《第4章 第3节 抽奖盒子-控制舵机》教学设计-2023-2024学年河大版（2023）初中信息技术第二册

《第4章第3节抽奖盒子——控制舵机》教学设计-2023—2024学年河大版（2023）初中信息技术第二册科目授课时间节次--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4章第3节抽奖盒子——控制舵机》教学设计-2023—2024学年河大版（2023）初中信息技术第二册教学内容《第4章第3节抽奖盒子——控制舵机》教学设计-2023—2024学年河大版（2023）初中信息技术第二册

本节课主要学习使用舵机控制模块，通过编程实现抽奖盒子的功能。具体内容包括：舵机的原理及工作方式、舵机控制模块的接口和编程方法、抽奖盒子的程序设计及调试。通过本节课的学习，学生能够掌握舵机的控制方法，提高编程实践能力。核心素养目标分析本节课旨在培养学生信息意识、计算思维和数字化学习与创新的能力。学生将通过舵机控制的学习，理解信息技术在现实生活中的应用，培养问题解决能力和团队合作精神。同时，通过编程实践，提升学生的逻辑思维和算法设计能力，为后续信息技术学习打下坚实基础。学情分析本节课面对的是初中二年级的学生，他们正处于青春期，好奇心强，对新鲜事物充满兴趣。在知识层面，学生对信息技术有一定的了解，能够使用计算机进行基本操作，但对于编程和舵机控制等专业知识掌握有限。在能力方面，学生的逻辑思维能力和动手实践能力有待提高，尤其是在编程方面，可能存在一定的困难。

在素质方面，学生的合作意识和创新精神有待培养。部分学生可能缺乏耐心，容易在遇到问题时放弃。此外，学生在课堂上可能存在注意力不集中、参与度不高的情况，这可能会影响课程的学习效果。

这些学情特点对课程学习有以下影响：首先，教学过程中需要注重激发学生的学习兴趣，通过趣味性的教学活动吸引学生的注意力。其次，针对学生的知识基础，教师应适当调整教学内容，确保学生能够跟得上进度。再者，教师需要引导学生积极参与课堂互动，培养他们的合作意识和创新精神。最后，针对学生的行为习惯，教师应注重培养他们的耐心和毅力，鼓励他们在遇到困难时坚持不懈。通过这些措施，有助于提高学生的学习效果，为后续信息技术学习打下良好基础。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有《第4章第3节抽奖盒子——控制舵机》的相关教材或学习资料。

2.辅助材料：准备与舵机控制相关的图片、图表、视频等多媒体资源，以辅助学生理解。

3.实验器材：准备舵机、连接线、Arduino开发板等实验器材，确保其完整性和安全性。

4.教室布置：设置分组讨论区，安排实验操作台，为学生提供良好的学习环境。教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：以一个有趣的抽奖游戏视频作为导入，提问学生如何通过编程实现一个抽奖盒子，引发学生的好奇心和兴趣。

-回顾旧知：简要回顾Arduino编程的基础知识，包括变量、函数和基本逻辑控制结构，为学习舵机控制打下基础。

2.新课呈现（约30分钟）

-讲解新知：详细讲解舵机的原理、工作方式以及Arduino如何控制舵机。包括舵机的接口定义、控制信号的生成和传输等。

-举例说明：通过实际案例展示如何使用Arduino编程控制舵机转动到指定角度，包括编写代码、上传程序到Arduino板等步骤。

-互动探究：组织学生分组讨论，提出问题，如“如何让舵机实现快速转动和停止？”引导学生通过实验和讨论来寻找答案。

3.实践操作（约45分钟）

-学生活动：分组进行舵机控制实验，按照步骤连接好舵机、Arduino板和连接线，编写程序控制舵机转动。

-教师指导：在学生操作过程中，教师巡回指导，解答学生在编程和连接过程中遇到的问题，确保每位学生都能顺利进行实验。

4.巩固练习（约20分钟）

-学生活动：学生独立完成一个简单的抽奖盒子程序，实现舵机控制抽奖盒子的开启和关闭。

-教师指导：检查学生的程序代码，指导学生优化代码，提高程序的效率和可读性。

5.拓展活动（约15分钟）

-学生活动：学生尝试增加抽奖盒子的功能，如增加多个舵机控制不同动作，或者加入随机性，使抽奖结果更加有趣。

-教师指导：鼓励学生发挥创意，提出更多的改进建议，并给予适当的指导。

6.总结反思（约5分钟）

-学生总结：学生分组讨论，总结本节课的学习内容，分享自己的学习心得。

-教师总结：教师引导学生回顾课程内容，强调舵机控制的重要性，以及对编程思维培养的意义。

7.作业布置（约5分钟）

-布置作业：要求学生完成以下作业：

1.复习本节课所学内容，整理笔记。

2.设计一个更复杂的抽奖盒子程序，尝试加入更多的互动元素。

3.撰写实验报告，记录实验过程和遇到的问题及解决方法。知识点梳理1.舵机的基本原理与工作方式

-舵机的定义：一种可以精确控制角度的电机。

-舵机的组成：包括电机、控制电路、驱动电路和反馈装置。

-舵机的工作原理：通过控制输入信号的脉冲宽度来调整舵机的转动角度。

2.Arduino与舵机的连接

-舵机的接口：通常为PWM（脉冲宽度调制）接口。

-连接方式：将舵机的信号线连接到Arduino的PWM输出端口。

-信号线说明：信号线通常为红色（VCC）、棕色（GND）和白色（信号线）。

3.Arduino控制舵机的基本方法

-PWM信号的产生：通过Arduino的PWM库生成控制舵机的PWM信号。

-舵机角度控制：通过调整PWM信号的占空比来控制舵机的转动角度。

-舵机转动速度控制：通过调整PWM信号的频率来控制舵机的转动速度。

4.抽奖盒子程序设计

-程序结构：包括初始化部分、主循环部分和中断服务程序部分。

-初始化部分：设置PWM输出端口、初始化随机数生成器等。

-主循环部分：根据随机数生成器产生的结果控制舵机转动到指定角度。

-中断服务程序部分：处理紧急情况，如舵机卡住等。

5.舵机控制模块的编程

-使用ArduinoIDE编写程序：包括编写代码、编译、上传到Arduino板等步骤。

-代码示例：展示如何通过编写代码控制舵机转动到指定角度。

-代码优化：介绍如何优化程序，提高程序的效率和可读性。

6.抽奖盒子功能的扩展

-增加多个舵机控制：通过编写程序实现多个舵机同时控制，增加抽奖盒子的互动性。

-加入随机性：通过随机数生成器产生不同的抽奖结果，使抽奖过程更加有趣。

-增加声音提示：通过连接蜂鸣器等元件，在抽奖过程中发出声音提示。

7.实验报告撰写

-实验目的：明确实验目的，如学习舵机控制、设计抽奖盒子等。

-实验步骤：详细记录实验步骤，包括连接电路、编写程序、上传程序等。

-实验结果：展示实验结果，如舵机转动角度、抽奖结果等。

-问题与解决方法：记录实验过程中遇到的问题及解决方法。

8.总结与反思

-总结本节课所学内容，包括舵机控制、Arduino编程、抽奖盒子设计等。

-反思学习过程中的收获和不足，提出改进建议。教学反思与总结这节课下来，我有一些收获，也有一些思考。

首先，我觉得我在导入环节做得不错。通过那个抽奖游戏视频，孩子们很快就进入了学习状态，他们对舵机和编程的兴趣被成功激发。这让我意识到，教学过程中，一个好的导入是非常重要的，它能够吸引学生的注意力，让他们对即将学习的内容产生好奇心。

然后，我在新课呈现部分，尽量用简洁明了的语言讲解舵机的原理和Arduino控制舵机的方法。我发现，孩子们对于抽象的概念理解起来比较吃力，所以我尽量结合实际例子，比如用舵机控制一个简单的机械臂，让他们直观地看到编程的效果。我觉得这个方法挺有效的，孩子们在实验操作时，也能比较顺利地完成。

在实践操作环节，我注意到孩子们在连接电路和编写程序时遇到了一些困难。这让我意识到，对于编程这样的技能，我们需要给他们足够的时间和空间去实践，同时也要提供足够的指导。我在现场巡回指导，看到有困难的学生就及时帮助他们，这样他们能更快地掌握技能。

在巩固练习环节，我让学生们自己尝试增加抽奖盒子的功能，比如加入更多的舵机控制不同动作。这个环节我觉得挺有挑战性的，因为孩子们需要动脑筋去设计程序。我看到有些学生能够独立完成，有的则是在小组合作中找到了解决问题的方法。这让我很高兴，因为这不仅锻炼了他们的编程能力，也培养了他们的团队协作精神。

当然，在教学过程中，我也发现了一些问题。比如，有些学生在编程时不够细心，导致程序出现错误；还有一些学生对于复杂的问题处理起来比较困难。针对这些问题，我觉得我们需要在今后的教学中，更加注重细节的讲解，同时也要加强学生的编程练习，提高他们的编程能力。教学评价与反馈1.课堂表现：

-学生在课堂上的参与度较高，对于舵机控制的概念和Arduino编程的操作表现出浓厚的兴趣。

-大部分学生能够按照要求完成实验操作，展示出一定的动手能力。

-在编程过程中，学生能够积极思考，遇到问题时能够主动寻求帮助或与同学讨论。

2.小组讨论成果展示：

-小组讨论环节中，学生们能够积极发表自己的观点，提出问题并共同寻找解决方案。

-小组合作效果良好，成员之间分工明确，协作默契，共同完成了抽奖盒子程序的编写和调试。

3.随堂测试：

-通过随堂测试，了解学生对舵机控制原理和Arduino编程的理解程度。

-测试结果显示，学生对基本概念掌握较好，但在编程细节和问题解决能力上还有待提高。

4.学生自评与互评：

-学生能够对自己的学习过程进行反思，认识到自己在编程实践中的不足。

-同学之间互相评价，能够提出建设性的意见，帮助学生共同进步。

5.教师评价与反馈：

-针对学生在课堂上的表现，教师给予积极评价，鼓励他们在编程实践中不断尝试。

-对于学生在编程过程中遇到的问题，教师提供针对性的指导和帮助，引导学生独立思考，培养解决问题的能力。

-教师强调编程过程中的细节，如代码规范、变量命名等，以提高学生的编程素养。

-教师建议学生在课后加强练习，通过实际项目来巩固所学知识，提高编程技能。板书设计①舵机基本原理

-舵机定义

-组成：电机、控制电路、驱动电路、反馈装置

-工作原理：PWM信号控制角度

②Arduino与舵机连接

-接口：PWM接口

-连接方式：信号线连接到ArduinoPWM输出端口

-信号线说明：VCC、GND、信号线

③Arduino控制舵机方法

-PWM信号产生：PWM库

-舵机角度控制：PWM占空比

-舵机转动速度控制：PWM频率

④抽奖盒子程序设计

-程序结构：初始化、主循环、中断服务程序

-初始化部分：设置PWM端口、初始化随机数生成器

-主循环部分：根据随机数控制舵机角度

-中断服务程序部分：处理紧急情况

⑤舵机控制模块编程

-使用ArduinoIDE编写程序

-代码示例：控制舵机转动角度

-代码优化：提高效率和可读性

⑥抽奖盒子功能扩展

-增加多个舵机控制

-加入随机性

-增加声音提示

⑦实验报告撰写

-实验目的

-实验步骤

-实验结果

-问题与解决方法课后拓展1.拓展内容：

-阅读材料：《Arduino编程入门》一书，其中包含了更多关于Arduino编程的基础知识和高级应用案例。

-视频资源：YouTube上关于Arduino编程的教程视频，特别是那些介绍舵机控制和机械臂项目的视频。

2.拓展要求：

-鼓励学生利用课后时间阅读《Arduino编程入门》一书，了解Arduino编程的更多细