川教版（2019）小学信息技术六年级上册2.1《开源硬件及软件》教学设计及反思

川教版（2019）小学信息技术六年级上册2.1《开源硬件及软件》教学设计及反思学校授课教师课时授课班级授课地点教具设计意图本节课旨在让学生了解开源硬件及软件的基本概念，通过实际操作体验开源硬件的搭建过程，培养学生动手实践能力和创新思维。教学内容与课本《开源硬件及软件》紧密关联，符合六年级学生的认知水平和学习需求。核心素养目标培养学生信息意识，提升信息素养，通过学习开源硬件及软件，使学生能够理解信息技术在生活中的应用，提高问题解决能力。增强学生的创新精神和实践能力，鼓励学生动手实践，体验科技创造的乐趣，激发学生对信息技术学习的兴趣。教学难点与重点1.教学重点，

①理解开源硬件的概念和特点，能够识别常见的开源硬件。

②掌握开源软件的基本使用方法，了解其与商业软件的区别。

②通过实际操作，学会使用开源硬件搭建简单的电子项目。

2.教学难点，

①理解开源硬件的编程原理，能够根据需求编写控制代码。

②解决实际操作中遇到的问题，如硬件连接错误、代码编写错误等。

②将开源硬件应用于实际问题解决，如设计一个简单的自动化设备。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有《开源硬件及软件》教材。

2.辅助材料：准备开源硬件及软件的图片、操作步骤图表和教学视频。

3.实验器材：准备Arduino开源硬件套件、连接线、电阻、LED灯等实验材料。

4.教室布置：设置分组讨论区，配备实验操作台，确保学生操作空间。教学流程1.导入新课

详细内容：

-利用多媒体展示一些常见的开源硬件产品图片，引导学生思考这些产品与日常生活有何关联。

-提问：同学们知道什么是开源硬件吗？它们有哪些特点？

-引入新课：“今天我们将一起学习开源硬件及软件，了解它们的基本概念和应用。”

2.新课讲授

详细内容：

-讲解开源硬件的定义、特点和发展历程。

-介绍几种常见的开源硬件，如Arduino、RaspberryPi等，并展示其基本结构和功能。

-解释开源软件的概念，比较开源软件与商业软件的异同。

用时：10分钟

3.新课讲授（续）

详细内容：

-讲解开源硬件的编程环境，如ArduinoIDE，并展示如何创建和上传简单的控制代码。

-通过实例分析，讲解如何利用开源硬件实现特定的功能，如控制LED灯亮灭。

-强调开源硬件在创新实践中的重要性，鼓励学生发挥创意，设计自己的小项目。

用时：15分钟

4.实践活动

详细内容：

-分组实验：学生分组，每组选择一个简单的开源硬件项目进行搭建和编程。

-指导学生连接硬件，编写控制代码，实现项目目标。

-鼓励学生在遇到问题时互相帮助，共同解决问题。

用时：15分钟

5.学生小组讨论

写3方面内容举例回答：

-学生讨论如何选择合适的开源硬件进行项目搭建。

举例回答：根据项目需求和功能，选择适合的硬件模块，如Arduino适合入门级项目，RaspberryPi适合复杂项目。

-学生讨论如何编写控制代码，实现硬件功能。

举例回答：通过学习ArduinoIDE的基本操作，编写简单的控制代码，如使用数字引脚控制LED灯。

-学生讨论如何改进和完善自己的项目。

举例回答：在项目完成后，可以尝试添加更多功能，如使用传感器收集数据，或者改进控制算法。

用时：10分钟

6.总结回顾

内容：

-总结本节课所学内容，强调开源硬件及软件的基本概念和应用。

-回顾重点：开源硬件的定义、特点、常见类型；开源软件的概念、与商业软件的异同；开源硬件的编程环境及实例。

-强调开源硬件在创新实践中的重要性，鼓励学生在日常生活中发现和利用开源资源。

用时：5分钟

总计用时：45分钟教学资源拓展1.拓展资源：

-开源硬件发展历史：介绍开源硬件的起源、发展历程以及重要里程碑事件，如Arduino的诞生。

-开源软件社区：介绍一些知名的开源软件社区，如GitHub、OpenSourceInitiative（OSI），让学生了解开源社区的运作模式。

-开源硬件项目案例：分享一些成功的开源硬件项目案例，如乐高Mindstorms、OpenSourceRoboticsFoundation（OSRF）的ROS机器人操作系统。

-3D打印技术在开源硬件中的应用：介绍3D打印技术在开源硬件设计中的优势和应用实例。

2.拓展建议：

-鼓励学生关注开源硬件的最新动态，通过阅读科技新闻、参加科技论坛等方式，拓宽视野。

-建议学生参与开源项目，如在GitHub上找到感兴趣的项目，学习如何贡献代码或报告bug。

-建议学生尝试使用开源软件进行编程实践，如使用ArduinoIDE进行硬件编程，学习电子电路知识。

-组织学生参观科技展览或机器人比赛，了解开源硬件在现实生活中的应用，激发学习兴趣。

-建议学生尝试自己设计开源硬件项目，如制作一个简单的温度传感器，将所学知识应用于实际中。

-鼓励学生参加开源硬件相关的培训课程，提高自己的技能水平。

-建议学生与同学合作，共同完成一个开源硬件项目，培养团队协作能力。

-建议学生撰写开源硬件项目报告，总结项目经验，提高写作和表达能力。

-建议学生关注开源硬件的伦理问题，如知识产权保护、开源许可证等，培养法律意识。

-建议学生参与开源硬件相关的公益活动，如为贫困地区提供开源硬件设备，回馈社会。教学反思与总结今天这节课，我觉得挺有收获的，但也存在一些需要改进的地方。

首先，我觉得在导入新课的时候，我选择了图片展示和提问的方式，这个方法挺有效的。孩子们对开源硬件和软件的概念有了初步的了解，而且他们对这些产品的兴趣也很高。但是，我注意到有些学生对于这些产品的具体应用还是有些模糊，所以在接下来的讲解中，我可能会更详细地介绍一些实际案例，让学生们对开源硬件和软件的应用有更直观的认识。

新课讲授部分，我尝试了将理论知识与实践操作相结合的方法。我发现，当孩子们亲手操作的时候，他们的学习积极性明显提高了。比如，在讲解Arduino编程时，我让学生们亲自动手编写控制LED灯的代码，这个过程中，他们遇到了很多问题，但是通过小组讨论和我的指导，他们最终都解决了。这个过程不仅让他们掌握了知识，还培养了他们的解决问题的能力。

在实践活动环节，我看到了学生们动手能力的提升。他们能够根据设计图连接电路，编写简单的程序，实现了预期的功能。但是，也有个别学生在操作过程中遇到了困难，这让我意识到，在今后的教学中，我需要更加细致地观察每个学生的学习情况，及时提供帮助。

在学生小组讨论环节，我发现学生们在交流中能够互相启发，共同进步。他们从不同的角度思考问题，提出了很多有创意的想法。例如，有学生提出了将开源硬件应用于智能家居的设计方案，这让我很受启发。但是，我也发现，有些学生在讨论中比较被动，不太愿意表达自己的观点，这可能是因为他们的自信心不足。所以，在今后的教学中，我会更加注重培养学生的表达能力和团队协作精神。

当然，也存在一些不足之处。比如，我在讲解一些复杂的概念时，可能没有用足够的时间让学生消化吸收，导致部分学生理解不够深入。此外，我在课堂管理上还有待加强，有些学生可能在课堂上的纪律性还有待提高。

针对这些问题，我提出以下改进措施和建议：

-在讲解复杂概念时，我会采用更直观的教学方法，如制作教学视频、使用教具等，帮助学生更好地理解。

-加强课堂纪律管理，通过制定明确的课堂规则，培养学生的自律意识。

-鼓励学生积极参与课堂讨论，提高他们的自信心和表达能力。

-定期组织学生进行实践操作，让他们将所学知识应用于实际项目中，提高实践能力。课后作业为了巩固学生对开源硬件及软件的理解，以下是一些课后作业题目，旨在帮助学生加深对课堂所学知识的掌握：

1.**简答题**：

-描述开源硬件与商业硬件的主要区别。

-解释开源软件的许可类型及其对软件开发的影响。

2.**案例分析题**：

-以Arduino为例，说明开源硬件在创意项目中的应用场景。

3.**编程实践题**：

-使用ArduinoIDE编写一个简单的程序，控制LED灯闪烁。

4.**设计题**：

-设计一个简单的开源硬件项目，如一个温度感应器，并说明其工作原理和预期功能。

5.**讨论题**：

-讨论开源硬件和软件在保护知识产权方面的挑战和解决方案。

**答案示例**：

1.**简答题**：

-开源硬件通常允许用户自由修改和分发硬件设计，而商业硬件则受到版权和专利保护。开源软件的代码是公开的，用户可以自由查看、修改和分发，而商业软件的源代码通常保密。

2.**案例分析题**：

-Arduino在创意项目中的应用场景包括：智能家居控制、机器人制作、交互艺术装置等。

3.**编程实践题**：

```cpp

//程序代码示例

voidsetup(){

pinMode(13,OUTPUT);//设置LED灯引脚为输出模式

}

voidloop(){

digitalWrite(13,HIGH);//打开LED灯

delay(1000);//等待1000毫秒

digitalWrite(13,LOW);//关闭LED灯

delay(1000);//等待1000毫秒

}

```

4.**设计题**：

-温度感应器项目：使用温度传感器读取环境温度，并通过LED灯显示温度高低。当温度高于设定值时，LED灯亮起，低于设定值时，LED灯熄灭。

5.**讨论题**：

-开源硬件和软件在保护知识产权方面的挑战包括：用户可能修改和分发软件，从而可能侵犯原作者的版权。解决方案可能包括：使用开源许可证，如GPL或BSD，这些许可证允许用户在特定条件下修改和分发代码，同时保护原作者的某些权利。板书设计1.①开源硬件的定义

②开源硬件的特点

③开源硬件的分类

2.①开源软件的定义

②开源软件的许可类型

③开源软件的应用领域

3.①Arduino简介

②Arduino编程环境

③Arduino编程实例

4.①开源硬件与知识产权

②开源许可证的类型

③开源社区的运作模式作业布置与反馈作业布置：

为了帮助学生巩固本节课所学关于开源硬件及软件的知识，以下布置了适量的作业：

1.**阅读作业**：

-阅读教材中关于开源硬件和开源软件的相关章节，总结开源硬件和开源软件的基本概念、特点和应用。

2.**实践作业**：

-选择一个简单的开源硬件项目，如使用Arduino制作一个能够控制LED灯的简单电路。记录下项目的搭建过程、编程步骤和遇到的问题及解决方法。

3.**分析作业**：

-分析一个开源硬件或开源软件项目的成功案例，讨论其创新点、技术优势和社会影响。

4.**讨论作业**：

-在小组内讨论开源硬件和开源软件对个人学习、工作和生活的影响，以及如何利用开源资源进行自我提升。

作业反馈：

对于学生的作业，我将采取以下反馈策略：

1.**及时批改*