第2章开源硬件项目剖析2.1设计工具与编程语言 -高中教学同步《信息技术人工-开源硬件项目设计》说课稿（人教-中图版2019）

第2章开源硬件项目剖析2.1设计工具与编程语言-高中教学同步《信息技术人工-开源硬件项目设计》(说课稿）（人教-中图版2019）科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）第2章开源硬件项目剖析2.1设计工具与编程语言-高中教学同步《信息技术人工-开源硬件项目设计》(说课稿）（人教-中图版2019）教学内容分析1.本节课的主要教学内容是《信息技术人工-开源硬件项目设计》第2章“开源硬件项目剖析”的第2.1节“设计工具与编程语言”。本节课将详细介绍开源硬件项目设计过程中常用的设计工具和编程语言，包括ArduinoIDE、Processing等，以及这些工具和语言在开源硬件项目中的应用。

2.教学内容与学生已有知识的联系：本节课的内容与学生在初中阶段学习的计算机编程基础和高中阶段的信息技术课程有密切关联。学生已经掌握了基本的编程概念和简单的编程语言，如Scratch等，为本节课的学习奠定了基础。此外，本节课所涉及的设计工具和编程语言，也是学生在进行开源硬件项目设计时必须掌握的知识。核心素养目标分析本节课的核心素养目标主要包括信息素养、创新思维和技术实践能力。通过学习开源硬件项目的设计工具与编程语言，学生将提升信息处理能力，能够熟练运用信息技术解决实际问题；培养创新思维，通过动手实践开源硬件项目，激发创造力，形成问题解决的新思路；增强技术实践能力，通过编程语言的深入学习，提高项目开发的实际操作技能，为将来的科技创新打下坚实基础。教学难点与重点1.教学重点

本节课的教学重点是：

-ArduinoIDE的使用方法：学生需要掌握如何下载、安装以及配置ArduinoIDE，这是进行开源硬件编程的基础。

-常用编程语言（如Arduino编程语言）的基本语法和结构：包括变量、控制结构（如if条件语句、for循环）、函数定义等，这些是编写程序的核心知识。

举例：

-在讲解ArduinoIDE的使用时，重点演示如何上传代码到开发板，强调注意事项，如选择正确的板型和端口。

-在教授编程语言基础时，通过编写简单的LED灯控制程序，让学生理解变量声明、控制结构和函数调用的实际应用。

2.教学难点

本节课的教学难点包括：

-对Arduino编程语言中复杂函数的理解和应用：如中断、串口通信等高级功能，这些内容对于初学者来说较为抽象。

-编程思维的形成：如何将实际问题转化为编程语言，以及如何调试程序，解决编程过程中遇到的问题。

举例：

-对于复杂函数的理解，可以通过分步讲解和实例演示，如通过一个简单的串口通信项目，让学生逐步理解串口通信的概念和实现方法。

-在编程思维的形成方面，可以设置一些简单的任务，如用Arduino控制舵机运动，让学生从设计思路到代码实现，逐步培养编程思维和问题解决能力。通过调试程序，让学生学会查找错误和解决问题。教学资源-硬件资源：Arduino开发板、LED灯、电阻、面包板、跳线、舵机等。

-软件资源：ArduinoIDE、Processing软件、编程教材及相关教程。

-课程平台：校园内网络教学平台，用于发布教学资料、作业和反馈。

-信息化资源：开源硬件项目案例、编程语言教程视频、在线编程练习平台。

-教学手段：多媒体教学、现场演示、分组讨论、项目实践。教学过程（一）导入新课

首先，我想请大家回顾一下我们在上一节课中学到的内容。上一节课我们主要学习了开源硬件的基本概念和特点，那么谁能告诉我，开源硬件最大的特点是什么？

（学生回答）

很好，开源硬件最大的特点就是它的开源性和可编程性。那么，如何对开源硬件进行编程呢？这就需要用到我们今天要学习的“设计工具与编程语言”。那么接下来，我们就开始今天的学习。

（二）自主学习

在开始讲解之前，我想请大家先进行一段自主学习。请大家阅读教材第2.1节的内容，了解ArduinoIDE的下载、安装和配置方法，以及Arduino编程语言的基本语法和结构。

（学生自主学习）

（三）课堂讲解

1.ArduinoIDE的使用

现在，请大家看我的屏幕。我将演示如何下载、安装和配置ArduinoIDE。请大家注意观看，并跟随我的步骤进行操作。

（教师演示ArduinoIDE的下载、安装和配置过程）

2.Arduino编程语言基础

（1）变量：在Arduino编程中，我们首先要了解变量的概念。变量是用来存储数据的容器。比如，我们可以定义一个变量用来存储LED灯的状态。

（教师演示变量定义和使用）

（2）控制结构：Arduino编程语言中有多种控制结构，包括条件语句和循环语句。比如，我们可以使用if条件语句来控制LED灯的亮灭。

（教师演示if条件语句的使用）

（3）函数：在Arduino编程中，函数是非常重要的。我们可以定义函数来实现特定的功能。比如，我们可以定义一个函数来控制LED灯的闪烁。

（教师演示函数的定义和使用）

（四）实例分析

1.分析需求：我们需要控制一个LED灯的亮灭，那么我们需要了解LED灯的工作原理和如何通过Arduino控制LED灯。

2.设计方案：根据需求，我们需要设计一个简单的电路，连接Arduino开发板和LED灯。然后编写程序，通过Arduino控制LED灯的亮灭。

3.编写代码：根据设计方案，我们需要编写一个简单的Arduino程序，实现LED灯的亮灭控制。

（教师引导学生编写代码）

4.上传代码：编写完代码后，我们需要将代码上传到Arduino开发板，观察LED灯的工作情况。

（教师演示上传代码过程）

5.调试与优化：在上传代码后，我们可能会遇到一些问题。这时，我们需要根据问题进行调试，优化代码。

（教师引导学生进行调试与优化）

（五）课堂小结

（六）课后作业

作为课后作业，我想请大家完成以下任务：

1.复习今天所学的Arduino编程语言的基本语法和结构。

2.编写一个Arduino程序，实现一个简单的流水灯效果。

3.将编写好的程序上传到Arduino开发板，观察流水灯效果。

下节课，我们将学习第2.2节“开源硬件项目实例分析”，请大家提前预习。

（七）课堂结束语

好了，同学们，今天的课就到这里。希望大家能够在课后认真完成作业，巩固今天所学的知识。下课！教学资源拓展1.拓展资源

-拓展阅读材料：《Arduino编程从入门到实践》、《开源硬件项目设计与应用》等书籍，这些书籍中包含了丰富的Arduino编程实例和开源硬件项目设计案例，能够帮助学生更深入地理解教材内容。

-视频教程：在YouTube、Bilibili等视频平台上，有许多Arduino编程和开源硬件项目设计的教程视频，学生可以通过观看这些视频来巩固课堂所学知识。

-在线社区：如Arduino官方论坛、StackOverflow等，这些社区聚集了大量的开源硬件爱好者和专业人士，学生可以在这里提问、交流和分享经验。

-实践项目：参与开源硬件项目实践，如智能家居系统、机器人制作等，通过实际操作来提升编程技能和项目设计能力。

2.拓展建议

-鼓励学生在课后阅读相关的书籍，特别是那些包含实际项目案例的书籍，这样可以帮助学生将理论知识与实际应用相结合。

-建议学生定期观看视频教程，特别是那些由经验丰富的开发者录制的教程，这些视频往往能够提供更加直观和易于理解的学习资源。

-建议学生积极参与在线社区的讨论，这不仅能够帮助他们解决学习中遇到的问题，还能拓宽视野，了解开源硬件项目的最新动态。

-鼓励学生参与开源硬件项目的实践，通过实际操作来提升技能。可以从小项目做起，逐步增加项目的复杂度，这样能够有效地提升学生的实践能力和创新思维。

-建议学生定期总结学习心得，记录在学习和实践过程中遇到的问题和解决方案，这有助于学生形成系统化的知识体系。

-鼓励学生之间的交流与合作，通过团队合作来完成一些开源硬件项目，这样不仅能够提高学生的团队协作能力，还能够促进知识的共享和传播。板书设计①教学重点知识点：

-ArduinoIDE的下载、安装与配置

-Arduino编程语言的基本语法（变量、控制结构、函数）

-开源硬件项目设计的基本流程（需求分析、设计方案、代码编写、上传调