信息技术八年级下册第2课 体验开源硬件与编程工具应用教案

这是一份信息技术八年级下册第2课 体验开源硬件与编程工具应用教案，共6页。
教学内容分析
本课是开源硬件的简单应用，是对micr：bit和MakeCde的进一步学习。MakeCde常用的基本功能模块有“基本”“输入”“循环”“逻辑”“变量”和“数学”等，每个模块中又包含若干个功能指令，了解和熟悉这些常用模块中包含的功能指令及其用法，可以帮助学生快速找到所需的指令，完成相应的程序编写。两个可编程按钮是micr：bit 上重要的独具特色的功能按键，通过编写程序可以检测哪个按钮被按下，以及设置按钮被按下时该执行的指令，完成相应的功能。加速度传感器是学生学习开源硬件接触到的第一种传感器，可以用来检测micr：bit板的姿态，可对不同姿态赋予不同的功能。学生可以充分发挥他们的想象力和创意，编写MakeCde程序，设计出功能各异的电子作品，体验micr：bit的无限魅力。所以，这是趣味十足，但又富有挑战性的一节课。
本课的动手实践部分包括“设计简单的micr：bit加法运算器”和“用micr：bit来模拟骰子”两个范例，完成这两个范例，需要学习“变量”“逻辑”“循环”等多个概念，具有一定的难度。教师可以列举几个简单的案例，帮助学生对这几个概念有初步的了解，在此基础上再讲解教材的范例。
通过本课的学习，学生可以掌握MakeCde的功能模块组成和功能模块所包含的指令，了解可编程按钮和加速度传感器的使用方法，为后续的课程学习打下基础。
教学对象分析
在上一节课中，学生已经了解了开源硬件的特点及简单的编程方法，了解micr：bit的硬件组成和MakeCde开发环境。这节课学生进一步学习MakeCde常用的基本功能模块，这些模块界面与小学学过的Scratch编程语言非常相似，都是采用图形化积木式编程，所以学生较容易上手。可编程按钮和加速度传感器，学生虽第一次接触，但比较贴近学生生活，内容也比较有趣味性。学生可以从简单的案例做起，多动手实践，在深刻理解原理的基础上，再完成教材上的实践创新任务。教师应该及时巡视，帮助学习有困难的学生，排除困难，解决问题。
通过本课的学习，能帮助学生从整体上认识MakeCde编程软件，学会按功能找指令；通过学习变量、循环、逻辑表达式的使用，以及micr：bit按钮和加速度传感器的可编程功能，感受程序的千变万化和传感器的无限魅力。
教学目标
1．MakeCde的变量及赋值。
2．micr：bit按钮的使用方法。
3．MakeCde随机数的产生与应用。
4．加法运算器的设计与实现。
5．micr：bit加速度传感器的使用方法。
6．数码骰子猜数游戏的设计与实现。
教学重点和难点
1．教学重点。
MakeCde的功能模块及所包含的指令。
2. 教学难点。
利用“变量”和“数学”模块的指令设计加法运算器和掷骰子游戏。
教学方法
1．比较观察法：在教学时让学生同时打开 MakeCde 和 Scratch 两种软件，比较两者界面间的差异，帮助学生们实现知识迁移，尽快熟悉 MakeCde编程界面。
2． 讲授法：讲述MakeCde指令区中“基本”“输入”“循环”“逻辑”“变量”和“数学”等常用功能模块指令。
3．任务驱动法：以掷骰子游戏项目为导向，学生根据项目的具体要求，设计程序实现功能。
4．交流、评价法：展示学生的活动成果，鼓励学生参与评价。
教学准备
1．教学环境：计算机网络教室、互联网环境、转播控制系统。
2．资源准备：电子计步器、数码骰子和电子水平仪等作品演示。
3．实验器材准备：micr：bit板若干块，数据线若干条。
教学过程
第1课时
第2课时
教学反思方向
1．学生能否真正了解变量的使用方法。
2． 学生能否真正了解循环的使用方法。
3．学生能否真正了解加速度传感器的使用。
4．学生能否完成教材范例程序的编写。
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教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
知识回顾，加深记忆
1．请小组长分发micr：bit，每人或两人一块，以及一根数据线。
2．指导学生使用USB数据线连接micr：bit，运行MakeCde 集成开发软件，测试硬件是否连接成功，及时排除故障。
3．演示上节课“跳动的心”案例，让“心”动起来。
领取硬件，连接电脑，运行集成开发软件，学会新建项目，拖入一个“心”，下载到 micr：bit，测试是否出现“心”形，然后重做上节课的案例。
通过动手操作，回忆上一节课的教学内容，熟悉上节课几个功能模块所在的位置，为本节课的教学内容做准备。
认识 Make-de的功能模块
1．引导学生阅读教材P13～16“认识MakeCde的功能模块”，了解MakeCde有哪些模块，分类的标准是什么。
2．运行MakeCde集成开发软件，介绍“基本”模块，简单介绍该模块所包含的指令。引导学生完成课本“Hi，Hell”的案例，提问：“当开机时”指令与“无限循环”指令的区别。
3．介绍“输入”模块，引导学生观察“当按钮A被按下时”指令，观察这个模块形状与其他模块的异同点，拖入一个“当按钮A被按下时”指令，放在程序编辑区任一位置，再从该模块中拖入“显示图标”指令，下载测试。
4．介绍“变量”模块，单击设置变量，命名一个变量名“x”，观察与变量关联的三个模块，推测三个模块的作用。把“x设为0”拖到“当开机时”代码块中，把“显示数字0”拖到“当按钮A被按下时”代码块中，用“x”代码块替换数字0，再把“以1为幅度更改x”接在“显示数字0”代码块下面，下载程序，按按钮测试。
5．介绍“数学”模块，鼓励学生自己设计一个程序，显示两个数的和，并把结
阅读教材，在MakeCde 软件界面上浏览功能模块，完成“Hi，Hell”案例的编程，经自己实践，回答老师的问题。
完成“按钮”案例的测试，修改案例和指令的相关参数，下载程序观察LED灯显示结果变化。
模仿教师操作，完成“变量”案例的测试，理解变量三个模块的不同作用。
学生模仿教师操作，完成“数学”案例的测试。
通过边讲解边实践这种方式，让学生在实践体验中学会软件的操作方法和技巧，通过观察不同指令形状的异同点，领会总结图形化编程指令与指令之间的连接技巧。
讲解每个模块时，通过简单的案例实践，让学生体会按钮、变量以及数学模块的使用方法。
动手实践：设计简单的micr:bit加法运算器
1．引导学生阅读教材P17～19内容，讲解教材范例的算法实现，介绍什么是随机数。
2．展示程序最终的运行结果，按按钮A，产生一个0～5的随机数，按按钮B，产生一个0～5的随机数，并显示在LED屏上，同时按下按钮A和按钮B，计算结果显示在LED屏上。
3．指导学生按照教材的要求自行完成这个程序的编写，请学生演示整个程序的编写过程，并及时解决常见的问题。
阅读教材，按照教材的操作步骤理解程序。
观察程序运行结果变化。
以小组为单位动手实践，编写加法运算器的程序。
此范例用到前面的知识，操作步骤教材介绍得比较详细，所以教师应鼓励学生通过自己动手实践，发现问题，解决问题，完成范例，培养和提高解决问题的能力。
实践创新
1．鼓励学生尝试改变随机数的范围，改变运算符为减号、乘号或除号，看看会不会出现错误，怎么提示？
2．探索创新：引导部分学生把刚才这个程序修改为计数器：按按钮A，屏幕数字增加1，按按钮B，屏幕数字减少1，同时按下按钮A和按钮B，数字变成0。
3．请小组长回收micr：bit主板，整理清单。
以小组为单位，实践探索，学会发现问题。
学有余力的学生继续编写“计数器”程序。
整理硬件，组长清点数量。
让学生在实践探索中发现问题，思考出现问题的原因，学会解决问题。
因材施教，给好的学生布置更难的任务，激发他们的探究欲望。
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
创设情境，引入新课
1．播放《加速度传感器》《儿童重力感应互动地砖灯》《计步手环》等视频片断，告诉学生这就是利用加速度传感器制作的产品。生活中，有哪些设备也有类似的功能。
2．介绍加速度传感器。加速度传感器能够检测 micr：bit运动的加速度情况，也可以检测 micr：bit的移动、摇动、倾斜以及自由落体等其他动作，从而设计 micr；bit在不同运动状态下的反应，实现不同的创意。引导学生在“输入”模块中找到“当振动”指令，拖入到编辑区，单击下拉三角形，观察有哪些动作，思考如何应用。
观看视频，思考、回答问题。
倾听教师讲解。找到 micr：bit板上的加速度传感器，了解MakeCde指令中能够识别micr：bit运动状态的指令。
通过播放视频，激发学生学习兴趣，提高学习积极性，鼓励学生结合生活实际联想，发展创新思维。
教师适当讲解，并引导学生自己观察，了解加速度传感器的基本功能。
认识“逻辑”模块
1．介绍“逻辑”模块的特殊性：逻辑值只有两种，要么为 true，要么为 false，通过“与”“或”“非”等逻辑运算符可以组成复杂的逻辑判断条件；比如：如何判断A是一个大于0的偶数？
2．请小组长分发 micr：bit，每人或两人一块，以及一根数据线。编写一个程序，验证逻辑表达式的正确性。
3．指导学生修改程序，完成课本上的案例：当micr：bit的按钮A被按下，温度大于或等于100时，LED灯显示“high”，否则显示“nrmal”。提问：如何事先知道主板的温度是多少。
听取教师讲解。
编写一个测试程序，验证逻辑表达式的正确性。
编写程序，测得当前主板的温度，再以此温度为参考临界点，完成教材范例。
引导学生自行编写程序，验证程序的正确性，提高知识应用能力。
引导学生养成在使用每种传感器之前都要先测试传感器的基本功能的良好编程习惯。
认识“循环”模块
1．介绍“循环”模块。循环模块是用于重复执行指定的程序模块。认识实现循环的两种不同的指令：“重复4次”和“当条件为true时”，对比这两个指令之间的异同点。
2． 参考教材P21上的案例进行演示，修改“重复4次”指令次数参数让“心”跳动三下。提问：能不能用“当条件为true时”来实现同样的功能。
3．阅读教材P22的材料，自行完成教材图2-17所示的范例。
倾听，思考两种循环方式的异同点。
动手实践探究，模仿教师用两种方式完成案例：让心脏跳动三下。
阅读教材，自行编写范例程序。
通过课件展示，引发学生思考两种循环的不同用法。
通过对比实验操作，体验两种循环的不同用法。
动手实践：用 micr：bit来模拟骰子
1． 展示“骰子”相关材料，介绍骰子的故事。中国传统民间娱乐用来投掷的博具，早在战国时期就有。通常作为桌上游戏的小道具，最常见的骰子是六面骰，它是一颗正立方体，上面分别有一到六个孔（或数字），其相对两面之数字和必为七。
2．让学生带着问题阅读教材 P22～23，演示程序的编写过程，并使用模拟器调试程序，程序调试成功后，下载到micr：bit中运行测试。
3．巡视，及时解决学生编写程序过程中的问题。
倾听故事。
阅读指定教材内容，模仿教师操作，编写程序，验证程序的正确性。
教师引用课外案例，激发学生兴趣。
学生在观看教师演示和分析后，再对照教材进行编程，可以让学生更容易理解和掌握程序的算法。
实践创新
1．布置创新任务：修改开机画面和投掷骰子过程的画面，使游戏界面更加生动有趣。
2、micr：bit能够实现这么多有意思的想法，请学生思考用所学知识还能够实现其他的什么创意。
3．由小组长回收 micr：bit主板，整理清单。
实践探究，交流讨论，利用这种传感器还可以设计什么电子作品，谈自己的创意。
整理硬件，组长清点数量。
通过交流讨论，拓展思维，发挥想象力，构思自己的创意作品。