——智能生活探索者的终极挑战教学目标设定（一）信息意识学生能够根据侦测的需求，自觉、主动地寻求利用开源硬件和S4A编程环境实现角色间复杂交互的方法。学生能够敏锐感觉到角色状态和周围环境的变化，并作出合理判断以控制角色的行为。（二）计算思维学生能够采用计算机科学领域的思想方法界定侦测问题，抽象出角色间复杂交互的关键特征。学生能够通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成侦测问题的解决方案。（三）数字化学习与创新学生能够适应S4A编程环境在侦测设计中的应用，全面提升数字化学习与创新的能力。学生能够掌握S4A编程环境中侦测模块等高级功能的使用技巧，用于设计和实现角色间的复杂交互行为。（四）信息社会责任学生能够在设计侦测作品时，考虑到作品在实际应用中的安全性和可靠性要求。学生能够在作品设计和实现过程中，注重作品的创新性和实用性。任务描述作为智能生活探索者的终极挑战任务，学生将设计并制作一个能够实现角色间复杂交互的侦测作品。在这个作品中，学生需要选择合适的开源硬件（如Arduino控制板和摇杆传感器），利用S4A编程环境编写程序，根据角色的状态和周围环境的变化实现角色间的复杂交互行为。例如，可以设计一个飞机坦克大战的游戏作品，通过摇杆传感器控制坦克的运动和炮弹发射，并通过侦测模块判断坦克和飞机之间的碰撞情况。活动安排项目规划：学生分组讨论并确定作品的主题和功能需求，填写项目规划表。硬件搭建：学生根据项目规划选择合适的开源硬件，并搭建硬件连接。角色与造型设置：学生在S4A编程环境中设置作品中的角色和造型。程序编写：学生利用S4A编程环境编写程序，实现角色间的复杂交互行为。测试与优化：学生测试作品的功能和性能，并根据测试结果进行优化和改进。作品发布与评价：学生展示作品并分享设计思路和制作经验，通过自评、互评和教师评价对作品进行综合评价。三、总结通过完成以上四个大任务，学生将全面掌握开源硬件的基础知识与应用技能，同时提升信息素养、计算思维、数字化学习与创新能力和信息社会责任。在大情境“智能生活探索者”的引领下，学生将能够更好地理解和应用开源硬件技术，为未来的学习和生活打下坚实的基础。十二、单元学历案（一）单元主题与课时单元主题：趣味交互型项目设计课时设计：第1课时：造型切换（任务一：项目规划；任务二：项目实施；任务三：测试与优化）第2课时：造型切换（作品发布与评价；拓展练习）第3课时：角色交互（任务一：项目规划；任务二：项目实施）第4课时：角色交互（任务三：测试与优化；作品发布与评价；拓展练习）第5课时：坐标定位（任务一：项目规划；任务二：项目实施）第6课时：坐标定位（任务三：测试与优化；作品发布与评价；拓展练习）第7课时：侦测（任务一：项目规划；任务二：项目实施）第8课时：侦测（任务三：测试与优化；作品发布与评价；拓展练习）第9课时：单元学习评价第10课时：单元学习总结（二）学习目标（一）信息意识学生能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息。学生能够敏锐感觉到信息的变化，分析数据中所承载的信息，并作出合理判断。学生能够在合作解决问题的过程中，愿意与团队成员共享信息，实现信息的更大价值。（二）计算思维学生能够采用计算机科学领域的思想方法界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据。学生能够通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案。学生能够总结利用计算机解决问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其他问题解决中。（三）数字化学习与创新学生能够认识数字化学习环境的优势和局限性，适应数字化学习环境，养成数字化学习与创新的习惯。学生能够掌握数字化学习系统、学习资源与学习工具的操作技能，用于开展自主学习、协同工作、知识分享与创新创造。学生能够根据学习任务的复杂程度和个体学习需求的特点，合理运用数字化环境，主动参与协作学习与协同创作。（四）信息社会责任学生具有一定的信息安全意识与能力，能够遵守信息法律法规，信守信息社会的道德与伦理准则。学生能够在现实空间和虚拟空间中遵守公共规范，有效维护信息活动中个人的合法权益和他人的合法权益。学生能够关注信息技术革命所带来的环境问题与人文问题，对于信息技术创新所产生的新观念和新事物，具有积极学习的态度、理性判断和负责行动的能力。（三）评价任务过程性评价：观察学生在项目规划、硬件搭建、程序编写、测试与优化等过程中的表现，评估其信息意识、计算思维、数字化学习与创新和信息社会责任的发展情况。通过课堂讨论、小组合作等方式，评价学生的沟通能力、团队协作能力和问题解决能力。作品评价：根据作品评价表，对学生的作品进行自评、互评和教师评价，从功能实现、创意性、美观性等方面综合评估作品质量。单元测试：设计单元测试题，检测学生对S4A界面与通信、造型切换、角色交互、坐标定位、侦测等知识点的掌握情况。单元学习评价：通过单元学习评价表，全面评估学生在本单元学习过程中的表现，包括知识掌握、技能提升、学习态度等方面。（四）学习过程第1课时：造型切换（任务一：项目规划；任务二：项目实施）活动1：电路类型调研学生分组讨论并填写电路类型调查表，了解不同类型的电路及其基本功能。教师引导学生确定模拟的电路类型，如简单的串联电路。活动2：可选方案分析学生从触发方式和角色设置两个角度提出多种方案。教师引导学生分析各方案的优缺点，确定最终实施方案：使用按钮控制电路的断开与闭合。活动3：硬件搭建学生准备器材，将按钮连接在Arduino控制板的数字引脚上。教师巡回指导，确保硬件连接正确。活动4：角色与造型设置学生在S4A中设置“电路”角色，并导入“电路断开”与“电路闭合”造型。教师演示如何设置角色和造型，并解答学生疑问。活动5：程序编写学生编写程序，实现使用按钮控制电路的断开与闭合。教师讲解引脚数值的输入与输出、造型切换模块和条件判断模块的使用方法，并指导学生编写程序。第2课时：造型切换（任务三：测试与优化；作品发布与评价；拓展练习）活动1：按钮消抖学生测试程序，观察是否存在按钮抖动问题。教师讲解按钮消抖的原理和方法，引导学生使用延时模块解决按钮抖动问题。活动2：功能测试与修改学生进一步测试程序，确保电路状态切换正确无误。根据测试结果，学生对程序进行优化修改，形成最终作品。作品发布与评价学生展示作品，分享设计思路和制作经验。教师组织学生进行自评、互评，并根据评价标准给出教师评价。拓展练习请学生综合运用按钮、切换造型和其他传感器，设计一个更加智能的、具有创意的作品。第3-4课时：角色交互（任务一：项目规划；任务二：项目实施；任务三：测试与优化；作品发布与评价；拓展练习）活动1：模拟燃气灶项目调研学生通过网络或实地调研了解燃气灶的类型、火力控制方法和适用范围。教师引导学生确定模拟的燃气灶类型，如家用台式灶。活动2：可选方案分析学生从点火装置、火力调节装置和角色设置三个角度提出多种方案。教师引导学生分析各方案的优缺点，确定最终实施方案：使用火焰传感器检测打火动作，使用模拟角度传感器调节火力大小。活动3：硬件搭建学生准备器材，将火焰传感器和模拟角度传感器连接在Arduino控制板上。教师巡回指导，确保硬件连接正确。活动4：角色与造型设置学生在S4A中设置“燃气灶”和“火柴”角色，并导入相应的造型。教师演示如何设置角色和造型，并解答学生疑问。活动5：程序编写学生编写程序，实现模拟燃气灶的打火与火力调节过程。教师讲解广播模块、显示/隐藏模块和条件判断模块的使用方法，并指导学生编写程序。活动6：测试与优化学生为作品添加打火声音和火焰动态效果。学生进一步测试程序，确保模拟燃气灶功能正确无误，并根据测试结果进行优化修改。作品发布与评价学生展示作品，分享设计思路和制作经验。教师组织学生进行自评、互评，并根据评价标准给出教师评价。拓展练习请学生综合运用火焰传感器、模拟角度传感器和广播模块等知识，在S4A端显示模拟动画，设计一个具有创意的作品。第5-6课时：坐标定位（任务一：项目规划；任务二：项目实施；任务三：测试与优化；作品发布与评价；拓展练习）活动1：“怕热的小狗”项目调研学生回忆和分享生活中发生过的趣事，填写生活趣事调查表。教师引导学生确定模拟的故事情节，如“怕热的小狗”。活动2：可选方案分析与设计学生从角色坐标定位和风扇触发方式两个角度提出多种方案。教师引导学生分析各方案的优缺点，确定最终实施方案：使用移动模块设定角色初始坐标，使用广播模块实现风扇触发。活动3：硬件搭建学生准备器材，将温度传感器连接在Arduino控制板上。教师巡回指导，确保硬件连接正确。活动4：角色与造型设置学生在S4A中设置“小狗”和“风扇”角色，并导入相应的造型。教师演示如何设置角色和造型，并解答学生疑问。活动5：程序编写学生编写程序，模拟“怕热的小狗”的故事情节。教师讲解坐标定位模块、广播模块和条件判断模块的使用方法，并指导学生编写程序。活动6：测试与优化学生测试程序，确保小狗移动和风扇转动功能正确无误。学生为作品添加文本框模块，表现小狗的内心活动，并根据测试结果进行优化修改。作品发布与评价学生展示作品，分享设计思路和制作经验。教师组织学生进行自评、互评，并根据评价标准给出教师评价。拓展练习请学生综合运用温度传感器、移动模块和文本框模块等知识，设计一个趣味故事。第7-8课时：侦测（任务一：项目规划；任务二：项目实施；任务三：测试与优化；作品发布与评价；拓展练习）活动1：飞机坦克大战项目调研学生讨论并确定飞机坦克大战的基本规则，填写游戏规则调查表。教师引导学生确定游戏目标和玩法。活动2：可选方案分析与设计学生从硬件选择、角色间侦测方式和得分方式三个角度提出多种方案。教师引导学生分析各方案的优缺点，确定最终实施方案：使用摇杆控制坦克运动和炮弹发射，使用距离侦测检测角色间是否碰到。活动3：硬件搭建学生准备器材，将摇杆连接在Arduino控制板上。教师巡回指导，确保硬件连接正确。活动4：角色与造型设置学生在S4A中设置“坦克”、“坦克炮弹”、“飞机”和“飞机炸弹”等角色，并导入相应的造型。教师演示如何设置角色和造型，并解答学生疑问。活动5：程序编写学生编写程序，实现飞机坦克大战间的火力对抗。教师讲解变量模块、随机数模块、摇杆控制模块和侦测模块的使用方法，并指导学生编写程序。活动6：测试与优化学生为作品添加随机数模块，实现飞机炸弹随机发射功能。学生进一步测试程序，确保所有功能正确无误，并根据测试结果进行优化修改。作品发布与评价学生展示作品，分享设计思路和制作经验。教师组织学生进行自评、互评，并根据评价标准给出教师评价。拓展练习请学生综合运用摇杆和侦测模块等知识，设计一款属于自己的趣味游戏。第9课时：单元学习评价评价内容与指标：根据信息意识、计算思维、数字化学习与创新和信息社会责任四个方面设定具体的评价指标。自评与互评：学生根据评价指标对自己的作品进行自评，并对同学的作品进行互评。教师评价与建议：教师根据评价标准对学生的作品进行综合评价，并提出改进建议。第10课时：单元学习总结知识与技能梳理：学生梳理本单元所学的知识和技能点。学习过程反思：学生反思本单元的学习过程，总结学习经验和教训。未来学习方向与目标设定：学生根据本单元的学习情况，设定未来学习的方向和目标。（五）作业与检测作业：完成每个项目后的拓展练习，设计并制作一个具有创意的交互作品。编写项目总结报告，包括项目规划、实施过程、遇到的问题及解决方法、学习收获等方面的内容。检测：单元测试题：检测学生对S4A界面与通信、造型切换、角色交互、坐标定位、侦测等知识点的掌握情况。作品评价：通过作品评价表，对学生的作品进行综合评价。（六）学后反思请学生回顾本单元的学习过程，思考以下问题：在学习过程中，你遇到了哪些困难和挑战？你是如何克服这些困难的？通过本单元的学习，你在信息意识、计算思维、数字化学习与创新和信息社会责任等方面有哪些提升？你认为本单元的学习内容对你的未来学习和生活有哪些帮助？4.你对本单元的教学有什么建议或意见。十三、学科实践与跨学科学习设计一、引言《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》明确指出，信息技术学科应注重学生的实践能力和跨学科学习能力培养。通过学科实践与跨学科学习，不仅能够加深学生对信息技术知识的理解与应用，还能培养学生的创新思维和解决实际问题的能力。本单元《趣味交互型项目设计》将围绕开源硬件项目设计展开，通过一系列实践活动，结合物理、数学、艺术等多个学科的知识，实现信息技术与其他学科的深度融合，全面提升学生的信息素养和综合能力。二、教学目标设定（一）信息意识学生能够敏锐感知信息的变化：在设计和实现趣味交互型项目的过程中，学生能够根据项目的需求，主动搜集、整理和分析相关信息，对信息的来源、真实性和价值性进行判断。学生能够高效利用信息解决问题：学生能够利用互联网、图书资料等多种渠道获取信息，结合项目的实际情况，对信息进行筛选、整合和应用，为项目的成功实施提供有力支持。学生能够共享信息并实现信息的更大价值：在小组合作和项目展示的过程中，学生能够积极分享自己的设计思路、制作经验和问题解决策略，促进信息的交流和共享，实现信息的增值。（二）计算思维学生能够采用计算机科学领域的思想方法界定问题：在项目设计和实现过程中，学生能够运用抽象、分解、建模等计算机科学领域的思想方法，将复杂问题简化为可操作的子问题。学生能够合理组织数据并设计算法解决问题：学生能够根据项目的需求，合理组织数据，设计有效的算法，通过编程实现项目的各项功能，解决实际问题。学生能够迁移计算思维解决其他学科问题：学生能够将计算思维应用到其他学科的学习和问题解决中，通过编程模拟物理现象、解决数学问题、创作艺术作品等，实现计算思维与其他学科的深度融合。（三）数字化学习与创新学生能够适应数字化学习环境：学生能够熟练使用S4A等数字化编程工具，通过图形化编程实现项目的各项功能，适应数字化学习环境的要求。学生能够利用数字化资源进行自主学习和协同工作：学生能够利用互联网、数字图书馆等数字化资源，进行自主学习和协同工作，提高学习效率和团队协作能力。学生能够创新性地解决问题：在项目实施过程中，学生能够发挥创新思维，提出独特的解决方案，通过编程实现项目的创新功能，提升作品的竞争力和实用性。（四）信息社会责任学生能够遵守信息法律法规和伦理准则：在项目设计和实现过程中，学生能够自觉遵守信息法律法规和伦理准则，尊重知识产权，不侵犯他人的合法权益。学生能够积极维护信息安全：学生能够采取有效的措施保护项目的信息安全，防止信息泄露和非法访问，确保项目的正常运行和数据的安全可靠。学生能够关注信息技术对社会和环境的影响：学生能够关注信息技术的发展对社会和环境的影响，积极参与信息技术公益活动，传播正能量，为构建和谐社会贡献自己的力量。三、学习目标设定4.1造型切换了解S4A界面与通信：学生能够熟悉S4A界面的结构和功能，掌握S4A与Arduino控制板通信的方法。掌握造型切换与按钮消抖：学生能够通过编程实现角色的造型切换功能，了解按钮消抖的原理和方法。感受联机作品交互特性：通过实际操作，学生能够感受到联机作品的交互特性，提升对信息技术应用的兴趣和热情。4.2角色交互了解角色显示与隐藏：学生能够掌握角色显示与隐藏的方法，通过编程实现角色间的交互效果。掌握火焰传感器与模拟角度传感器使用：学生能够了解火焰传感器和模拟角度传感器的工作原理和使用方法，通过编程实现传感器数据的读取和处理。掌握广播模块使用：学生能够掌握广播模块的使用方法，通过编程实现角色间的信息传递和响应。4.3坐标定位掌握停止脚本与文本框显示：学生能够掌握停止脚本运行的方法，通过编程实现文本框的显示功能。掌握温度传感器使用：学生能够了解温度传感器的工作原理和使用方法，通过编程实现温度数据的读取和处理。掌握坐标定位控制角色移动：学生能够掌握坐标定位的方法，通过编程实现角色在舞台中的精确定位和移动。4.4侦测掌握变量与随机数模块使用：学生能够了解变量和随机数模块的使用方法，通过编程实现数据的存储和随机数的生成。掌握摇杆使用：学生能够了解摇杆的工作原理和使用方法，通过编程实现摇杆数据的读取和处理。掌握侦测模块使用：学生能够掌握侦测模块的使用方法，通过编程实现角色间的距离检测、颜色检测等功能。四、作业目标设定4.1造型切换信息意识：学生能够主动搜集和整理与造型切换相关的资料和信息，对信息的来源和真实性进行判断。计算思维：学生能够运用抽象和分解的思想方法，将造型切换问题简化为可操作的子问题，设计有效的算法实现造型切换功能。数字化学习与创新：学生能够熟练使用S4A编程工具，通过图形化编程实现造型切换功能，发挥创新思维提出独特的解决方案。信息社会责任：学生能够遵守信息法律法规和伦理准则，尊重他人的知识产权，不抄袭和剽窃他人的作品。4.2角色交互信息意识：学生能够主动搜集和整理与角色交互相关的资料和信息，对信息的价值性进行判断和筛选。计算思维：学生能够运用建模和算法设计的思想方法，将角色交互问题转化为可计算的数学问题，通过编程实现角色间的交互效果。数字化学习与创新：学生能够利用互联网和数字化资源进行自主学习和协同工作，发挥创新思维提出独特的角色交互方案。信息社会责任：学生能够关注信息技术对社会和环境的影响，积极参与信息技术公益活动，传播正能量。4.3坐标定位信息意识：学生能够主动搜集和整理与坐标定位相关的资料和信息，对信息的真实性和可靠性进行判断。计算思维：学生能够运用逻辑思维和数学建模的思想方法，将坐标定位问题转化为可计算的数学问题，通过编程实现角色的精确定位和移动。数字化学习与创新：学生能够利用数字化资源进行自主学习和实验探究，发挥创新思维提出独特的坐标定位方案。信息社会责任：学生能够积极维护信息安全，采取有效的措施保护项目的信息安全和数据安全。4.4侦测信息意识：学生能够主动搜集和整理与侦测相关的资料和信息，对信息的来源和真实性进行判断。计算思维：学生能够运用逻辑思维和算法设计的思想方法，将侦测问题转化为可计算的数学问题，通过编程实现角色间的距离检测和颜色检测等功能。数字化学习与创新：学生能够利用数字化资源进行自主学习和实验探究，发挥创新思维提出独特的侦测方案和应用场景。信息社会责任：学生能够关注信息技术的发展对社会和环境的影响，积极参与信息技术公益活动和社会实践活动。五、学科实践与跨学科学习设计案例案例一：物理与信息技术的融合——模拟电路控制项目背景：物理课上，老师向同学们演示了电路中各电子元件的关系和工作原理。本项目旨在利用开源硬件和S4A编程环境，模拟电路中的开关效果，实现按下按钮后电路的断开与闭合。跨学科知识点：物理：电路的基本组成和工作原理，串联电路和并联电路的特点。信息技术：开源硬件的使用和编程，S4A界面的结构和功能，引脚数值的输入与输出。实践活动：学生分组讨论并确定模拟的电路类型（如串联电路）。学生准备器材，将按钮连接在Arduino控制板的数字引脚上。学生在S4A中设置“电路”角色，并导入“电路断开”与“电路闭合”造型。学生编写程序，实现使用按钮控制电路的断开与闭合。学生测试程序，观察电路状态的变化，并进行优化和修改。学习目标：通过实践活动，学生能够加深对电路工作原理的理解。学生能够掌握开源硬件的使用和S4A编程的基本技能。学生能够体会到信息技术在物理学科中的应用价值。案例二：数学与信息技术的融合——飞机坦克大战游戏开发项目背景：本项目旨在利用开源硬件和S4A编程环境，开发一款“飞机坦克大战”游戏。通过游戏开发，学生能够综合运用数学知识解决实际问题。跨学科知识点：数学：坐标系的建立和应用，距离的计算，随机数的生成。信息技术：开源硬件的使用和编程，S4A界面的结构和功能，变量和侦测模块的使用。实践活动：学生讨论并确定飞机坦克大战的基本规则。学生准备器材，将摇杆连接在Arduino控制板上。学生在S4A中设置游戏角色和舞台背景。学生编写程序，实现坦克的运动、炮弹的发射、飞机的飞行和炸弹的投放等功能。学生测试游戏，调整游戏难度和参数，优化游戏体验。学习目标：通过实践活动，学生能够加深对坐标系和距离计算等数学知识的理解。学生能够掌握开源硬件的使用和S4A游戏开发的基本技能。学生能够体会到信息技术在数学学科中的应用价值。案例三：艺术与信息技术的融合——数字故事创作项目背景：本项目旨在利用开源硬件和S4A编程环境，创作一个数字故事。通过数字故事创作，学生能够结合艺术元素和信息技术手段，表达自己的创意和想法。跨学科知识点：艺术：故事情节的构思和角色设计，色彩搭配和画面构图。信息技术：开源