2019粤教版 高中信息技术 选择性必修6 开源硬件项目设计《第三章 开源硬件项目的制作》大单元整体教学设计2020课标

粤教版高中信息技术选择性必修6开源硬件项目设计《第三章开源硬件项目的制作》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）教学内容分析粤教版高中信息技术选择性必修6《开源硬件项目设计》的第三章《开源硬件项目的制作》是本模块的核心教学内容之一。本章通过具体的项目范例——“基于开源硬件的感应灯制作”，全面展示了开源硬件项目从设计、搭建、编程到测试与运行的完整流程。教学内容不仅涵盖了开源硬件的基础知识，还深入到了硬件搭建、程序设计、功能测试与运行等关键环节，旨在通过实践操作培养学生的动手能力、创新能力和解决问题的能力。本章的教学内容包括：项目作品的硬件搭建：介绍了硬件搭建所需的器材，如LED、电阻、光敏电阻、人体红外感应传感器等，并详细阐述了硬件搭建的步骤和安全防护措施。项目作品的程序设计：通过图形化编程工具（如Mixly）和文本代码编程工具（如ArduinoIDE），引导学生编写实现感应灯功能的程序，体验算法及参数的调整对组件执行的影响。项目作品的功能测试与运行：讲解了如何进行项目作品的功能测试，包括硬件检测和程序调试，以及如何在真实环境中运行项目作品，观察其稳定性和有效性。（二）单元内容分析本单元以“基于开源硬件的感应灯制作”为项目范例，通过一系列的教学活动，旨在培养学生的信息技术学科核心素养。单元内容分析如下：信息意识：通过项目实践，引导学生关注信息技术的应用场景，理解信息技术在解决实际问题中的价值，培养学生的信息敏感度和对信息价值的判断力。计算思维：在程序设计过程中，学生需要运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，并通过判断、分析与综合各种信息资源，形成解决问题的方案。这一过程有助于培养学生的计算思维。数字化学习与创新：通过利用数字化工具和资源，学生可以进行自主学习、协同工作，创造性地解决问题。在感应灯制作项目中，学生将体验到数字化学习环境的优势，并尝试创新设计，提升数字化学习与创新能力。信息社会责任：在项目实践过程中，学生需要遵守信息法律法规和伦理道德准则，保护个人和他人的隐私，维护信息安全。通过项目成果的分享与交流，培养学生的合作意识和信息社会责任感。（三）单元内容整合本单元将“基于开源硬件的感应灯制作”项目作为主线，通过整合硬件搭建、程序设计、功能测试与运行等环节的教学内容，形成一个完整的教学体系。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主动性。通过小组合作、讨论交流等学习方式，培养学生的团队协作能力和问题解决能力。具体整合思路如下：以项目为主线：将感应灯制作项目贯穿整个单元教学，通过项目的实施过程引导学生逐步掌握开源硬件项目设计的各个环节。理论与实践相结合：在理论讲解的基础上，注重实践操作，通过动手搭建硬件、编写程序、测试运行等环节，加深学生对知识的理解和应用。注重过程评价：在教学过程中，关注学生的学习过程和学习态度，通过过程性评价及时反馈学生的学习情况，帮助学生调整学习策略，提高学习效果。培养核心素养：通过项目的实施过程，注重培养学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新能力和信息社会责任等核心素养。二、《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解（一）信息意识内涵：信息意识是指个体对信息的敏感度和对信息价值的判断力。具备信息意识的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；能够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。在单元教学中的体现：项目选题与规划：引导学生关注校园生活中的实际问题，如楼道照明、教室光线控制等，激发学生利用开源硬件解决这些问题的兴趣。通过小组讨论和头脑风暴，确定项目选题，并规划项目实施方案。信息搜集与整理：在项目实施过程中，学生需要搜集相关的开源硬件资料、程序设计教程等，并对其进行整理和分析，以便更好地完成项目任务。这一过程有助于培养学生的信息搜集和整理能力。信息共享与交流：鼓励学生在项目实施过程中及时分享自己的进展和成果，与团队成员共同讨论和解决问题。通过信息共享和交流，提升学生的信息意识和团队协作能力。（二）计算思维内涵：计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。具备计算思维的学生，在信息活动中能够采用计算机可以处理的方式界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据；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；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。在单元教学中的体现：问题界定与抽象：在感应灯制作项目中，引导学生界定问题，如如何实现光线感应、人体感应等功能，并将这些功能抽象为具体的计算任务。算法设计与实现：通过图形化编程工具或文本代码编程工具，引导学生设计实现感应灯功能的算法。在算法设计过程中，注重培养学生的逻辑思维和问题解决能力。模型构建与数据组织：在程序设计过程中，引导学生构建项目模型，合理组织数据。通过模型构建和数据组织，帮助学生更好地理解项目结构和数据流向。迁移应用：鼓励学生将在感应灯制作项目中学到的计算思维方法迁移到其他类似问题的解决中，如智能家居控制系统的设计、环境监测系统的开发等。（三）数字化学习与创新内涵：数字化学习与创新是指个体通过评估并选用常见的数字化资源与工具，有效地管理学习过程与学习资源，创造性地解决问题，从而完成学习任务，形成创新作品的能力。具备数字化学习与创新的学生，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；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，助力终身学习能力的提高。在单元教学中的体现：数字化工具应用：在项目实施过程中，引导学生利用开源硬件平台、图形化编程工具、文本代码编程工具等数字化工具进行项目设计和实现。通过数字化工具的应用，提升学生的数字化学习和创新能力。自主学习与协作学习：鼓励学生通过自主学习和协作学习的方式完成项目任务。在自主学习过程中，学生可以根据自己的学习进度和兴趣选择学习内容和学习方式；在协作学习过程中，学生可以与团队成员共同讨论和解决问题，分享学习资源和经验。知识分享与创新创造：在项目完成后，组织学生进行项目成果的展示与交流。通过分享自己的项目经验和创新点，激发学生的创新创造意识；通过借鉴他人的优秀项目成果，拓宽自己的视野和思路。适应数字化学习环境：在教学过程中，注重培养学生的数字化学习环境适应能力。通过引导学生利用数字化工具进行项目设计、实现和测试等环节的学习和实践，帮助学生逐渐适应数字化学习环境的要求。（四）信息社会责任内涵：信息社会责任是指信息社会中的个体在文化修养、道德规范和行为自律等方面应尽的责任。具备信息社会责任的学生，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，在现实空间和虚拟空间中遵守公共规范，既能有效维护信息活动中个人的合法权益，又能积极维护他人合法权益和公共信息安全；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。在单元教学中的体现：信息安全意识培养：在项目实施过程中，注重培养学生的信息安全意识。通过讲解信息安全的重要性、常见的信息安全威胁及防范措施等内容，引导学生树立正确的信息安全观念。信息法律法规遵守：引导学生了解并遵守相关的信息法律法规和伦理道德准则。在项目设计和实现过程中，注重保护个人和他人的隐私权益，不侵犯他人的知识产权和合法权益。环境问题与人文关怀：在项目实施过程中，引导学生关注信息技术革命所带来的环境问题和人文问题。鼓励学生探索如何利用开源硬件项目解决这些问题或减轻其负面影响。积极学习态度与理性判断：鼓励学生保持对信息技术创新产生的新观念和新事物的好奇心和求知欲，同时培养理性判断和负责行动的能力。在项目实施过程中，引导学生客观评价项目成果的社会价值和应用前景，为未来的信息技术应用和发展贡献自己的力量。三、学情分析（一）已知内容分析在进入《开源硬件项目设计》这一选择性必修模块的学习之前，学生已经完成了信息技术必修课程的学习，并具备了一定的信息技术基础知识与技能。在必修模块中，学生已经学习了“数据与计算”和“信息系统与社会”两个模块的内容，对数据的采集、处理、分析以及信息系统的基本组成与应用有了初步的认识。学生在日常生活中也积累了一定的信息技术使用经验，如使用智能手机、平板电脑等移动设备，以及利用互联网进行信息搜索和交流等。在“数据与计算”模块中，学生掌握了数据编码、数据处理与分析的基本方法，以及算法与程序设计的基础知识。这些内容为学生在开源硬件项目设计中进行数据采集、处理和算法实现提供了必要的知识储备。在“信息系统与社会”模块中，学生了解了信息系统的组成、功能以及信息安全的重要性，为学生在开源硬件项目设计中构建信息系统、保障信息安全打下了坚实的基础。（二）新知内容分析《开源硬件项目设计》模块是一个综合性、实践性较强的模块，旨在通过基于开源硬件的项目设计与开发，培养学生的创新思维、动手实践能力和跨学科整合能力。在本模块中，学生将学习开源硬件的特征、项目设计流程以及基于开源硬件的作品设计与制作等内容。其中，“基于开源硬件的感应灯制作”项目是一个典型的教学范例，通过该项目的实施，学生将深入理解开源硬件项目设计的全过程，包括硬件搭建、程序设计、功能测试与运行等环节。在“硬件搭建”环节，学生需要学习如何选择和使用合适的开源硬件、元器件和工具，以及如何根据设计方案进行电路搭建和调试。在“程序设计”环节，学生将学习如何使用图形化编程工具和文本代码编程工具进行程序设计，实现作品的各项功能。在“功能测试与运行”环节，学生需要掌握项目作品的功能测试方法，学会分析和解决项目作品在运行过程中出现的问题，并对其进行优化和完善。学生还需要在项目实施过程中了解开源硬件项目的迭代设计思想，学会根据实际情况及时调整创意、修改电路设计、改变硬件搭建、更改程序等，以不断完善项目作品。学生还需要培养跨学科整合能力，将科学、技术、工程、人文艺术与数学等学科的知识和方法融入到项目设计与开发中。（三）学生学习能力分析高中学生在信息技术学习方面已经具备了一定的自主学习能力、探究能力和协作能力。他们能够利用网络资源进行自主学习，通过小组合作的方式进行问题探究和解决方案的制定。学生在信息技术课程中已经积累了一定的编程经验和实践经验，能够初步运用所学知识解决实际问题。在《开源硬件项目设计》模块的学习中，学生将面临一些新的挑战。开源硬件项目设计是一个综合性的学习任务，需要学生将所学知识进行整合和应用，这对学生的跨学科整合能力提出了更高的要求。开源硬件项目设计需要学生具备一定的创新思维和动手实践能力，这要求学生在项目实施过程中能够充分发挥想象力和创造力，勇于尝试新的方法和思路。开源硬件项目设计需要学生具备较强的耐心和细致度，因为硬件搭建和程序设计等环节需要学生进行反复的调试和优化。针对这些挑战，教师需要在教学中注重培养学生的跨学科整合能力、创新思维和动手实践能力，同时引导学生养成耐心细致的学习习惯。通过小组合作、项目学习等方式，激发学生的学习兴趣和积极性，帮助他们在实践中不断提升自己的能力。（四）学习障碍突破策略在《开源硬件项目设计》模块的学习中，学生可能会遇到一些学习障碍。为了帮助学生克服这些障碍，教师可以采取以下策略：提供丰富的学习资源：教师可以为学生提供丰富的学习资源，包括开源硬件的相关资料、项目设计案例、编程工具使用教程等。这些资源可以帮助学生更好地了解开源硬件项目设计的相关知识和方法，为项目实施提供有力支持。加强实践操作指导：在硬件搭建和程序设计等环节，教师可以加强实践操作指导，帮助学生掌握正确的操作方法和技巧。教师可以鼓励学生进行多次尝试和调试，以培养他们的耐心和细致度。开展小组合作学习：教师可以组织学生开展小组合作学习，让学生在小组中共同完成项目任务。通过小组合作，学生可以相互学习、相互帮助，共同解决问题。小组合作还可以培养学生的协作能力和团队精神。注重跨学科整合能力的培养：教师可以注重跨学科整合能力的培养，引导学生将科学、技术、工程、人文艺术与数学等学科的知识和方法融入到项目设计与开发中。通过跨学科整合，学生可以更好地理解项目的背景和意义，提高项目的实用性和创新性。鼓励创新思维和动手实践能力的发展：教师可以鼓励学生发挥想象力和创造力，勇于尝试新的方法和思路。教师可以为学生提供更多的动手实践机会，让他们在实践中不断提升自己的能力。及时反馈与评价：在教学过程中，教师可以及时给予学生反馈和评价，帮助他们了解自己的学习情况并及时调整学习策略。教师还可以通过评价来激发学生的学习兴趣和积极性，促进他们的全面发展。通过提供丰富的学习资源、加强实践操作指导、开展小组合作学习、注重跨学科整合能力的培养、鼓励创新思维和动手实践能力的发展以及及时反馈与评价等策略，教师可以有效地帮助学生克服学习障碍，提高他们在《开源硬件项目设计》模块中的学习效果。四、大主题或大概念设计本大单元的教学主题为“开源硬件项目设计与实现”，以大概念“信息技术创新与实践”为核心，围绕开源硬件项目的制作流程，通过“基于开源硬件的感应灯制作”这一项目范例，引导学生深入理解信息技术的创新应用，体验从项目规划、硬件搭建、程序设计到功能测试与运行的完整过程。通过此过程，培养学生的创新思维、实践能力和团队合作精神，同时提升学生的信息素养和社会责任感。五、大单元目标叙写（一）信息意识学生能够意识到信息技术在日常生活和学习中的重要性，主动关注开源硬件及其应用的新动向和新趋势。学生能够针对特定的信息问题，自觉、主动地搜集和分析相关资源，确定合适的解决方案。学生在项目实践中，能够敏锐地感知到信息的变化，分析数据中所承载的信息，并作出合理的判断。（二）计算思维学生能够在项目活动中，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。学生能够运用形式化方法描述问题，采用模块化和系统化方法设计解决问题的方案，并选择合适的算法实现。学生能够通过判断、分析与综合各种信息资源，不断优化项目方案，提高问题解决的效率和准确性。（三）数字化学习与创新学生能够适应数字化学习环境，养成数字化学习与创新的习惯，掌握数字化学习系统、学习资源与学习工具的操作技能。学生能够在项目实践中，有效评估数字化资源与工具的价值，创造性地解决问题，形成个性化的项目作品。学生能够利用开源硬件和相关软件，开展自主学习和协作学习，实现知识的分享与创新。（四）信息社会责任学生能够遵守信息法律法规，信守信息社会的道德与伦理准则，在项目实践中注重信息安全和个人隐私保护。学生能够认识到信息技术应用的社会影响，关注信息技术革命所带来的环境问题与人文问题，积极维护公共信息安全。学生能够在项目交流和分享中，尊重他人的知识产权和劳动成果，践行开源与知识分享的精神。六、大单元教学重点开源硬件的选择与应用：引导学生了解不同开源硬件的功能和特性，学会根据项目需求选择合适的开源硬件，并掌握其基本使用方法。项目规划与方案设计：培养学生的项目规划能力，引导学生学会从需求分析出发，制定详细的项目方案，包括硬件搭建、程序设计、功能测试等环节。程序设计与实现：通过图形化编程工具和文本代码编程工具的教学，使学生掌握程序设计的基本方法，能够根据项目需求编写程序，实现项目的各项功能。功能测试与系统调试：教会学生如何进行项目作品的功能测试和系统调试，确保项目作品能够正常运行，并满足预设的功能需求。信息安全与伦理道德：在项目实践中，强调信息安全和伦理道德的重要性，引导学生树立正确的信息安全意识和伦理道德观念。七、大单元教学难点开源硬件的整合与应用：由于开源硬件种类繁多，功能各异，学生在项目实践中可能会面临硬件整合的难题，需要学会如何根据项目需求选择合适的硬件，并实现它们之间的有效协同工作。程序设计的复杂性与调试：对于初学者来说，程序设计可能是一个较为复杂的过程，需要掌握一定的编程知识和技巧。程序调试也是一个需要耐心和细致的工作，学生可能会遇到各种难以预料的问题。功能测试与系统优化的平衡：在项目作品的功能测试阶段，学生需要全面测试项目的各项功能，确保它们能够正常运行。在实际测试中，可能会发现一些预料之外的问题，需要学生进行系统优化。如何在功能测试与系统优化之间找到平衡，是一个需要不断探索和实践的过程。信息安全与伦理道德的融入：在项目实践中融入信息安全和伦理道德的教育是一个较为抽象的过程，需要教师引导学生从具体案例出发，深入理解信息安全和伦理道德的重要性，并能够在项目实践中自觉遵守相关规范。团队合作与沟通协调：开源硬件项目设计通常需要一个团队共同完成，因此团队合作和沟通协调能力对于项目的成功至关重要。在实际教学中，学生可能会因为个人意见不合、分工不明确等原因导致团队合作出现问题。教师需要引导学生学会如何进行有效的沟通和协调，确保项目能够顺利进行。针对以上教学难点，教师可以采取以下策略：加强理论与实践的结合：通过案例分析、项目实践等方式，帮助学生深入理解开源硬件的功能和特性，掌握程序设计的基本方法。提供丰富的学习资源：为学生提供丰富的学习资源，包括教程、视频、案例等，帮助学生解决在学习过程中遇到的问题。鼓励自主探索与合作交流：鼓励学生自主探索和实践，同时加强团队合作与交流，共同解决问题，提高项目完成的效率和质量。强化信息安全与伦理道德教育：通过具体案例和讨论，引导学生深入理解信息安全和伦理道德的重要性，并在项目实践中自觉遵守相关规范。建立有效的评价机制：建立多元化的评价机制，包括学生自评、互评和教师评价等，全面评价学生的学习过程和成果，激发学生的学习动力和积极性。八、大单元整体教学思路《开源硬件项目设计》是高中信息技术选择性必修6模块中的重要内容，旨在通过开源硬件项目的制作，培养学生的信息素养、计算思维、数字化学习与创新能力以及信息社会责任。本单元的教学设计以《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》为指导，结合粤教版高中信息技术选择性必修6的教学内容，通过“基于开源硬件的感应灯制作”项目范例，详细规划了大单元整体教学思路。教学目标设定（一）信息意识敏感度与判断力：学生能够敏锐地感知信息的变化，理解开源硬件项目在信息社会中的应用价值，能够根据项目需求主动获取信息，评估信息的可靠性和实用性。信息获取与处理：学生能够根据项目制作的需要，通过多种途径获取开源硬件的相关知识、技术文档和社区资源，有效整合信息，为项目的设计与实现提供支持。信息共享与合作：在项目实施过程中，学生能够愿意与团队成员共享信息，通过合作解决问题，提升信息的利用效率和价值。（二）计算思维问题界定与抽象：学生能够运用计算思维的方法，将开源硬件项目的问题进行界定和抽象，明确需要解决的关键问题，提取问题的基本特征。算法设计与实现：学生能够设计解决问题的算法，包括数据采集、处理、输出和调控执行的算法，利用图形化编程工具或文本代码编程工具实现算法。系统化思维：在项目设计与实现过程中，学生能够采用模块化和系统化的方法，将项目分解为若干个子模块，设计各模块之间的调用关系，实现整体解决方案。（三）数字化学习与创新数字化环境适应：学生能够适应数字化学习环境，掌握数字化学习系统、学习资源与学习工具的操作技能，利用这些工具进行项目的设计与实现。资源管理与应用：学生能够评估数字化资源与工具对项目设计的价值，有效管理学习资源，创造性地解决项目实施过程中遇到的问题，形成个性化的项目作品。创新思维培养：在项目设计与实现过程中，学生能够发挥创新思维，提出新颖的项目想法，探索开源硬件的多种应用可能性，提升创新能力。（四）信息社会责任信息安全与隐私保护：学生能够认识到信息安全的重要性，在项目实施过程中遵守信息安全规范，保护个人隐私和公共信息安全。法律法规与伦理道德：学生能够遵守信息法律法规，信守信息社会的道德与伦理准则，在项目实施过程中体现良好的社会责任感。环境保护与可持续发展：学生能够关注开源硬件项目对环境的影响，采取环保措施，推动项目的可持续发展。教学重点开源硬件的选择与应用：学生能够根据项目需求选择合适的开源硬件，理解开源硬件的功能与特性，掌握开源硬件的使用方法。项目设计与实现：学生能够运用计算思维的方法，设计项目的解决方案，利用编程工具实现项目的各项功能，完成项目的制作与调试。信息安全与伦理道德：学生在项目实施过程中能够遵守信息安全规范，保护个人隐私和公共信息安全，遵守信息法律法规和伦理道德准则。教学难点算法设计与实现：学生能够设计并实现复杂的算法，解决项目实施过程中的数据处理、输出和调控执行等问题。项目创新：学生能够发挥创新思维，提出新颖的项目想法，探索开源硬件的多种应用可能性，形成具有创新性的项目作品。教学思路（一）情境导入与项目选题情境导入：通过展示开源硬件在现实生活中的应用案例，如智能家居、智能交通等，激发学生的学习兴趣，引导学生认识开源硬件在信息社会中的重要价值。项目选题：学生根据兴趣和需求，选择“基于开源硬件的感应灯制作”作为项目主题，明确项目的目标和意义。（二）项目规划与方案设计项目规划：学生利用思维导图工具，制定项目学习规划，包括项目背景、目标、任务分解、时间安排等。方案设计：学生根据项目规划，设计项目的解决方案，包括硬件选择、电路设计、程序设计等，明确各模块的功能和调用关系。（三）硬件搭建与编程实现硬件搭建器材准备：学生根据项目设计方案，准备所需的开源硬件、元器件和工具，如Arduino开发板、LED灯、光敏电阻、人体红外感应传感器等。步骤实施：学生按照硬件搭建的步骤，将元器件连接在面包板上，形成电路原型，进行初步测试。安全防护：学生在硬件搭建过程中，注意安全防护，遵守操作规程，防止触电、短路等安全事故的发生。编程实现图形化编程：学生利用Mixly等图形化编程工具，编写实现项目功能的程序，包括数据采集、处理、输出和调控执行的算法。文本代码编程：对于有一定编程基础的学生，可以鼓励他们使用ArduinoIDE等文本代码编程工具，编写更复杂的程序，优化项目功能。（四）功能测试与系统调试功能测试：学生将编写好的程序上传到开源硬件上，进行功能测试，验证项目是否实现了预期的功能，如感应灯在环境光线暗且有人靠近时亮起，人离开后熄灭等。系统调试：对于测试中发现的问题，学生进行系统调试，包括硬件检测和程序调试，优化项目设计，提高项目的稳定性和可靠性。（五）项目展示与成果评价项目展示：学生将完成的项目作品进行展示，包括项目设计思路、硬件搭建过程、程序设计实现、功能测试与调试等，分享项目制作的经验和收获。成果评价：教师根据项目的创新性、实用性、解决问题的效果等方面，对学生的项目成果进行评价，鼓励学生发挥创新思维，不断提升项目制作水平。（六）拓展应用与反思总结拓展应用：鼓励学生将开源硬件项目应用到实际生活中，如制作智能家居控制系统、智能交通信号灯等，拓展项目的应用范围和价值。反思总结：学生对整个项目实施过程进行反思总结，分析项目成功的经验和不足之处，提出改进建议，为今后的项目制作积累经验。通过以上教学思路的实施，学生将能够全面掌握开源硬件项目设计的方法与技能，提升信息素养、计算思维、数字化学习与创新能力以及信息社会责任，为未来的学习和职业发展打下坚实的基础。九、学业评价（一）教学目标根据《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合粤教版高中信息技术选择性必修6《开源硬件项目设计》中“第三章开源硬件项目的制作”的教学内容，特别是“基于开源硬件的感应灯制作”项目范例，本章节的教学目标设定如下：信息意识：学生能够根据实际问题需求，自觉、主动地选择开源硬件和相关工具进行项目设计，具备对信息价值的判断力和敏感度。计算思维：在信息活动中，学生能够采用计算机科学领域的思想方法，通过抽象、建模和合理组织数据，设计并实现基于开源硬件的项目解决方案。数字化学习与创新：学生能够适应数字化学习环境，掌握数字化学习工具与资源的应用，创造性地解决问题，完成基于开源硬件的项目作品设计与制作。信息社会责任：学生在项目设计与制作过程中，能够遵守信息法律法规，理解并践行信息安全和知识产权保护的重要性，具备积极的学习态度和负责的行动能力。（二）学习目标信息意识：能够识别并分析问题情境中的信息需求，选择合适的开源硬件和相关工具进行项目设计。具备对开源硬件项目设计中信息价值的判断力，能够评估不同解决方案的优劣。计算思维：能够将实际问题抽象化，用形式化的方法表述问题，设计基于开源硬件的项目解决方案。掌握利用开源硬件进行项目设计的基本流程，包括硬件搭建、程序设计和功能测试等。能够运用编程工具实现项目作品的各项功能模块，并对其进行优化。数字化学习与创新：能够适应数字化学习环境，掌握数字化学习工具与资源的应用，如计算机辅助设计工具、图形化编程工具等。在项目设计与制作过程中，能够创造性地解决问题，提出创新性的设计方案。能够利用开源硬件和相关工具完成项目作品的设计与制作，展示学习成果。信息社会责任：在项目设计与制作过程中，能够遵守信息法律法规，尊重知识产权，不侵犯他人的合法权益。理解并践行信息安全的重要性，在项目作品中采取适当的安全防护措施。具备积极的学习态度和负责的行动能力，能够与他人合作完成项目作品，共享学习成果。（三）评价目标信息意识：评价指标：学生能否准确识别问题情境中的信息需求，选择合适的开源硬件和相关工具进行项目设计；能否对开源硬件项目设计中的信息价值进行合理判断。评价方法：通过观察学生在项目设计过程中的表现，检查其项目设计方案和所选硬件工具的合理性；通过讨论和问答，评估学生对信息价值的判断力。计算思维：评价指标：学生能否将实际问题抽象化，用形式化的方法表述问题；能否设计基于开源硬件的项目解决方案，并掌握项目设计的基本流程；能否运用编程工具实现项目作品的各项功能模块，并对其进行优化。评价方法：通过审查学生的项目设计方案和程序代码，评估其抽象化、形式化表述问题和设计解决方案的能力；通过观察学生在项目制作过程中的表现，评估其掌握项目设计基本流程的程度；通过测试项目作品的功能，评估学生编程实现和优化功能模块的能力。数字化学习与创新：评价指标：学生能否适应数字化学习环境，掌握数字化学习工具与资源的应用；能否在项目设计与制作过程中创造性地解决问题，提出创新性的设计方案；能否利用开源硬件和相关工具完成项目作品的设计与制作，并展示学习成果。评价方法：通过观察学生在数字化学习环境中的表现，评估其适应能力和工具掌握情况；通过审查学生的项目设计方案和制作过程，评估其创新性和问题解决能力；通过展示和评价学生的项目作品，评估其学习成果和创新能力。信息社会责任：评价指标：学生能否在项目设计与制作过程中遵守信息法律法规，尊重知识产权；能否理解并践行信息安全的重要性，采取适当的安全防护措施；能否具备积极的学习态度和负责的行动能力，与他人合作完成项目作品并共享学习成果。评价方法：通过检查学生的项目设计方案和制作过程，评估其遵守信息法律法规和尊重知识产权的情况；通过讨论和问答，评估学生对信息安全和知识产权保护的理解程度；通过观察学生在团队合作中的表现和学习成果的共享情况，评估其学习态度和负责行动能力。（四）学业评价方案1.评价内容与标准1.1信息意识评价内容：学生识别和分析问题情境中的信息需求，选择合适的开源硬件和相关工具进行项目设计的能力。评价标准：能够准确识别问题情境中的信息需求（优/良/中/差）。能够选择合适的开源硬件和相关工具进行项目设计（优/良/中/差）。能够对开源硬件项目设计中的信息价值进行合理判断（优/良/中/差）。1.2计算思维评价内容：学生将实际问题抽象化、形式化表述问题，设计基于开源硬件的项目解决方案，并运用编程工具实现项目作品各项功能模块的能力。评价标准：能够将实际问题抽象化，用形式化的方法表述问题（优/良/中/差）。能够设计基于开源硬件的项目解决方案，并掌握项目设计的基本流程（优/良/中/差）。能够运用编程工具实现项目作品的各项功能模块，并对其进行优化（优/良/中/差）。1.3数字化学习与创新评价内容：学生适应数字化学习环境，掌握数字化学习工具与资源的应用，创造性地解决问题，提出创新性的设计方案，并利用开源硬件和相关工具完成项目作品设计与制作的能力。评价标准：能够适应数字化学习环境，掌握数字化学习工具与资源的应用（优/良/中/差）。能够在项目设计与制作过程中创造性地解决问题，提出创新性的设计方案（优/良/中/差）。能够利用开源硬件和相关工具完成项目作品的设计与制作，并展示学习成果（优/良/中/差）。1.4信息社会责任评价内容：学生在项目设计与制作过程中遵守信息法律法规，尊重知识产权，理解并践行信息安全的重要性，采取适当的安全防护措施，以及具备积极的学习态度和负责的行动能力，与他人合作完成项目作品并共享学习成果的能力。评价标准：能够在项目设计与制作过程中遵守信息法律法规，尊重知识产权（优/良/中/差）。能够理解并践行信息安全的重要性，采取适当的安全防护措施（优/良/中/差）。具备积极的学习态度和负责的行动能力，能够与他人合作完成项目作品并共享学习成果（优/良/中/差）。2.评价方法2.1观察法通过观察学生在项目设计、制作和展示过程中的表现，评估其信息意识、计算思维、数字化学习与创新以及信息社会责任等方面的能力。2.2作品评价法通过审查学生的项目设计方案、程序代码和项目作品，评估其抽象化、形式化表述问题、设计解决方案、编程实现和优化功能模块的能力，以及项目作品的创新性和实用性。2.3讨论与问答法通过讨论和问答的方式，评估学生对信息价值的判断力、对信息安全和知识产权保护的理解程度，以及学习态度和负责行动能力。2.4团队合作评价法通过观察学生在团队合作中的表现，评估其合作能力、沟通能力和共享学习成果的意识。3.评价实施3.1准备阶段明确评价目标和标准，设计评价方案和工具。组织学生进行项目设计与制作的培训，明确任务要求和评价标准。3.2实施阶段在项目设计与制作过程中，采用观察法、作品评价法、讨论与问答法等方法，及时记录学生的表现和成果。鼓励学生进行自我评价和互评，促进自我反思和相互学习。3.3总结阶段对学生的项目作品进行展示和评价，根据评价标准给出综合成绩。组织学生进行总结和反思，提出改进意见和建议。将评价结果及时反馈给学生和家长，为学生的学习和发展提供指导。十、大单元实施思路及教学结构图1.大单元实施思路本大单元的实施思路旨在通过“基于开源硬件的感应灯制作”项目，让学生体验开源硬件项目从设计、搭建、编程到测试与运行的完整过程，培养学生的信息技术学科核心素养。具体实施思路如下：（1）项目引入与情境设置通过情境设置引入项目主题，让学生了解感应灯在实际生活中的应用，激发学习兴趣和探究欲望。例如，通过展示一些智能感应灯的应用场景，如楼道感应灯、卫生间感应灯等，引导学生思考这些感应灯的工作原理和制作方法。（2）硬件搭建与程序设计在硬件搭建阶段，学生将根据设计方案选择合适的开源硬件和元器件，并按照步骤进行硬件搭建。此过程中，学生将学习硬件连接、电路搭建等基本技能，并了解硬件搭建的安全防护知识。在程序设计阶段，学生将使用图形化编程工具和文本代码编程工具进行程序设计，实现感应灯的功能。通过这一过程，学生将体验编程解决问题的乐趣，培养计算思维。（3）功能测试与系统调试完成硬件搭建和程序设计后，学生将对感应灯进行功能测试，检查各项功能是否实现。如果出现问题，学生将进行系统调试，包括硬件检测和程序调试，直到问题解决。这一过程将培养学生的问题解决能力和耐心细致的工作态度。（4）项目展示与成果评价学生将展示自己的项目成果，并进行成果评价。评价内容包括项目的创新性、实用性、解决问题的效果等。通过展示和评价，学生可以相互学习、借鉴经验，提高信息素养和创新能力。2.教学目标设定根据《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合本大单元的教学内容，设定以下教学目标：（一）信息意识学生能够敏锐感知到信息技术在日常生活中的应用，认识到开源硬件项目制作的价值和意义。学生能够根据解决问题的需要，自觉、主动地收集和处理与开源硬件项目制作相关的信息。（二）计算思维学生能够运用计算机科学领域的思想方法，对感应灯项目进行问题分解、抽象特征、建立结构模型。学生能够通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法设计感应灯项目的解决方案。（三）数字化学习与创新学生能够适应数字化学习环境，利用数字化学习资源和工具进行感应灯项目的自主学习和协作学习。学生能够运用所学知识，创造性地解决感应灯项目制作过程中遇到的问题，形成创新性的解决方案。（四）信息社会责任学生能够遵守信息法律法规和伦理道德准则，在开源硬件项目制作过程中注重知识产权保护。学生能够关注信息技术发展对环境和人文问题的影响，积极承担信息社会责任。3.教学结构图基于开源硬件的感应灯制作├──1.项目引入与情境设置│├──1.1感应灯应用场景展示│├──1.2项目主题介绍│└──1.3学习目标说明├──2.硬件搭建│├──2.1硬件搭建的器材││├──2.1.1LED││├──2.1.2电阻││├──2.1.3面包板││├──2.1.4杜邦线││└──2.1.5电源│├──2.2硬件搭建的步骤││├──2.2.1准备器材││├──2.2.2开始搭建││└──2.2.3通电试验│└──2.3硬件搭建的安全防护├──3.程序设计│├──3.1用图形化编程工具编程││├──3.1.1测试感光数据的阈值││├──3.1.2编写实现功能模块的程序││└──3.1.3编程体验与优化│└──3.2用文本代码编程工具编程│├──3.2.1ArduinoIDE程序的基本组成│├──3.2.2程序结构│├──3.2.3感应灯项目程序代码│└──3.2.4编程实践与调试├──4.功能测试与系统调试│├──4.1项目作品的功能测试│├──4.2项目作品的系统调试││├──4.2.1硬件检测││├──4.2.2程序调试││└──4.2.3联合调试│└──4.3项目作品的运行├──5.项目展示与成果评价│├──5.1项目成果展示│├──5.2成果评价与交流│└──5.3反思与改进└──附录├──附录1：相关学习资源链接├──附录2：项目活动评价表└──附录3：项目学习记录表4.具体教学实施步骤第一步：项目引入与情境设置（1课时）情境设置：展示智能感应灯的应用场景，如楼道感应灯、卫生间感应灯等，引导学生思考这些感应灯的工作原理和制作方法。项目主题介绍：介绍本单元的项目主题——“基于开源硬件的感应灯制作”，说明项目的意义和价值。学习目标说明：明确本单元的学习目标，包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任等方面的要求。第二步：硬件搭建（2课时）硬件搭建的器材：介绍LED、电阻、面包板、杜邦线、电源等硬件器材的功能和使用方法。学生根据设计方案选择合适的硬件器材。硬件搭建的步骤：准备器材：学生将所需的元器件和搭建工具放置在工作桌上。开始搭建：学生按照步骤进行硬件搭建，包括连接光敏电阻、电阻、LED等元器件，以及连接Arduino开发板。通电试验：学生将USB线连接到计算机和Arduino开发板，进行通电试验，检查硬件连接是否正确。硬件搭建的安全防护：强调硬件搭建过程中的安全防护知识，如防止短路、注意工具摆放、遵守操作规程等。第三步：程序设计（2课时）用图形化编程工具编程：测试感光数据的阈值：学生使用串口监视器测试感光数据的变化，确定感光数据的阈值。编写实现功能模块的程序：学生根据感光数据的阈值和人体红外感应传感器的信号，编写实现感应灯功能的程序。编程体验与优化：学生运行程序，观察感应灯的工作效果，并进行必要的优化和调整。用文本代码编程工具编程：介绍ArduinoIDE程序的基本组成和程序结构。学生编写感应灯项目的程序代码，包括设置函数和循环函数等。编程实践与调试：学生将程序代码上传到Arduino开发板，进行运行和调试，直到实现预期功能。第四步：功能测试与系统调试（2课时）项目作品的功能测试：学生按照功能测试表对感应灯进行功能测试，检查各项功能是否实现。项目作品的系统调试：硬件检测：学生检查硬件连接是否正确，元器件是否损坏等。程序调试：学生检查程序代码是否存在错误，逻辑是否正确等。联合调试：学生进行硬件和程序的联合调试，直到问题解决。项目作品的运行：学生在真实环境中运行感应灯，观察其工作效果，并进行必要的调整和优化。第五步：项目展示与成果评价（1课时）项目成果展示：学生展示自己的项目成果，包括硬件搭建、程序设计、功能测试等方面的内容。成果评价与交流：学生之间进行成果评价和交流，分享经验和教训，相互学习和借鉴。反思与改进：学生根据评价结果和他人建议进行反思和改进，提出进一步的优化方案。通过以上教学实施步骤，学生将全面体验开源硬件项目从设计、搭建、编程到测试与运行的完整过程，培养信息技术学科核心素养，提高信息素养和创新能力。十一、大情境、大任务创设一、大情境设定在信息技术高速发展的今天，开源硬件已经成为创新实践的重要工具，广泛应用于教育、科研、工业等多个领域。为了提升学生的信息技术学科核心素养，特别是信息意识、计算思维、数字化学习与创新以及信息社会责任，我们设计了一个基于开源硬件的项目——智能校园灯光系统。这个项目将围绕校园灯光控制的智能化升级展开，通过制作基于开源硬件的感应灯，实现校园灯光的自动控制和节能环保目标。情境背景随着智能校园建设的推进，传统的灯光控制系统已经无法满足现代校园的需求。传统的灯光系统存在能耗高、管理不便等问题，而基于开源硬件的智能灯光系统则能够实现灯光的自动感应控制，根据环境光线和人员活动情况自动调节灯光亮度，从而达到节能降耗的目的。智能灯光系统还可以通过网络进行远程监控和管理，提高管理效率。情境目标信息意识：学生能够敏锐感知到信息技术在日常生活中的应用，认识到开源硬件项目制作的价值和意义。在项目实践中，学生能够主动收集和处理与开源硬件项目制作相关的信息，提高信息敏感度和信息价值判断力。计算思维：学生通过项目实践，能够运用计算机科学领域的思想方法，对智能灯光系统项目进行问题分解、抽象特征、建立结构模型。在项目设计和实施过程中，学生能够判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法设计解决方案。数字化学习与创新：学生能够适应数字化学习环境，利用数字化学习资源和工具进行智能灯光系统项目的自主学习和协作学习。在项目实践中，学生能够创造性地解决问题，形成创新性的解决方案，提升数字化学习与创新能力。信息社会责任：学生能够遵守信息法律法规和伦理道德准则，在开源硬件项目制作过程中注重知识产权保护。学生能够关注信息技术发展对环境和人文问题的影响，积极承担信息社会责任。二、大任务创设任务一：项目需求分析与规划教学目标信息意识：学生能够了解智能校园灯光系统的实际需求，认识到开源硬件在项目中的应用价值。计算思维：学生能够运用抽象思维和建模方法，对智能灯光系统进行初步规划和设计。活动内容情境导入：教师展示智能校园灯光系统的应用场景和优势，引导学生思考如何通过开源硬件实现这一系统。需求分析：学生分组讨论智能校园灯光系统的需求，包括光线感应、人体感应、远程控制等功能需求。项目规划：学生利用思维导图工具制定项目学习规划，明确项目目标、任务分工和时间安排。教学提示教师应引导学生关注智能校园灯光系统的实际应用场景，激发学生的学习兴趣和探究欲望。学生在需求分析阶段应充分考虑项目的可行性和实用性，确保项目目标的合理性和明确性。任务二：项目作品的硬件搭建教学目标信息意识：学生能够了解开源硬件的基本知识和使用方法，认识到硬件搭建在项目中的重要性。计算思维：学生能够根据设计方案选择合适的开源硬件和元器件，进行硬件搭建和连接。数字化学习与创新：学生能够利用数字化学习资源和工具进行硬件搭建的实践操作，提升动手能力和创新能力。活动内容硬件准备：学生根据设计方案准备所需的开源硬件和元器件，包括Arduino开发板、光敏电阻、人体红外感应传感器、LED灯、电阻、面包板、杜邦线等。硬件搭建：学生按照硬件搭建的步骤进行实践操作，包括连接光敏电阻、电阻、LED灯等元器件，以及连接Arduino开发板。安全防护：学生在硬件搭建过程中应严格遵守安全操作规程，防止短路、触电等安全事故的发生。教学提示教师应提供详细的硬件搭建步骤和示例图，帮助学生快速掌握硬件搭建的方法。学生在硬件搭建过程中应注重细节和规范性，确保硬件连接的正确性和稳定性。任务三：项目作品的程序设计教学目标计算思维：学生能够运用编程工具实现智能灯光系统的功能模块，包括光线感应控制、人体感应控制等。数字化学习与创新：学生能够利用数字化学习资源和工具进行程序设计的实践操作，提升编程能力和创新能力。活动内容图形化编程：学生使用Mixly等图形化编程工具进行程序设计，实现光线感应控制和人体感应控制等功能。测试感光数据的阈值：学生通过串口监视器测试感光数据的变化，确定感光数据的阈值。编写实现功能模块的程序：学生根据感光数据的阈值和人体红外感应传感器的信号，编写实现智能灯光系统功能的程序。编程体验与优化：学生运行程序，观察智能灯光系统的工作效果，并进行必要的优化和调整。文本代码编程：学生使用ArduinoIDE等文本代码编程工具进行程序设计，进一步巩固和提升编程能力。介绍ArduinoIDE程序的基本组成和程序结构。学生编写智能灯光系统的程序代码，包括设置函数和循环函数等。编程实践与调试：学生将程序代码上传到Arduino开发板，进行运行和调试，直到实现预期功能。教学提示教师应提供详细的编程步骤和示例代码，帮助学生快速掌握编程的方法。学生在编程过程中应注重代码的可读性和规范性，确保程序的正确性和稳定性。任务四：项目作品的功能测试与系统调试教学目标计算思维：学生能够通过功能测试和系统调试，发现并解决智能灯光系统存在的问题，提升问题解决能力。数字化学习与创新：学生能够利用数字化学习资源和工具进行功能测试和系统调试的实践操作，提升实践能力和创新能力。活动内容功能测试：学生按照功能测试表对智能灯光系统进行功能测试，检查各项功能是否实现。测试光线感应控制功能：学生遮挡射入光敏电阻的光线，观察LED灯的亮灭情况。测试人体感应控制功能：学生靠近或离开人体红外感应传感器，观察LED灯的亮灭情况。系统调试：学生根据功能测试的结果进行系统调试，包括硬件检测和程序调试。硬件检测：学生检查硬件连接是否正确，元器件是否损坏等。程序调试：学生检查程序代码是否存在错误，逻辑是否正确等。联合调试：学生进行硬件和程序的联合调试，直到问题解决。教学提示教师应提供详细的功能测试表和系统调试步骤，帮助学生快速掌握测试和调试的方法。学生在测试和调试过程中应注重细节和规范性，确保测试和调试结果的准确性和可靠性。任务五：项目展示与成果评价教学目标信息意识：学生能够认识到项目成果的价值和意义，愿意与他人分享经验和教训。信息社会责任：学生能够在项目展示和成果评价中遵守信息法律法规和伦理道德准则，注重知识产权保护。数字化学习与创新：学生能够利用数字化学习资源和工具进行项目展示和成果评价的实践操作，提升表达能力和创新能力。活动内容项目展示：学生展示自己的智能灯光系统项目成果，包括硬件搭建、程序设计、功能测试等方面的内容。演示智能灯光系统的工作效果。分享项目制作过程中的经验和教训。成果评价：学生之间进行成果评价和交流，分享经验和教训，相互学习和借鉴。评价项目的创新性、实用性、解决问题的效果等。提出改进意见和建议。反思与改进：学生根据评价结果和他人建议进行反思和改进，提出进一步的优化方案。教学提示教师应提供详细的评价标准和评价表，帮助学生快速掌握评价的方法。学生在评价和反思过程中应注重客观性和建设性，确保评价结果的准确性和有效性。通过以上大情境和大任务的创设，学生将全面体验开源硬件项目从需求分析、硬件搭建、程序设计到功能测试与运行的完整过程，不仅能够提升信息技术学科核心素养，还能够培养创新精神和实践能力，为未来的学习和工作打下坚实的基础。十二、单元学历案（一）单元主题与课时单元主题：基于开源硬件的感应灯制作课时设计：项目引入与情境设置（1课时）情境设置：展示智能感应灯的应用场景，如楼道感应灯、卫生间感应灯等，引导学生思考这些感应灯的工作原理和制作方法。项目主题介绍：介绍本单元的项目主题——“基于开源硬件的感应灯制作”，说明项目的意义和价值。学习目标说明：明确本单元的学习目标，包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任等方面的要求。硬件搭建（2课时）硬件搭建的器材：介绍LED、电阻、面包板、杜邦线、电源等硬件器材的功能和使用方法。硬件搭建的步骤：学生根据设计方案选择合适的硬件器材，并按照步骤进行硬件搭建，包括连接光敏电阻、电阻、LED等元器件，以及连接Arduino开发板。硬件搭建的安全防护：强调硬件搭建过程中的安全防护知识，如防止短路、注意工具摆放、遵守操作规程等。程序设计（2课时）用图形化编程工具编程：学生使用图形化编程工具（如Mixly）测试感光数据的阈值，编写实现功能模块的程序，并进行编程体验与优化。用文本代码编程工具编程：介绍ArduinoIDE程序的基本组成和程序结构，学生编写感应灯项目的程序代码，包括设置函数和循环函数等，并进行编程实践与调试。功能测试与系统调试（2课时）项目作品的功能测试：学生按照功能测试表对感应灯进行功能测试，检查各项功能是否实现。项目作品的系统调试：包括硬件检测、程序调试和联合调试，学生检查硬件连接是否正确，程序代码是否存在错误，并进行必要的调整和优化。项目作品的运行：学生在真实环境中运行感应灯，观察其工作效果，并进行必要的调整和优化。项目展示与成果评价（1课时）项目成果展示：学生展示自己的项目成果，包括硬件搭建、程序设计、功能测试等方面的内容。成果评价与交流：学生之间进行成果评价和交流，分享经验和教训，相互学习和借鉴。反思与改进：学生根据评价结果和他人建议进行反思和改进，提出进一步的优化方案。（二）学习目标根据《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合本单元的教学内容，设定以下学习目标：（一）信息意识学生能够敏锐感知到信息技术在日常生活中的应用，认识到开源硬件项目制作的价值和意义。学生能够根据解决问题的需要，自觉、主动地收集和处理与开源硬件项目制作相关的信息。（二）计算思维学生能够运用计算机科学领域的思想方法，对感应灯项目进行问题分解、抽象特征、建立结构模型。学生能够通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法设计感应灯项目的解决方案。（三）数字化学习与创新学生能够适应数字化学习环境，利用数字化学习资源和工具进行感应灯项目的自主学习和协作学习。学生能够运用所学知识，创造性地解决感应灯项目制作过程中遇到的问题，形成创新性的解决方案。（四）信息社会责任学生能够遵守信息法律法规和伦理道德准则，在开源硬件项目制作过程中注重知识产权保护。学生能够关注信息技术发展对环境和人文问题的影响，积极承担信息社会责任。（三）评价任务过程性评价在硬件搭建过程中，观察学生是否能正确选择和使用硬件器材，是否能按照步骤进行硬件搭建，以及是否注意安全防护。在程序设计过程中，观察学生是否能正确使用图形化编程工具和文本代码编程工具，是否能编写实现功能模块的程序，并进行调试和优化。在功能测试与系统调试过程中，观察学生是否能按照功能测试表进行测试，是否能进行系统调试，并解决问题。成果性评价项目成果展示：评价学生展示的项目成果是否完整、创新、实用，是否能有效解决问题。成果评价与交流：评价学生在成果评价与交流环节中的表现，是否能积极参与讨论，分享经验和教训，以及是否能提出有建设性的意见和建议。反思与改进：评价学生的反思与改进报告，是否能针对评价结果和他人建议进行反思，提出合理的改进方案。（四）学习过程1.项目引入与情境设置教师活动：展示智能感应灯的应用场景，如楼道感应灯、卫生间感应灯等，引导学生思考这些感应灯的工作原理和制作方法。介绍本单元的项目主题——“基于开源硬件的感应灯制作”，说明项目的意义和价值。明确本单元的学习目标。学生活动：观看展示，思考感应灯的工作原理和制作方法。听取项目主题介绍，明确学习目标和要求。2.硬件搭建教师活动：介绍LED、电阻、面包板、杜邦线、电源等硬件器材的功能和使用方法。演示硬件搭建的步骤，包括连接光敏电阻、电阻、LED等元器件，以及连接Arduino开发板。强调硬件搭建过程中的安全防护知识。学生活动：听取硬件器材的介绍和使用方法，观察教师的演示。根据设计方案选择合适的硬件器材，并按照步骤进行硬件搭建。注意安全防护知识，确保搭建过程的安全。3.程序设计教师活动：介绍图形化编程工具（如Mixly）的使用方法和编程流程，演示如何测试感光数据的阈值，编写实现功能模块的程序。介绍ArduinoIDE程序的基本组成和程序结构，演示如何编写感应灯项目的程序代码，包括设置函数和循环函数等。学生活动：听取图形化编程工具和ArduinoIDE程序的介绍，观察教师的演示。使用图形化编程工具测试感光数据的阈值，编写实现功能模块的程序，并进行编程体验与优化。学习ArduinoIDE程序的基本组成和程序结构，编写感应灯项目的程序代码，并进行编程实践与调试。4.功能测试与系统调试教师活动：介绍功能测试表的使用方法，演示如何进行功能测试和系统调试。强调测试过程中需要注意的问题和调试方法。学生活动：按照功能测试表对感应灯进行功能测试，检查各项功能是否实现。根据测试结果进行系统调试，包括硬件检测和程序调试。在调试过程中注意问题分析和解决方法的应用。5.项目展示与成果评价教师活动：组织学生进行项目成果展示，引导学生进行评价和交流。总结本单元的学习内容和成果，提出进一步的学习建议和要求。学生活动：展示自己的项目成果，包括硬件搭建、程序设计、功能测试等方面的内容。参与成果评价和交流，分享经验和教训，相互学习和借鉴。根据评价结果和他人建议进行反思和改进，提出进一步的优化方案。（五）作业与检测作业：完成硬件搭建的实物图和步骤说明。编写感应灯项目的程序代码，并上传至Arduino开发板进行测试。填写功能测试表，记录测试过程和结果。撰写项目成果报告，包括项目选题、硬件搭建、程序设计、功能测试、系统调试、成果展示等方面的内容。检测：检查学生的硬件搭建实物图和步骤说明是否完整、准确。测试学生编写的感应灯项目程序代码是否能正确实现功能。查看学生的功能测试表，评估测试过程和结果的合理性。审阅学生的项目成果报告，评价报告的完整性和创新性。（六）学后反思在本次基于开源硬件的感应灯制作单元学习中，我深刻体会到了信息技术在日常生活中的应用价值和意义。通过硬件搭建、程序设计、功能测试与系统调试等环节的实践，我不仅掌握了开源硬件项目制作的基本流程和方法，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。在硬件搭建过程中，我学会了正确选择和使用硬件器材，按照步骤进行搭建，并注意安全防护知识。在程序设计过程中，我掌握了图形化编程工具和文本代码编程工具的使用方法，能够编写实现功能模块的程序，并进行调试和优化。在功能测试与系统调试过程中，我学会了如何根据功能测试表进行测试，如何进行系统调试，并解决问题。我也认识到了自己在信息技术知识和技能方面的不足，需要进一步加强学习和实践。例如，在硬件搭建过程中，我有时会出现连接错误或遗漏元器件的情况；在程序设计过程中，我对某些算法的理解和应用还不够熟练。针对这些问题，我将通过自主学习和协作学习等方式，不断提高自己的信息技术水平和实践能力。本次单元学习让我受益匪浅，不仅增强了我的信息技术素养，还激发了我对信息技术领域的兴趣和热情。我将继续努力学习和探索，为未来的学习和生活打下坚实的基础。十三、学科实践与跨学科学习设计一、教学目标通过本章节的学科实践与跨学科学习，旨在培养学生的信息技术学科核心素养，具体涵盖信息意识、计算思维、数字化学习与创新以及信息社会责任四个方面。学生将通过实际动手操作，体验开源硬件项目的开发流程，从硬件搭建、程序设计到功能测试与运行，全面提升信息技术应用能力和创新思维。二、学习目标（一）信息意识感知信息技术应用：学生能够敏锐感知到信息技术在日常生活中的应用，特别是在开源硬件项目中的价值。信息收集与处理：学生能够根据解决问题的需要，自觉、主动地收集和处理与开源硬件项目制作相关的信息。信息评估与利用：学生能够评估所收集信息的可靠性和准确性，合理利用信息解决项目中的实际问题。（二）计算思维问题分解与抽象：学生能够运用计算机科学领域的思想方法，对开源硬件项目进行问题分解、抽象特征、建立结构模型。算法设计与实现：学生能够通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法设计开源硬件项目的解决方案，并实现其功能。系统优化与迭代：学生能够根据项目测试结果，对系统进行优化和迭代，提高项目的稳定性和效率。（三）数字化学习与创新适应数字化环境：学生能够适应数字化学习环境，利用数字化学习资源和工具进行开源硬件项目的自主学习和协作学习。创新思维培养：学生能够运用所学知识，创造性地解决开源硬件项目制作过程中遇到的问题，形成创新性的解决方案。数字化作品创作：学生能够利用数字化工具和技术，创作具有实际应用价值的开源硬件项目作品。（四）信息社会责任遵守法律法规：学生能够遵守信息法律法规和伦理道德准则，在开源硬件项目制作过程中注重知识产权保护。关注环境影响：学生能够关注信息技术发展对环境和人文问题的影响，积极承担信息社会责任。安全责任意识：学生能够具备信息安全意识，在开源硬件项目制作过程中注意硬件搭建和程序设计的安全性。三、作业目标设定（一）信息意识信息收集：学生需要收集至少三种不同类型的开源硬件项目案例，分析其应用场景和优缺点。信息整理：学生需将收集的信息进行整理，制作一份开源硬件项目案例分析报告，报告中需包含对信息的评估和利用。（二）计算思维算法设计：学生需设计一个基于开源硬件的简单项目，如智能温控风扇，并绘制项目流程图，明确问题分解、抽象特征和算法设计步骤。程序编写：学生需使用图形化编程工具或文本代码编程工具，编写实现项目功能的程序，并进行初步调试。（三）数字化学习与创新数字化资源利用：学生需利用数字化学习资源和工具，如在线教程、编程软件等，进行项目的自主学习和协作学习。创新解决方案：针对项目制作过程中遇到的问题，学生需提出至少两种创新性的解决方案，并说明其可行性和优势。（四）信息社会责任法律法规学习：学生需学习并了解与开源硬件项目相关的信息法律法规和伦理道德准则，撰写一份学习心得。安全责任实践：在硬件搭建和程序设计过程中，学生需严格遵守安全操作规程，确保项目的安全性，并撰写安全操作记录。四、学科实践与跨学科学习设计（一）学科实践设计项目引入活动设计：通过展示智能感应灯等开源硬件项目的应用场景，激发学生的兴趣和探究欲望。学习目标：明确本章的学习目标，包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任等方面的要求。硬件搭建活动设计：器材准备：学生根据设计方案选择合适的开源硬件和元器件，如LED、电阻、面包板、杜邦线等。搭建步骤：学生按照步骤进行硬件搭建，包括连接光敏电阻、电阻、LED等元器件，以及连接Arduino开发板。安全防护：强调硬件搭建过程中的安全防护知识，如防止短路、注意工具摆放、遵守操作规程等。学习目标：学生能够掌握硬件搭建的基本技能，了解常用元器件的功能和使用方法，具备安全防护意识。程序设计活动设计：图形化编程：学生使用Mixly等图形化编程工具，测试感光数据的阈值，编写实现功能模块的程序。文本代码编程：学生了解ArduinoIDE程序的基本组成和程序结构，编写感应灯项目的程序代码，并进行调试。学习目标：学生能够掌握图形化编程和文本代码编程的基本方法，能够根据项目需求设计并实现程序功能。功能测试与系统调试活动设计：功能测试：学生按照功能测试表对感应灯进行功能测试，检查各项功能是否实现。系统调试：包括硬件检测、程序调试和联合调试，学生需找出问题所在并进行解决。学习目标：学生能够掌握功能测试和系统调试的方法，能够根据测试结果优化项目设计。项目展示与成果评价活动设计：学生展示自己的项目成果，包括硬件搭建、程序设计、功能测试等方面的内容。进行成果评价与交流，分享经验和教训。学习目标：学生能够提升信息素养和创新能力，通过展示和评价相互学习、借鉴经验。（二）跨学科学习设计与物理学科的结合活动内容：在硬件搭建过程中，引入物理学科中的电路知识，如欧姆定律、串联并联电路等，帮助学生理解电路的工作原理。学习目标：学生能够运用物理学科知识解决硬件搭建过程中的实际问题，加深对物理知识的理解。与数学学科的结合活动内容：在程序设计过程中，引入数学学科中的算法思想，如排序算法、搜索算法等，帮助学生优化程序设计。学习目标：学生能够运用数学学科知识提高程序设计的效率，加深对算法思想的理解。与艺术学科的结合活动内容：在项目作品设计过程中，引入艺术学科中的美学原理，如色彩搭配、造型设计等，帮助学生提升作品的美观度。学习目标：学生能够运用艺术学科知识美化项目作品，提升审美能力和创新思维。与社会学科的结合活动内容：在项目展示与成果评价过程中，引入社会学科中的沟通技巧和团队合作知识，帮助学生提升展示效果和团队协作能力。学习目标：学生能够运用社会学科知识提高展示效果，增强团队合作意识和沟通能力。五、实施建议创设真实情境：通过展示实际应用场景，创设真实的学习情境，激发学生的学习兴趣和探究欲望。注重实践操作：通过动手实践，让学生亲身体验开源硬件项目的开发流程，提升信息技术应用能力和创新思维。鼓励跨学科学习：引导学生将信息技术与其他学科知识相结合，拓宽学习视野，提升综合素养。加强成果评价：通过展示和评价项目成果，让学生相互学习、借鉴经验，提升信息素养和创新能力。注重过程性评价，关注学生在项目制作过程中的表现和进步。十四、大单元作业设计一、教学目标根据《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合粤教版高中信息技术选择性必修6《开源硬件项目设计》的教学内容，设定以下教学目标：信息意识：学生能够敏锐感知到信息技术在日常生活中的应用，认识到开源硬件项目制作的价值和意义。学生能够根据解决问题的需要，自觉、主动地收集和处理与开源硬件项目制作相关的信息。计算思维：学生能够运用计算机科学领域的思想方法，对开源硬件项目进行问题分解、抽象特征、建立结构模型。学生能够通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法设计开源硬件项目的解决方案。数字化学习与创新：学生能够适应数字化学习环境，利用数字化学习资源和工具进行开源硬件项目的自主学习和协作学习。学生能够运用所学知识，创造性地解决开源硬件项目制作过程中遇到的问题，形成创新性的解决方案。信息社会责任：学生能够遵守信息法律法规和伦理道德准则，在开源硬件项目制作过程中注重知识产权保护。学生能够关注信息技术发展对环境和人文问题的影响，积极承担信息社会责任。二、作业目标设定信息意识：学生通过完成作业，能够主动收集和分析与开源硬件项目制作相关的资料，提升对信息技术在日常生活中的应用价值的认识。学生能够识别并筛选有用的信息，用于支持开源硬件项目的设计和制作。计算思维：学生通过完成作业，能够运用计算思维对开源硬件项目进行问题分解，明确项目需求和目标。学生能够设计合理的算法和解决方案，解决开源硬件项目制作过程中的具体问题。数字化学习与创新：学生通过完成作业，能够利用数字化学习资源和工具进行自主学习和协作学习，提升数字化学习和创新能力。学生能够运用创新思维，提出并实现开源硬件项目的改进和优化方案。信息社会责任：学生通过完成作业，能够了解并遵守信息法律法规和伦理道德准则，注重知识产权保护。学生能够关注开源硬件项目制作过程中的环境影响和人文问题，积极承担信息社会责任。三、作业内容设计1.作业一：项目规划与资料收集（1课时）作业要求：学生以3-6人组成一个小组，选择一个感兴趣的开源硬件项目主题（如基于开源硬件的语音控制灯、智能小车等）。利用思维导图工具，制订项目学习规划，包括项目目标、任务分解、时间安排等。收集与项目主题相关的资料，包括硬件器材、编程工具、设计案例等，并整理成项目资料包。作业目标：提升学生的信息意识，培养主动收集和处理信息的能力。培养学生的计算思维，通过问题分解和任务规划，明确项目需求和目标。评价标准：项目学习规划是否合理、清晰。收集的资料是否全面、有用。小组协作是否顺畅、有效。2.作业二：硬件搭建与调试（2课时）作业要求：根据项目规划，选择合适的硬件器材，并按照步骤进行硬件搭建。在硬件搭建过程中，注意安全防护，避免短路、触电等危险。完成硬件搭建后，进行功能测试，检查各项功能是否实现，并进行必要的调试。作业目标：培养学生的动手实践能力和硬件搭建技能。提升学生的问题解决能力和耐心细致的工作态度。评价标准：硬件搭建是否规范、正确。功能测试是否全面、准确。调试过程是否细致、有效。3.作业三：程序设计与实现（2课时）作业要求：使用图形化编程工具（如Mixly）或文本代码编程工具（如ArduinoIDE），为开源硬件项目编写程序。根据项目需求，设计合理的算法和解决方案，实现项目的各项功能。进行程序调试，确保程序能够正确运行，实现预期功能。作业目标：培养学生的编程能力和计算思维。提升学生的问题解决能力和创新能力。评价标准：程序设计是否合理、有效。程序调试是否准确、高效。项目功能是否实现、稳定。4.作业四：项目展示与成果评价（1课时）作业要求：小组展示项目成果，包括硬件搭建、程序设计、功能测试等方面的内容。进行成果评价与交流，分享经验和教训，相互学习和借鉴。根据评价结果和他人建议进行反思和改进，提出进一步的优化方案。作业目标：提升学生的信息素养和创新能力。培养学生的表达能力和团队协作能力。评价标准：项目展示是否清晰、有条理。成果评价是否客观、公正。反思与改进是否深入、有效。四、作业实施与评价1.作业实施课前准备：教师提前布置作业任务，提供必要的资料和指导。课中实施：学生在课堂上完成作业，教师巡回指导，及时解答学生疑问。课后反馈：学生提交作业成果，教师进行评价和反馈，提出改进建议。2.作业评价评价原则：遵循公平、公正、客观的原则，注重过程性评价与总结性评价相结合。评价方式：采用自评、互评和教师评价相结合的方式，全面评价学生的作业成果和学习过程。评价内容：包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任等方面的表现。3.评价反馈教师及时向学生反馈作业评价结果，指出存在的问题和不足，提出改进建议。学生根据反馈意见进行反思和改进，不断提升自己的信息素养和创新能力。通过以上大单元作业设计，学生将全面体验开源硬件项目从规划、设计、搭建、编程到测试与运行的完整过程，培养信息技术学科核心素养，提高信息素养和创新能力。作业设计注重过程性评价与总结性评价相结合，全面评价学生的作业成果和学习过程，促进学生的全面发展。十五、“教-学-评”一致性课时设计一、课程基本信息教材版本：粤教版高中信息技术选择性必修6单元主题：第三章开源硬件项目的制作课时设计：基于开源硬件的感应灯制作二、教学目标设定（一）信息意识学生能够敏锐感知到信息技术在日常生活中的应用，特别是开源硬件项目制作的价值和意义。学生能够根据解决问题的需要，自觉、主动地收集和处理与开源硬件项目制作相关的信息。（二）计算思维学生能够运用计算机科学领域的思想方法，对感应灯项目进行问题分解、抽象特征、建立结构模型。学生能够通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法设计感应灯项目的解决方案。（三）数字化学习与创新学生能够适应数字化学习环境，利用数字化学习资源和工具进行感应灯项目的自主学习和协作学习。学生能够运用所学知识，创造性地解决感应灯项目制作过程中遇到的问题，形成创新性的解决方案。（四）信息社会责任学生能够遵守信息