2023-2024学年天津市中小学生mixly创意编程 第8课 双路抢答器-教学设计

2023-2024学年天津市中小学生mixly创意编程第8课双路抢答器-教学设计课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教学内容分析1.本节课的主要教学内容：本节课主要教授《mixly创意编程》第8课“双路抢答器”的相关知识，包括抢答器的工作原理、编程方法以及实际操作。

2.教学内容与学生已有知识的联系：本节课与上一节课“单路抢答器”紧密相关，学生需要掌握单路抢答器的编程方法，在此基础上学习双路抢答器的编程。教材内容涉及mixly编程环境的使用、逻辑判断语句以及变量控制等知识点。二、核心素养目标本节课旨在培养学生的计算思维、问题解决能力和创新实践能力。通过学习双路抢答器的编程，学生能够提升逻辑推理和程序设计能力，培养对复杂问题的分解和解决策略，同时激发学生在实际情境中运用编程技术进行创新实践的兴趣。三、学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：学生在本节课之前已经学习了mixly编程环境的基本操作，掌握了基本的编程语言元素，如变量、循环、条件判断等，以及如何使用mixly进行简单的编程任务。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：学生对编程有一定的兴趣，尤其是对实际应用场景的编程任务。他们的学习能力参差不齐，部分学生可能具有较强的逻辑思维和动手能力，能够快速掌握编程技巧；而部分学生可能对编程概念较为陌生，需要更多的时间来理解和应用。

3.学生可能遇到的困难和挑战：学生在学习双路抢答器编程时，可能会遇到以下困难：

-理解并应用复杂的逻辑判断结构，如嵌套的if-else语句。

-管理多个变量和控制变量状态，以确保抢答器的正确响应。

-将抽象的编程概念转化为具体的操作步骤。

-在遇到错误时，分析和调试代码的能力不足。四、教学资源准备1.教材：确保每位学生都有《mixly创意编程》教材，特别是第8课“双路抢答器”的相关章节。

2.辅助材料：准备与双路抢答器编程相关的图片、图表和教学视频，帮助学生理解编程逻辑和工作原理。

3.实验器材：准备连接好的Arduino板和必要的电子元件，如按钮、LED灯等，供学生进行实际操作。

4.教室布置：设置分组讨论区，确保每个小组有足够的空间进行编程实践和讨论；在实验操作台安排好实验器材，确保安全使用。五、教学流程1.导入新课

-详细内容：教师通过提问引导学生回顾上一节课“单路抢答器”的内容，强调逻辑判断和变量控制的重要性。然后，展示一个现实生活中的抢答器应用场景，如电视竞赛节目，激发学生的学习兴趣，并引入本节课的主题“双路抢答器”。

2.新课讲授

-详细内容：

a.首先，讲解双路抢答器的工作原理，通过示意图展示两个开关和相应的LED灯如何连接到Arduino板上。

b.其次，介绍mixly编程环境中的双路抢答器程序编写方法，包括如何设置输入输出端口、编写逻辑判断语句以及控制LED灯的亮灭。

c.最后，演示双路抢答器的编程过程，包括编写代码、上传到Arduino板以及测试程序的正确性。

3.实践活动

-详细内容：

a.学生根据所学知识，尝试编写一个简单的双路抢答器程序，并上传到Arduino板进行测试。

b.在教师指导下，学生逐步完善程序，增加时间限制和优先级控制等功能。

c.学生进行分组，每组完成一个更复杂的抢答器设计，如增加积分系统或语音提示功能。

4.学生小组讨论

-三方面内容举例回答：

a.抢答器程序中的逻辑判断语句如何编写，以实现优先级控制？

b.如何在mixly环境中设置变量，以便于在程序中控制LED灯的亮灭？

c.如何在实验中测试抢答器的响应速度和稳定性？

5.总结回顾

-内容：教师带领学生回顾本节课的学习内容，强调双路抢答器的编程要点，包括逻辑判断、变量控制、实际应用等。然后，通过提问的方式检查学生对知识的掌握情况，如：

-如何在mixly中设置两个输入端口作为抢答器的开关？

-如何使用变量来控制LED灯的亮灭？

-如何调试程序，确保抢答器的准确性和稳定性？

-环节具体分析和举例：

-通过实际操作和小组讨论，学生能够掌握双路抢答器的编程方法，理解逻辑判断和变量控制的重要性。

-学生在实践活动中遇到的困难，如逻辑判断错误或程序调试问题，可以通过小组讨论和教师的个别辅导得到解决。

-本节课的重难点在于理解复杂的逻辑判断结构和变量控制，教师通过逐步讲解和演示，帮助学生克服这些难点。

-用时：导入新课5分钟，新课讲授15分钟，实践活动20分钟，学生小组讨论10分钟，总结回顾5分钟，共计45分钟。六、拓展与延伸六、拓展与延伸

1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料：

-《Arduino编程实战》一书中，关于“多路抢答器”的进阶设计，介绍了如何通过扩展输入输出端口来增加抢答器的路数，以及如何处理多个输入信号的问题。

-《mixly编程指南》中，对变量控制的深入讲解，包括局部变量和全局变量的使用场景，以及如何通过变量实现更复杂的程序逻辑。

-《电子制作基础》一书，讲解了Arduino板的基本电子元件及其连接方法，对于希望深入了解电路原理的学生来说，是一本实用的参考书。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究：

-学生可以尝试设计一个具有积分系统的抢答器，通过mixly编程实现得分的累加和显示。

-探究如何利用Arduino的串口通信功能，实现远程监控抢答器的状态，例如通过手机APP来查看得分情况。

-尝试将抢答器与声音模块结合，设计一个带有语音提示功能的抢答器，提高用户体验。

3.知识点拓展：

-学习如何使用中断来提高抢答器的响应速度，探讨中断在编程中的应用。

-研究如何通过编写函数来简化代码结构，提高程序的可读性和可维护性。

-了解Arduino的扩展模块，如无线通信模块、传感器模块等，探索它们在抢答器设计中的应用。

4.实用性拓展：

-设计一个基于抢答器的课堂互动系统，用于课堂提问和投票，提高教学效果。

-利用抢答器设计一个简单的游戏，如“谁是卧底”，用于团队建设和活跃课堂气氛。

-探索抢答器在户外活动中的应用，如定向越野中的计时和成绩统计。七、重点题型整理1.题型一：编写抢答器程序，实现基本功能

-题目：请编写一个双路抢答器的mixly程序，当按下任一路的按钮时，对应的LED灯亮起，并显示当前按下按钮的路数。

-答案示例：

```python

#设置输入端口

pinA=2#路A的按钮连接到数字端口2

pinB=3#路B的按钮连接到数字端口3

#设置输出端口

ledA=4#路A的LED连接到数字端口4

ledB=5#路B的LED连接到数字端口5

#初始化变量

buttonPressed=0#记录哪个按钮被按下

#设置按钮为输入模式

pinMode(pinA,INPUT)

pinMode(pinB,INPUT)

#设置LED为输出模式

pinMode(ledA,OUTPUT)

pinMode(ledB,OUTPUT)

#主循环

whileTrue:

ifdigitalRead(pinA)==HIGH:

buttonPressed=1

ifdigitalRead(pinB)==HIGH:

buttonPressed=2

ifbuttonPressed==1:

digitalWrite(ledA,HIGH)

digitalWrite(ledB,LOW)

print("路A被按下")

elifbuttonPressed==2:

digitalWrite(ledA,LOW)

digitalWrite(ledB,HIGH)

print("路B被按下")

else:

digitalWrite(ledA,LOW)

digitalWrite(ledB,LOW)

buttonPressed=0

```

2.题型二：增加时间限制功能

-题目：在双路抢答器的基础上，增加一个时间限制功能，如果超过设定的时间没有按下任何按钮，则显示超时信息。

-答案示例：

```python

#设置输入端口

pinA=2

pinB=3

#设置输出端口

ledA=4

ledB=5

#设置时间限制变量

timeLimit=10#设定时间为10秒

startTime=0

#设置按钮为输入模式

pinMode(pinA,INPUT)

pinMode(pinB,INPUT)

#设置LED为输出模式

pinMode(ledA,OUTPUT)

pinMode(ledB,OUTPUT)

#设置时间限制为输出模式

pinMode(timeLimit,OUTPUT)

#初始化变量

buttonPressed=0

#主循环

whileTrue:

currentTime=millis()#获取当前时间

ifcurrentTime-startTime>timeLimit*1000:

digitalWrite(timeLimit,HIGH)#显示超时信息

print("超时！")

break

ifdigitalRead(pinA)==HIGH:

buttonPressed=1

ifdigitalRead(pinB)==HIGH:

buttonPressed=2

#...（省略其他代码，与题型一类似）

```

3.题型三：实现优先级控制

-题目：修改双路抢答器程序，实现路A的优先级高于路B，即路A按下后，即使路B也按下，只有路A的LED灯亮起。

-答案示例：

```python

#...（省略其他代码，与题型一类似）

#主循环

whileTrue:

ifdigitalRead(pinA)==HIGH:

buttonPressed=1

startTime=millis()#重置开始时间

elifdigitalRead(pinB)==HIGHandbuttonPressed!=1:

buttonPressed=2

#...（省略其他代码，与题型一类似）

ifbuttonPressed==1:

digitalWrite(ledA,HIGH)

digitalWrite(ledB,LOW)

print("路A被按下")

elifbuttonPressed==2:

digitalWrite(ledA,LOW)

digitalWrite(ledB,HIGH)

print("路B被按下")

#...（省略其他代码）

```

4.题型四：设计积分系统

-题目：为抢答器增加一个积分系统，每次正确抢答增加1分，并显示总分。

-答案示例：

```python

#...（省略其他代码，与题型一类似）

#设置积分变量

score=0

#设置显示积分的LED

scoreDisplay=6

pinMode(scoreDisplay,OUTPUT)

#主循环

whileTrue:

#...（省略其他代码）

ifbuttonPressed==1orbuttonPressed==2:

score+=1

print("得分：",score)

#...（省略其他代码）

#显示积分

digitalWrite(scoreDisplay,score)

```

5.题型五：结合声音模块

-题目：将声音模块集成到抢答器中，每次抢答成功时播放一段声音。

-答案示例：

```python

#...（省略其他代码，与题型一类似）

#设置声音模块的触发端口

soundPin=7

pinMode(soundPin,OUTPUT)

#定义播放声音的函数

defplaySound():

digitalWrite(soundPin,HIGH)

delay(100)

digitalWrite(soundPin,LOW)

#主循环

whileTrue:

#...（省略其他代码）

ifbuttonPressed==1orbuttonPressed==2:

playSound()

#...（省略其他代码）

```八、教学评价与反馈1.课堂表现：

-学生在课堂上的参与度较高，能够积极回答问题，提出自己的见解，显示出对编程学习的兴趣和热情。

-学生在编写程序时，能够认真听讲，注意细节，按照步骤操作，体现了良好的学习态度和动手能力。

2.小组讨论成果展示：

-学生在小组讨论中，能够有效沟通，分工合作，共同解决问题，展示了团队协作的能力。

-各小组设计的抢答器功能丰富，有的小组增加了积分系统，有的小组实现了声音提示，体现了学生的创新思维。

3.随堂测试：

-通过随堂测试，能够评估学生对双路抢答器编程知识的掌握程度，包括对逻辑判断、变量控制以及程序调试的理解。

-测试结果显示，大部分学生能够正确编写程序，实现抢答器的基本功能，但也有一部分学生在理解复杂逻辑和变量控制方面存在困难。

4.学生自评与互评：

-学生在课后填写自评表，反思自己在课堂上的表现，包括对知识的掌握程度、参与讨论的积极性以及遇到的问题和解决方法。

-学生之间进行互评，互相指出优点和不足，有助于学生之间相互学习，共同进步。

5.教师评价与反馈：

-针对课堂表现：教师对学生的积极参与和合作精神给予肯定，同时也指出了一些在编程过程中需要注意的细节，如变量命名规范、代码注释等。

-针对小组讨论成果展示：教师鼓励学生发挥创新思维，提出更多有趣的功能，并提醒学生在设计过程中注意程序的可读性和可维护性。

-针对随堂测试：教师对学生的测试结果进行点评，对掌握较好的学生给予表扬，对存在困难的学生提供个别辅导，帮助他们克服学习中的障碍。

-针对学生自评与互评：教师鼓励学生认真对待自评和互评，通过反思和评价，不断提高自己的学习效果。同时，教师也提醒学生在评价过程中保持客观和尊重，共同营造良好的学习氛围。内容逻辑关系①本文重点知识点：

-双路抢答器的工作原理

-mixly编程环境中双路抢答器的编程方法

-逻辑判断语句在编程中的应用

-变量控制与状态管理

②关键词：

-输入输出端口

-逻辑判断（if-else）

-变量（score,buttonPressed）

-状态（HIGH,LOW）

-时间限制（millis(),timeLimit）

③句子：

-“设置输入端口pinA为2，pinB为3。”

-“当按下任一路的按钮时，对应的LED灯亮起。”

-“通过digitalRead函数读取按钮状态。”

-“使用逻辑判断语句控制LED灯的亮灭。”

-“通过变量buttonPressed记录哪个按钮被按下。”

-“设置时间限制timeLimit为10秒。”

-“在主循环中不断检查按钮状态和时间限制。”

-“当抢答成功时，增加积分score。”

-“通过playSound函数播放声音提示。”教学反思与总结今天这节课，我们学习了双路抢答器的编程，整体来说，我觉得效果还是不错的。首先，我想分享一下我在教学过程中的心得和反思。

在教学方法上，我尝试了几个不同的策略。比如，在导入新课的时候，我通过提问和展示实际应用场景，让学生对双路抢答器有了直观的认识，这样能更好地激发他们的学习兴趣。在讲授新课的过程中，我尽量用简单的语言和清晰的步骤来讲解编程逻辑，让学生能够跟得上。

①在教学方法上，我觉得有几个点值得肯定：

-通过实例教学，让学生看到了编程的实用性，这对他们的学习动力是个不错的推动。

-在讲解逻辑判断和变量控制时，我用了实际的例子来解释，这样有助于学生理解抽象的概念。

②同时，也有一些地方我觉得可以改进：

-对于一些编程概念，比如嵌套的if-else语句，有的学生理解起来还是有些困难，可能需要更多的练