第一篇：ARDUINO教學(xué)設(shè)計(jì)

基于arduino的信息的編程加工教學(xué)設(shè)計(jì)

一、概述

本節(jié)課選自《信息技術(shù)基礎(chǔ)》（教育科學(xué)出版社）第三章第二節(jié)：信息的編程加工，一課時(shí)。學(xué)生在第二章學(xué)習(xí)了獲取信息的一般過程以及因特網(wǎng)信息獲取之后，順理成章的進(jìn)入了第三章信息加工，第三章第一節(jié)講述了信息加工的一般過程，本節(jié)將承接上一節(jié)提出的信息加工三種類型中的自動化編程加工，通過對編程過程的體驗(yàn)，讓學(xué)生了解編程加工的內(nèi)在機(jī)制及計(jì)算機(jī)編程解決問題的方法和步驟。讓學(xué)生對計(jì)算機(jī)編程產(chǎn)生興趣。而且第三章第三節(jié)內(nèi)容為智能化信息加工，本節(jié)創(chuàng)設(shè)的arduino環(huán)境可以繼續(xù)讓學(xué)生體驗(yàn)簡單的傳感器及機(jī)器人應(yīng)用。

二、教學(xué)目標(biāo)分析 1.知識與技能

（1）了解arduino的編程環(huán)境。

（2）初識c程序代碼。

（3）了解循環(huán)語句的含義及執(zhí)行過程。2.過程與方法

（1）體驗(yàn)編程解決實(shí)際問題的一般過程。

（2）認(rèn)識算法的重要性。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀

（1）感受利用計(jì)算機(jī)解決問題的獨(dú)特魅力；（2）初識編程，讓學(xué)生體會到“計(jì)算機(jī)編程，我也行”的感覺，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和進(jìn)一步學(xué)習(xí)編程加工的信心。

三、教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn) 1.教學(xué)重點(diǎn)

（1）體驗(yàn)計(jì)算機(jī)編程加工的一般過程；

（2）理解算法的重要作用。2.教學(xué)難點(diǎn)

（1）理解用算法描述實(shí)際問題在計(jì)算機(jī)中的解決方案；

（2）理解人的設(shè)計(jì)在計(jì)算機(jī)工作中發(fā)揮的作用。

四、學(xué)情分析

本節(jié)課處于必修模塊《信息技術(shù)基礎(chǔ)》的第三章，按我校的教學(xué)情況屬于高一上學(xué)期的內(nèi)容，教學(xué)對象為高一學(xué)生。他們雖然在初中階段學(xué)習(xí)了信息技術(shù)，具備了一定的計(jì)算機(jī)操作基礎(chǔ)，能進(jìn)行word文字處理、powerpoint演示文稿的制作，excel電子表格軟件的操作，也具備了一定的網(wǎng)絡(luò)知識，但是對大多數(shù)學(xué)生來說本節(jié)課是他們第一次面對計(jì)算機(jī)程序的編寫。學(xué)生對編程加工是充滿了神秘感和期待的，所以本節(jié)課我用和現(xiàn)實(shí)生活比較接近的案例激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過分析代碼引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，了解計(jì)算機(jī)工作機(jī)制，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，為選修模塊《算法與程序設(shè)計(jì)》作鋪墊。

五、教學(xué)策略選擇與設(shè)計(jì)

本節(jié)課采用建構(gòu)主義教學(xué)模式下的拋錨式教學(xué)方法。以生活中的霓虹燈視頻導(dǎo)入，提出問題：霓虹燈是怎么實(shí)現(xiàn)的，可以用人工方式控制么？引出主題：編程序控制led的亮滅，讓學(xué)生帶著問題開始本課的學(xué)習(xí)。通過分析代碼的功能，修改關(guān)鍵的for?next代碼形成不同的led亮滅式樣等活動，是學(xué)生體驗(yàn)編程解決實(shí)際問題的全過程，在體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建自己的知識體系，了解計(jì)算機(jī)編程解決問題的遠(yuǎn)離，理解算法的重要作用，領(lǐng)會計(jì)算機(jī)解決問題的獨(dú)特魅力。部分學(xué)有余力的學(xué)生可以對本程序進(jìn)一步修改，形成復(fù)雜的led動畫。

六、教學(xué)資源與工具設(shè)計(jì)（1）多媒體教學(xué)網(wǎng)絡(luò)教室，arduino開發(fā)板以及相應(yīng)的電路（arduino開發(fā)板與計(jì)算機(jī)的連接事先設(shè)置好，相應(yīng)的led電路連好），網(wǎng)絡(luò)教室軟件。

（2）源程序代碼文本文件。

（3）霓虹燈視頻、2009年國慶天安門廣場光立方視頻、arduino控制的光立方視頻。

七、教學(xué)過程 1.導(dǎo)入課題

展示霓虹燈視頻、2009年國慶天安門廣場光立方視頻、arduino控制的光立方視頻。提出問題：視頻里的霓虹燈、led光立方是怎么進(jìn)行控制形成復(fù)雜的圖案的？使用計(jì)算機(jī)編寫程序進(jìn)行控制，導(dǎo)入課題：“光與暗的魅力——信息的編

程加工”。2.自主學(xué)習(xí)

（1）教師示范利用arduino編程控制led的過程，講解注意事項(xiàng)，初識c語言，講解使led逐個(gè)亮起的for循環(huán)語句，簡單告訴學(xué)生通過upload按鈕將程序傳到arduino開發(fā)板，指出注意事項(xiàng)。

（2）學(xué)生自主完成任務(wù)1：修改部分代碼，觀察led的亮滅變化，總結(jié)語句功能。

（3）教師分析代碼功能，幫助學(xué)生理解代碼；教師展示將for循環(huán)的初始值和終止條件改變讓大家觀察結(jié)果，進(jìn)一步幫助學(xué)生理解代碼。

（4）學(xué)生自主完成任務(wù)2：在同一程序段中加入另外一段程序形成另外的led亮滅效果，進(jìn)一步體驗(yàn)編程加工的魅力。3.合作探究

提出問題：大家還能想出基于6個(gè)led的其他動畫樣式么？想一想，做一做。4.拓展提升

演示多樣化的led動畫。5.總結(jié)反思

（1）計(jì)算機(jī)編程加工的獨(dú)特魅力。

（2）計(jì)算機(jī)編程解決問題的一般步驟。

（3）算法的概念及其重要作用。

八、教學(xué)評價(jià)

本課教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生對編程加工的興趣，了解編程加工的一般過程和算法的相關(guān)知識，并不是專門介紹編程的《算法與程序設(shè)計(jì)》選修模塊，評價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成果主要看學(xué)生是否能修改好程序并運(yùn)行，口頭評價(jià)為主。

九、教學(xué)反思

本節(jié)課采用建構(gòu)主義模式的拋錨式方法組織教學(xué)，讓學(xué)生通過實(shí)際體驗(yàn)主動形成自己的知識結(jié)構(gòu)。教學(xué)以學(xué)生體驗(yàn)計(jì)算機(jī)編程解決問題的過程和理解算法的重要性為主，應(yīng)讓學(xué)生明白程序設(shè)計(jì)語言僅是工具，因此不過分強(qiáng)調(diào)編程環(huán)境的使用，利用提前準(zhǔn)備好的程序代碼等資料作為學(xué)生的學(xué)習(xí)支架，可以更好的突出重點(diǎn)，同時(shí)也鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的熱情。篇二：arduino教案 創(chuàng)意led 創(chuàng)意led 附錄：

1.基礎(chǔ)任務(wù)：

（1）手勢從左到右，點(diǎn)亮 led（2）手勢從左到右，led點(diǎn)亮；手勢從右到左led熄滅： 2.提高任務(wù)（優(yōu)化程序，解決同時(shí)檢測到手時(shí)led閃爍現(xiàn)象）： 篇三：《基于arduino的二進(jìn)制編碼體驗(yàn)》 教學(xué)設(shè)計(jì)

《基于arduino的二進(jìn)制編碼體驗(yàn)》 教學(xué)設(shè)計(jì)

作者：萬春彬

來源：《中國信息技術(shù)教育》2014年第15期

● 教學(xué)內(nèi)容分析

二進(jìn)制的概念對于中學(xué)生來說還是比較難掌握的一個(gè)知識點(diǎn)，以前我在該模塊的教學(xué)中主要采取的是理論講解法，學(xué)生會覺得比較枯燥，難以理解。此前，我剛給高二年級的學(xué)生開過一期《arduino趣味編程與電子制作》校本選修課，所以在高一《信息技術(shù)基礎(chǔ)》課程該模塊的教學(xué)設(shè)計(jì)上，自然而然地想到了將二者在某些內(nèi)容上進(jìn)行結(jié)合，用生動有趣的實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)以提高教學(xué)效率。

本節(jié)課選取《信息技術(shù)基礎(chǔ)》（浙江教育出版社）第一章第二節(jié)《信息的編碼》的部分內(nèi)容，同時(shí)整合了第三章第四節(jié)《信息編程加工》中的部分內(nèi)容。本節(jié)創(chuàng)設(shè)的arduino環(huán)境可以幫助學(xué)生掌握二進(jìn)制編碼的概念，將二進(jìn)制計(jì)數(shù)器變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，同時(shí)使其對計(jì)算機(jī)編程產(chǎn)生興趣。

● 學(xué)情分析

按學(xué)校的教學(xué)安排，教學(xué)對象為高一學(xué)生。他們經(jīng)過初中信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，掌握了計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)操作，具備了一定的網(wǎng)絡(luò)知識。但是對大多數(shù)學(xué)生來說，這是他們第一次編寫計(jì)算機(jī)程序。學(xué)生對編程加工往往充滿了期待，但是面對由數(shù)字、符號組成的程序，他們又有畏難情緒，還可能覺得枯燥。所以本節(jié)課我用看得見、摸得著的軟硬件相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，通過分析代碼引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，了解計(jì)算機(jī)的工作機(jī)制，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

● 教學(xué)目標(biāo)

知識與技能目標(biāo)：了解arduino的編程環(huán)境，初識c程序代碼；了解二進(jìn)制編碼的概念和二進(jìn)制計(jì)數(shù)系統(tǒng)的特點(diǎn)。

過程與方法目標(biāo)：體驗(yàn)二進(jìn)制編碼的一般過程；引領(lǐng)學(xué)習(xí)與自主學(xué)習(xí)相結(jié)合。

情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：通過信息的二進(jìn)制編碼與二進(jìn)制計(jì)數(shù)的學(xué)習(xí)講解，進(jìn)一步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)原理，不斷探究新知，了解科技新領(lǐng)域；培養(yǎng)自主探索、協(xié)作研究的精神，鼓勵(lì)善于發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并分析、解決問題；初識編程，感受利用計(jì)算機(jī)解決問題的獨(dú)特魅力，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。

● 教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：體驗(yàn)二進(jìn)制編碼的一般過程；理解二進(jìn)制計(jì)數(shù)的方法。

教學(xué)難點(diǎn)：理解二進(jìn)制計(jì)數(shù)的方法。

● 教學(xué)資源與工具 多媒體教學(xué)網(wǎng)絡(luò)教室，arduino開發(fā)板以及相應(yīng)的電路元器件；部分源程序代碼文件；arduino控制的光立方展示作品。

● 教學(xué)過程

1.創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入課題

教師首先將在高二校本選修課《arduino趣味編程及電子制作》課上制作過的一個(gè)4×4×4矩陣led光立方作品展示給學(xué)生，他們一下子就被這個(gè)炫彩的光立方吸引了，激發(fā)了進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣。教師順勢提出本課問題：這個(gè)光立方是被誰控制的呢？它是怎樣形成復(fù)雜的圖案的？大家想不想做出自己的炫彩矩陣效果燈呢？教師發(fā)出邀請：那就讓我們一起從arduino控制led小燈開始吧。

導(dǎo)入課題：揭開光立方的秘密——基于arduino的二進(jìn)制信息編碼體驗(yàn)。2.arduino控制led小燈初體驗(yàn) 本體驗(yàn)任務(wù)的目標(biāo)是讓學(xué)生了解并掌握利用arduino編程控制led燈的過程（如下頁表 1），各項(xiàng)難度指標(biāo)都屬于入門級，一般學(xué)生都可以完成。

教師首先講解使用到的硬件及其連接方法，然后示范利用arduino編程控制led燈的過程，說明注意事項(xiàng)。在互動體驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中，教師和學(xué)生一起連接好電路，一起解讀相應(yīng)的代碼，并告訴學(xué)生打開或關(guān)閉led燈的命令。學(xué)生可以自行修改代碼，選擇打開或者關(guān)閉，然后編譯代碼并上傳到arduino開發(fā)板，就可以讓程序控制小燈了，同時(shí)提示學(xué)生觀察結(jié)果。教師巧妙設(shè)計(jì)、分解任務(wù)單，從小的、簡單的任務(wù)開始，顯性任務(wù)雖然只是簡單地記錄了小燈的狀態(tài)，但卻為編碼概念的提出作了鋪墊。圖1為連接電路圖及主要程序代碼。3.自主學(xué)習(xí)：控制兩個(gè)led燈

教師拋出問題：用一個(gè)led燈能實(shí)現(xiàn)光立方嗎？這個(gè)問題的答案顯然是否定的。教師繼續(xù)拋出問題：那要不要再增加一個(gè)led燈，并實(shí)現(xiàn)對兩個(gè)led燈的控制（如表2）？教師分發(fā)新的任務(wù)單和實(shí)驗(yàn)材料，一個(gè)電阻、一個(gè)led燈以及連接用的導(dǎo)線。圖2為連接電路圖及主要程序代碼。學(xué)生在任務(wù)一的硬件電路基礎(chǔ)上，增加兩個(gè)新的元器件的難度系數(shù)也是適中的，最終輕松地完成了電路的調(diào)整。教師讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)修改任務(wù)一中的程序，使兩個(gè)led燈亮或者滅，并記錄自己的兩個(gè)led燈的狀態(tài)。

教師通過電子教室回收并展示學(xué)生的任務(wù)單。有的學(xué)生用中文亮、滅描述，有的學(xué)生用英文on、off描述，有的用數(shù)字1、0描述，這些正是教師預(yù)設(shè)想要的結(jié)果，為講解編碼的概念埋下了伏筆。

教師指出學(xué)生的描述都是正確的，對狀態(tài)用不同的形式進(jìn)行記錄的過程就是編碼的過程。教師引出本節(jié)課的一個(gè)重要概念：從一種形式或格式轉(zhuǎn)換為另一種形式就是編碼。編碼就是用預(yù)先規(guī)定的方法將文字、數(shù)字或其他對象編成數(shù)碼，或?qū)⑿畔?、?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成規(guī)定的電脈沖信號。

雖然每個(gè)人對于每個(gè)燈的狀態(tài)的描述用到了不同的語言或形式，但每個(gè)人都是只有兩種情況，這和二進(jìn)制只有兩個(gè)基本數(shù)字是一致的，所以學(xué)生進(jìn)行的編碼過程也可以稱為是二進(jìn)制形式的編碼。

數(shù)字化編碼，為了統(tǒng)一編碼結(jié)果的形式，方便交流，對于每一個(gè)led燈，滅的狀態(tài)用數(shù)字0表示，亮的狀態(tài)用1表示。請學(xué)生修改自己的任務(wù)單，把結(jié)果數(shù)字化表示。引出本節(jié)課的第二個(gè)重要概念：用數(shù)字0和1表示的編碼就是二進(jìn)制編碼。同時(shí)指出，數(shù)字系統(tǒng)中常用的編碼有兩類，一類是二進(jìn)制編碼，另一類是十進(jìn)制編碼。再次回收數(shù)字化后的編碼結(jié)果，并和學(xué)生一起進(jìn)行結(jié)果的匯總，將數(shù)字化后的編碼寫在黑板上，最后發(fā)現(xiàn)只有4個(gè)不同的記錄。拋出問題：控制兩個(gè)led燈，還有沒有其他的不同狀態(tài)？經(jīng)過大家的討論和驗(yàn)證，得出了一致的結(jié)論，兩個(gè)led燈的亮滅狀態(tài)一共有4種：00、01、10、11。

4.輕松升級：控制三個(gè)led燈

看似簡單而重復(fù)的任務(wù)升級，但是其作用和意義都是巨大的。教師設(shè)計(jì)這一系列任務(wù)的過程中，始終堅(jiān)持循序漸進(jìn)，逐步深入，最終達(dá)到其義自見的目標(biāo)（如表3）。

至此，學(xué)生們已經(jīng)從現(xiàn)象中很好地掌握了二進(jìn)制編碼的意義與具體實(shí)現(xiàn)方式。本節(jié)課另外一個(gè)重要的教學(xué)內(nèi)容是二進(jìn)制計(jì)數(shù)。之前發(fā)給學(xué)生的任務(wù)二、三表格的最后都預(yù)留了一個(gè)空列。此時(shí)，可以讓學(xué)生一起在最后一列的表頭寫上計(jì)數(shù)，然后請他們將前面的編碼狀態(tài)進(jìn)行計(jì)數(shù)的編號。

例如，在任務(wù)二中，依次將“00，01，10，11”這4個(gè)狀態(tài)的計(jì)數(shù)值填寫為0、1、2、3，并簡單解析十進(jìn)制計(jì)數(shù)值的增長與對應(yīng)的二進(jìn)制編碼增長的對應(yīng)關(guān)系。任務(wù)三的計(jì)數(shù)要復(fù)雜一些，教師作為課程的設(shè)計(jì)者，在這個(gè)環(huán)節(jié)要有意識地引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行思考，并對學(xué)生的操作及時(shí)做出指導(dǎo)，幫助學(xué)生更快地建立起正確的概念。5.合作探究：制作簡單的led燈二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

學(xué)生之前完成的任務(wù)顯示的是固定的某一種狀態(tài)，也可以說顯示的是某個(gè)十進(jìn)制數(shù)的二進(jìn)制形式，如果要改變成用二進(jìn)制形式來顯示，必須修改源程序。提出本節(jié)的一個(gè)提高任務(wù)：依次顯示所有的3位二進(jìn)制數(shù)。實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的功能。

本課采用簡單的延時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)不同狀態(tài)的顯示，避免涉及更多的c語言知識，如循環(huán)語句、數(shù)組等。學(xué)生實(shí)現(xiàn)這個(gè)任務(wù)只要用順序結(jié)構(gòu)，在顯示出某個(gè)二進(jìn)制編碼狀態(tài)后，用 dalay(1000)命令延時(shí)1秒，然后再顯示下一個(gè)編碼狀態(tài)，重復(fù)這樣的過程即可。程序上沒有新增難度，但是實(shí)現(xiàn)的效果完全不一樣，學(xué)生可以看到跳動的led燈，對他們來說又是一個(gè)很大的驚喜，同時(shí)對于二進(jìn)制計(jì)數(shù)、二進(jìn)制加法的理解有很大的幫助。

這個(gè)環(huán)節(jié)，我看到學(xué)生的led燈的跳動方式對應(yīng)的二進(jìn)制計(jì)數(shù)有從小到大，也有從大到小，也有些小組的結(jié)果是亂序的。所以這個(gè)環(huán)節(jié)，需要留出足夠的時(shí)間，讓學(xué)生多觀察、多修改自己的代碼，同時(shí)仔細(xì)觀察led燈跳動之間的關(guān)系，充分理解二進(jìn)制計(jì)數(shù)的概念。6.小組討論：光立方簡單嗎

學(xué)生在完成三個(gè)任務(wù)后，自然會思考：光立方該怎么實(shí)現(xiàn)呢？該不會就這么簡單吧？確實(shí)沒有這么簡單。經(jīng)過小組討論，得出制作光立方可能會存在困難的結(jié)論。因?yàn)閍rduino的接口是有限的，那么可以連接的led燈數(shù)量也就受到了限制，所以需要用到其他輔助芯片來擴(kuò)展接口，并在程序的代碼實(shí)現(xiàn)上要采取更高效、更便捷的方式。這就需要繼續(xù)學(xué)習(xí)其他的課程內(nèi)容，以激發(fā)學(xué)生繼續(xù)深入學(xué)習(xí)的熱情。

● 教學(xué)反思

本節(jié)課采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，教師要多從學(xué)生的角度出發(fā)，堅(jiān)持以學(xué)生為本，以學(xué)生為主體，換位思考，多反問自己，精心設(shè)計(jì)任務(wù)，循序漸進(jìn)，對于每一個(gè)任務(wù)的難度系數(shù)都做充分的考慮，保證梯度上升。設(shè)計(jì)的三個(gè)看似簡單、重復(fù)的任務(wù)，學(xué)生卻做得興趣十足，學(xué)生在實(shí)踐中主動形成自己的知識結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步體驗(yàn)編程加工的魅力。如果能融入更多動手實(shí)踐的環(huán)節(jié)，那么可以進(jìn)一步提高教學(xué)的效果。篇四：arduino創(chuàng)意機(jī)器人：創(chuàng)意小風(fēng)扇教學(xué)設(shè)計(jì)(高中信息技術(shù)精品)創(chuàng)意小風(fēng)扇 2課時(shí)

一、教材分析

本專題是自編教材《arduino創(chuàng)意機(jī)器人》中第二章《智能風(fēng)扇》的最后一個(gè)專題，為滿足學(xué)生動手操作的時(shí)間需求和保持機(jī)器人教學(xué)的連貫性，專題均采用2課時(shí)連續(xù)上的模式。本專題主要涉及到舵機(jī)和數(shù)字防跌落傳感器兩個(gè)器件，并通過舵機(jī)制作出搖頭風(fēng)扇，通過數(shù)字防跌落傳感器制作出自動跟蹤風(fēng)扇，最后通過幾種傳感器的介紹，拋磚引玉，引導(dǎo)學(xué)生有更多的創(chuàng)意。在本專題之前的兩個(gè)專題中，教材安排了聲控風(fēng)扇、換擋風(fēng)扇、自動變速風(fēng)扇、遙控風(fēng)扇等內(nèi)容，而在本章之前的《智能led》一章中也安排的有數(shù)字防跌落傳感器的相關(guān)內(nèi)容，均為本專題的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

二、學(xué)生分析

本專題的教學(xué)對象是高一學(xué)生。通過前面章節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)熟練掌握了arduino機(jī)器人的輸入輸出，基本掌握了常見傳感器的使用方法。另外，通過之前的積累，學(xué)生對arduino機(jī)器人已經(jīng)產(chǎn)生了更加濃厚的興趣，在動手操作與編程能力方面都有了顯著的提升，對arduino機(jī)器人的創(chuàng)意設(shè)計(jì)也有了更多的個(gè)人想法。

三、教學(xué)目標(biāo)

1、知識與技能

掌握arduino機(jī)器人中舵機(jī)的使用； 掌握數(shù)字防跌落傳感器的使用； 進(jìn)一步熟悉常見傳感器的使用。

2、過程與方法

在教師指導(dǎo)下，通過模仿制作出搖頭風(fēng)扇和自動跟蹤風(fēng)扇，通過積極的創(chuàng)意，理解創(chuàng)作arduino機(jī)器人的一般過程與方法。

3、情感態(tài)度與價(jià)值觀

通過用arduino機(jī)器人設(shè)計(jì)并制作創(chuàng)意風(fēng)扇，增加對arduino機(jī)器人課程學(xué)習(xí)的興趣以及動手解決實(shí)際生活問題的興趣。

四、教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：舵機(jī)和數(shù)字防跌落傳感器的使用。教學(xué)難點(diǎn)：識別手勢控制舵機(jī)。

五、教學(xué)流程 篇五：arduino選修課閃爍燈教學(xué)案例 arduino選修課閃爍燈教學(xué)案例

作者：張秀常

來源：《中小學(xué)信息技術(shù)教育》2015年第02期

自2012年7月浙江省高中課程改革以來，我校信息技術(shù)教研組陸續(xù)研究、開發(fā)并開設(shè)了圖像處理、動畫制作、趣味編程等7門選修課程。其中，arduino創(chuàng)意電子設(shè)計(jì)課程因?yàn)槿跈C(jī)械、傳感與控制為一體，學(xué)生在手腦并用解決實(shí)際問題的過程中充分提高了邏輯思維、判斷與動手創(chuàng)新能力，成為我校眾多選修課程中最為火爆的一門。

教學(xué)目標(biāo) 1.通過制作閃爍燈，學(xué)會led與arduino控制板數(shù)字口的連接，了解編程的一般過程，掌握ardublock的基本模塊與語法。2.體驗(yàn)由自然語言描述到程序編寫的一般過程。3.在使用可視化編程環(huán)境中，激發(fā)學(xué)生對編程的興趣。

教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)：硬件的搭建，數(shù)字口的輸出。

難點(diǎn)：個(gè)性化的ardublock編程。

教學(xué)準(zhǔn)備 arduino三合一控制板、黃色紅色藍(lán)色led各一塊、usb線、面包線三條，在學(xué)生機(jī)房環(huán)境中并安裝可視化編程環(huán)境ardublock，學(xué)生四人一組。

教學(xué)過程

1.由生活實(shí)例引發(fā)教學(xué)情境

師：在我們的生活中，會有各式各樣不同形狀、不同功能的燈出現(xiàn)，甚至也有個(gè)性鮮明的燈（如圖1）。

師：請同學(xué)們討論一下這三種燈的不同作用以及它們是如何進(jìn)行控制的？

師：前一章的學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)體驗(yàn)了arduino電子作品的魅力，但是我們并沒有自己動手去完成制作，現(xiàn)在我們就要來一起制作一個(gè)屬于自己的led閃爍燈。2.練習(xí)室階段：一個(gè)led閃爍燈

教師介紹硬件環(huán)境的搭建：led（light emitting diode，發(fā)光二極管）是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)半導(dǎo)體器件，顏色有白、綠、藍(lán)等；高低電平可以驅(qū)動led的亮滅。led發(fā)光模塊有三根針腳，接線的時(shí)候黑線接gnd，紅線接vcc，綠線接數(shù)字口。數(shù)字口0和

1不能接，它們用于arduino與計(jì)算機(jī)通信。

學(xué)生四人一組開始硬件環(huán)境的搭建。

教師引導(dǎo)學(xué)生具體分析一個(gè)led閃爍燈的實(shí)現(xiàn)，并用語言描述。數(shù)字口的輸出只有兩種情況，0（low）或1（high），我們既可以讀取數(shù)字口的值，也可以給它輸入一個(gè)值（0或者1）。以led為例，我們給數(shù)字口一個(gè)1（高電壓），led被點(diǎn)亮；給數(shù)字口一個(gè)0（低電壓），led被熄滅，同時(shí)還可以給予時(shí)間上的控制。教師演示ardublock編程，如圖2所示。

圖2 一個(gè)led閃爍燈的編程

學(xué)生四人一組完成調(diào)試，強(qiáng)調(diào)led發(fā)光模塊針腳的區(qū)別與arduino控制板對應(yīng)的數(shù)字接口。

設(shè)計(jì)意圖：在教師的帶領(lǐng)下，學(xué)生嘗試設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的led閃爍燈的全過程。硬件環(huán)境搭建、自然語言描述、ardublock編程和完成調(diào)試這四個(gè)步驟，為下一步設(shè)計(jì)更加復(fù)雜的作品打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

3.提高階段：模擬交通燈設(shè)計(jì)

教師引導(dǎo)學(xué)生分析模擬交通燈的現(xiàn)象：紅燈亮a秒之后滅掉，綠燈亮b秒之后滅掉，黃燈亮c秒之后滅掉，依此類推。

學(xué)生四人一組進(jìn)行硬件環(huán)境的搭建。教師提示：將三個(gè)不同顏色的led分別接在arduino控制板的數(shù)字口上時(shí)，注意針腳的數(shù)字值是什么。

教師引導(dǎo)學(xué)生用自然語言描述模擬交通燈的實(shí)現(xiàn)。如紅燈亮a秒之后滅掉的現(xiàn)象，我們給數(shù)字口一個(gè)1（高電壓），led被點(diǎn)亮，給予時(shí)間上的控制為a秒，再給數(shù)字口一個(gè)0（低電壓），led被熄滅，其他顏色燈也如此。

學(xué)生開始ardublock編程，如圖3。

圖3 模擬交通燈的編程

設(shè)計(jì)意圖：在模擬交通燈的設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生主要運(yùn)用可視化編程環(huán)境ardublock中的基本模塊與語法來嘗試實(shí)現(xiàn)生活中的一個(gè)現(xiàn)象，為下一步實(shí)現(xiàn)自己的創(chuàng)意作品打下基礎(chǔ)。4.創(chuàng)意階段：跳動的音符燈

教師引導(dǎo)：在“中國好聲音”節(jié)目中，你見過隨著音樂而跳動的燈嗎？如圖4。師：在設(shè)計(jì)跳動的音符燈時(shí)，主要考慮什么問題？

生：led燈的點(diǎn)亮?xí)r間、持續(xù)時(shí)間與熄滅時(shí)間。

師：如何同時(shí)點(diǎn)亮兩個(gè)或多個(gè)led燈？

學(xué)生針對自己的個(gè)性化音符燈進(jìn)行具體分析，教師組織學(xué)生四人一組討論可視化編程環(huán)境ardublock中的基本模塊，如延遲與時(shí)間的設(shè)置。

學(xué)生四人一組在編程環(huán)境ardublock進(jìn)行編程，以實(shí)現(xiàn)自己的個(gè)性化音符燈。

設(shè)計(jì)意圖：跳動的音符燈的設(shè)計(jì)，是讓學(xué)生在掌握ardublock中的基本模塊與語法的基礎(chǔ)上，通過自己思考、動手實(shí)踐，來設(shè)計(jì)出個(gè)性化的arduino創(chuàng)意電子作品，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)好arduino創(chuàng)意電子選修課程的信心。5.作品評價(jià)

學(xué)生以小組為單位，向大家展示音符燈的設(shè)計(jì)，并在ardublock中說明設(shè)計(jì)思路。

教師引導(dǎo)學(xué)生如何去評價(jià)arduino創(chuàng)意電子作品的設(shè)計(jì)：一是作品的硬件搭建是否正確與接口連接的整潔。二是編程設(shè)計(jì)是否正確并調(diào)試效果明顯。三是作品的設(shè)計(jì)是否融入自己的想法。

（作者單位：浙江象山中學(xué)）

專家點(diǎn)評： arduino創(chuàng)意電子設(shè)計(jì)是一門涉及信息技術(shù)、電子電工、傳感技術(shù)等多領(lǐng)域的交叉學(xué)科，其教育實(shí)施正是促使學(xué)生整合科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)領(lǐng)域的知識，以工程標(biāo)準(zhǔn)化的思想進(jìn)行綜合實(shí)踐的過程，具有較強(qiáng)的教育價(jià)值。該選修課程的開發(fā)與實(shí)踐也對教師在多領(lǐng)域交叉學(xué)科上的知識、如何進(jìn)行交叉學(xué)科的教學(xué)等方面提出了挑戰(zhàn)，張秀常老師敢于嘗試的勇氣與努力是值得肯定的。

從閃爍燈教學(xué)案例的設(shè)計(jì)過程上看，由練習(xí)階段、提高任務(wù)到創(chuàng)意作品的三步教學(xué)，不但照顧到了不同學(xué)習(xí)起點(diǎn)、不同認(rèn)知水平的高一新生，而且在學(xué)習(xí)可視化編程環(huán)境ardublock的梯度上，也做到了環(huán)環(huán)相扣、層層遞進(jìn)。隨堂聽課時(shí)我發(fā)現(xiàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性高漲，學(xué)習(xí)的效果也非常不錯(cuò)。

第二篇：Arduino學(xué)習(xí)心得-簡單制作各種歌曲

Arduino學(xué)習(xí)筆記—超簡單制作音樂

一曲葫蘆娃 帶你回歸美好童年 本文是個(gè)人學(xué)習(xí)心得，供新人參考，老鳥可瞬間飄過。

本文很簡單，需要用到的材料：adruino uno一塊（其他也可），面保線若干條，蜂鳴器或小喇叭一個(gè)（小喇叭更好蜂鳴器要接電阻不然聲音有點(diǎn)刺耳）

連接方法如圖：

首先講下簡單的樂理知識，知道音樂是怎么演奏出來的自然就可以通過代碼來進(jìn)行編排了。

1.演奏單音符一首樂曲有若干音符組成，一個(gè)音符對應(yīng)一個(gè)頻率。我們知道到相對應(yīng)的頻率 讓arduino輸出到蜂鳴器 蜂鳴器就會放出相應(yīng)的聲音，這里有個(gè)表供大家參考：

2.音符的演奏時(shí)間我們知道了音符是如何演奏出來的，下一步就是控制音符的演奏時(shí)間。每個(gè)音符都會播放一定的時(shí)間，這樣才能構(gòu)成一首優(yōu)美的曲子，而不是生硬的一個(gè)調(diào)的把所有的音符一股腦的都播放出來。如何確定每個(gè)音符演奏的單位時(shí)間呢？

我們知道，音符節(jié)奏分為一拍、半拍、1/4拍、1/8拍，我們規(guī)定一拍音符的時(shí)間為1；半拍為0.5；1/4拍為0.25；1/8拍為0.125??，所以我們可以為每個(gè)音符賦予這樣的拍子播放出來，音樂就成了。

好了 我們看看如何將簡譜翻譯成對應(yīng)頻率和拍子。

以葫蘆娃為例：

先看下左上角1=D這里，用的是D調(diào)，好那我們就看《音符頻率表》中的D行（紅色部分），第一個(gè)音符是1 但上面有個(gè)點(diǎn)，所以對應(yīng)的就是589，時(shí)間是一拍=1，第二個(gè)音符6（沒有點(diǎn)）就是495，時(shí)間也是一拍=1，第三個(gè)音符5 即441，因?yàn)橛邢聞澗€所以是半拍=0.5，??以此類推

第四0這里要注意下，這里是沒有聲音，但是要是用頻率0表示還是會有聲音（這個(gè)不懂），所以我們用一個(gè)很高頻率的聲音，這樣人耳聽不到就達(dá)到了沒有聲音的效果，所以頻率為-1。拍子=1拍

第五，再接著看到第一句歌詞葫蘆娃 這個(gè)娃的音是3—，這表示是兩拍，后面每加一個(gè)“-”，表示拍子+1（1+1），本例中最多是加到4.第六，第二句歌詞葫蘆娃這個(gè)娃，3?帶個(gè)點(diǎn)，點(diǎn)的意思是去3的拍子的一半，即3?的拍子是1+0.5

第七，大家可能會問那弧線怎么表示，這在音樂中屬于連音，我們要表示的話，可以稍微改下連音后面那個(gè)音的頻率，比如減少或增加一些數(shù)值（需自己調(diào)試），這樣表現(xiàn)會更流暢，但操作上更復(fù)雜了，本例沒有做連音的處理，大家有興趣可以自己調(diào)整下。

所以說了一大堆，規(guī)律就是時(shí)間上單個(gè)音符沒有下劃線，就是一拍（1），有下劃線是半拍（0.5），兩個(gè)下劃線是四分之一拍（0.25），有“—”=前面音符的拍子+1；頻率上就是按

照音符是否帶點(diǎn)，點(diǎn)在上還是在下到表中查找就可以了。

至此原理清楚，隨便拿個(gè)簡譜來我們都可以翻譯成代碼了。

好，下面進(jìn)入代碼部分，來看下這首《葫蘆娃》的代碼：

#define NOTE_D0-1 #define NOTE_D1 294

#define NOTE_D2 330 #define NOTE_D3 350

#define NOTE_D4 393

#define NOTE_D5 441 #define NOTE_D6 495

#define NOTE_D7 556

#define NOTE_DL1 147

#define NOTE_DL2 165 #define NOTE_DL3 175

#define NOTE_DL4 196 #define NOTE_DL5 221

#define NOTE_DL6 248

#define NOTE_DL7 278

#define NOTE_DH1 589 #define NOTE_DH2 661

#define NOTE_DH3 700

#define NOTE_DH4 786

#define NOTE_DH5 882

#define NOTE_DH6 990 #define NOTE_DH7 112

//以上部分是定義是把每個(gè)音符和頻率值對應(yīng)起來，其實(shí)不用打這么多，但是都打上了，后面可以隨意編寫D調(diào)的各種歌，我這里用NOTE_D+數(shù)字表示音符，NOTE_DH+數(shù)字表示上面有點(diǎn)的那種音符，NOTE_DL+數(shù)字表示下面有點(diǎn)的那種音符。這樣后面寫起來比較好識別。#define WHOLE 1

#define HALF 0.5

#define QUARTER 0.25

#define EIGHTH 0.25 #define SIXTEENTH 0.625

//這部分是用英文對應(yīng)了拍子，這樣后面也比較好看

int tune[] =

{

NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D0,NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D0,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D0,NOTE_D6,NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D0,NOTE_D1,NOTE_D1,NOTE_D3,NOTE_D1,NOTE_D1,NOTE_D3,NOTE_D0,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D1,NOTE_D3,NOTE_D0,NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D1,NOTE_D2,NOTE_D0,NOTE_D7,NOTE_D7,NOTE_D5,NOTE_D3,NOTE_D5,NOTE_DH1,NOTE_D0,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D0,NOTE_D5,NOTE_D1,NOTE_D3,NOTE_D0,NOTE_DH1,NOTE_D0,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D0,NOTE_D5,NOTE_D1,NOTE_D2,NOTE_D0,NOTE_D3,NOTE_D3,NOTE_D1,NOTE_DL6,NOTE_D1,NOTE_D3,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D3,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_DH1,NOTE_D0,NOTE_D7,NOTE_D5,NOTE_D6,};//這部分就是整首曲子的音符部分，用了一個(gè)序列定義為tune，整數(shù)

float duration[]=

{1,1,0.5,0.5,1,0.5,0.5,0.5,0.5,1,0.5,0.5,0.5,1,0.5,1,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,1,1,1,1,1+1,0.5,1,1+0.5,1,1,1,0.5,0.5,1,0.5,1,1+0.5,1,0.5,0.5,0.5,0.5,1+1,0.5,1,1+0.5,1,1+1,0.5,0.5,1,1+1+1+1,0.5,0.5,0.5+0.25,0.25,0.5+0.25,0.25,0.5+0.25,0.25,0.5,1,0.5,1,1,0.5,0.5,0.5+0.25,0.25,0.5+0.25,0.25,0.5+0.25,0.25,0.5,1,0.5,1,1,1+1,0.5,0.5,1,1+1+1+1,0.5,1,0.5,1+1,0.5,1,0.5,1+1,1+1,0.5,0.5,1,1+1+1+1

};//這部分是整首曲子的接拍部分，也定義個(gè)序列duration，浮點(diǎn)（數(shù)組的個(gè)數(shù)和前面音符的個(gè)數(shù)是一樣的，一一對應(yīng)么）

int length;//這里定義一個(gè)變量，后面用來表示共有多少個(gè)音符

int tonePin=5;//蜂鳴器的pin

void setup()

{

pinMode(tonePin,OUTPUT);//設(shè)置蜂鳴器的pin為輸出模式

length = sizeof(tune)/sizeof(tune[0]);//這里用了一個(gè)sizeof函數(shù)，可以查出tone序列里有多少個(gè)音符

}

void loop()

{

for(int x=0;x

{

tone(tonePin,tune[x]);//此函數(shù)依次播放tune序列里的數(shù)組，即每個(gè)音符

delay(400*duration[x]);//每個(gè)音符持續(xù)的時(shí)間，即節(jié)拍duration，400是調(diào)整時(shí)間的越大，曲子速度越慢，越小曲子速度越快，自己掌握吧

noTone(tonePin);//停止當(dāng)前音符，進(jìn)入下一音符

}

delay(5000);//等待5秒后，循環(huán)重新開始

}

第三篇：淺談基于STEM理念的Arduino教學(xué)實(shí)施策略

淺談基于STEM理念的Arduino教學(xué)實(shí)施策略

摘要：信息技術(shù)教師在項(xiàng)目驅(qū)動的Arduino教學(xué)中，融入STEM教育理念，能培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力。本文首先對STEM教育和Arduino教學(xué)進(jìn)行了簡單介紹，然后結(jié)合作者的教學(xué)實(shí)踐和思考提出了基于STEM理念的Arduino教學(xué)實(shí)施策略，最后羅列了在實(shí)際教學(xué)中還可以進(jìn)一步完善之處。

關(guān)鍵詞：STEM；Arduino；教學(xué)實(shí)施策略

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 論文編號：1674-2117（2018）15/16-0135-05

當(dāng)今科技發(fā)展日新月異，創(chuàng)客文化席卷全球，中學(xué)信息技術(shù)教育也緊跟時(shí)代發(fā)展潮流，新一輪課程改革倡導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、計(jì)算思維和實(shí)踐能力。傳統(tǒng)的教學(xué)科目一直存在著較為嚴(yán)重的“知識本位或技術(shù)本位傾向”，而現(xiàn)在所提倡的STEM教育，尤其是基于STEM理念的Arduino教學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、實(shí)踐動手能力和設(shè)計(jì)創(chuàng)造能力，這恰恰是當(dāng)前學(xué)校教育有待加強(qiáng)的部分。

STEM教育與Arduino教學(xué)

Arduino是一款開源軟硬件平臺，具有操作簡單、價(jià)格低廉、可拓展性強(qiáng)等特點(diǎn)。其教學(xué)旨在以Arduino控制板、傳感器和各種執(zhí)行器等硬件為載體，在創(chuàng)客空間的平臺下，融合STEM教育理念，培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力、想象力、創(chuàng)造力以及解決問題的能力。Mixly（米思齊）是一款為Arduino測控板編程的軟件，其編程界面與Scratch編程軟件、App Inventor軟件等有相似之處，其所具有的“能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、開發(fā)過程簡單、組件模塊豐富、支持即時(shí)調(diào)試”的特點(diǎn)，使得這款軟件可以?m用于初中信息技術(shù)拓展類課程課堂教學(xué)。

Arduino的課程目標(biāo)定位為培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用各種知識和技能，來解決各領(lǐng)域、各方面、各類型實(shí)際問題的能力。STEM教育理念則提供了重新審視傳感器等硬件使用方法教學(xué)和程序設(shè)計(jì)教學(xué)的視角。把STEM理念融入Arduino教學(xué)，強(qiáng)調(diào)將過程和方法置于復(fù)合的真實(shí)問題情境中，倡導(dǎo)將各個(gè)領(lǐng)域的知識通過綜合的Arduino課程結(jié)合起來，加強(qiáng)學(xué)科間的相互融合，發(fā)揮綜合育人功能，讓學(xué)生在真實(shí)情境下學(xué)習(xí)，在項(xiàng)目活動中應(yīng)用多學(xué)科知識和技能解決問題或進(jìn)行“創(chuàng)意智造”，從而有助于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

基于STEM理念的Arduino教學(xué)實(shí)施策略

Arduino教學(xué)總體來說是教師引導(dǎo)學(xué)生在面向真實(shí)問題解決的項(xiàng)目探究學(xué)習(xí)（Problem Based Learning and Project Based Learning）過程中，綜合運(yùn)用各學(xué)科知識、相關(guān)技術(shù)、工程設(shè)計(jì)思想和科學(xué)研究方法來進(jìn)行問題解決、創(chuàng)新設(shè)計(jì)與個(gè)性化制造，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生STEM素養(yǎng)、創(chuàng)新意識、計(jì)算思維和實(shí)踐能力的目的。在Arduino教學(xué)實(shí)施過程中，要以STEM理念為指導(dǎo)，巧妙運(yùn)用各種策略來促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成和促進(jìn)學(xué)生的綜合發(fā)展。

1.問題引導(dǎo)或項(xiàng)目驅(qū)動

教師在進(jìn)行課堂教學(xué)時(shí)，應(yīng)圍繞學(xué)生熟悉的問題開展教學(xué)。引導(dǎo)學(xué)生在完成具體項(xiàng)目的過程中學(xué)得知識、習(xí)得技能、發(fā)展思維或提高能力。不論是信息技術(shù)拓展課還是學(xué)生社團(tuán)活動，以項(xiàng)目的方式開展教學(xué)，問題情境的生活化能夠使得知識與學(xué)生已有認(rèn)知的距離感減弱，學(xué)生能夠置身于真實(shí)的生活情境中學(xué)習(xí)知識、解決問題、設(shè)計(jì)智造。

在Arduino教學(xué)入門課上，教師可以引導(dǎo)學(xué)生完成“交通信號燈制作”項(xiàng)目。此項(xiàng)目涉及到物理學(xué)中LED的特點(diǎn)及使用方法、程序設(shè)計(jì)中最基本的順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)、對Arduino UNO板數(shù)字輸出端口進(jìn)行高低電平設(shè)置和延時(shí)時(shí)間控制方法（如圖1）。這些知識屬于物理學(xué)和信息技術(shù)學(xué)科中較為基礎(chǔ)的知識，完成這一項(xiàng)目既能使學(xué)生獲得成就感，也能促使學(xué)生掌握最基本的硬件知識和編程技巧。

在實(shí)際教學(xué)中，應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生做生活中的有心人，發(fā)現(xiàn)生活中的問題，尋找項(xiàng)目創(chuàng)作靈感。例如，結(jié)合學(xué)校消防演習(xí)活動，可以完成“火災(zāi)報(bào)警器”的制作。此項(xiàng)目用到的硬件為火焰?zhèn)鞲衅骱头澍Q器，涉及到程序設(shè)計(jì)中的選擇結(jié)構(gòu)（分支結(jié)構(gòu)），用到了Mixly軟件中的模擬輸入和串口監(jiān)視器的使用（如圖2）。這一項(xiàng)目主題來源于實(shí)際生活，并服務(wù)于生活，是一個(gè)很有意義的練習(xí)項(xiàng)目。

2.協(xié)同教學(xué)和協(xié)作學(xué)習(xí)

STEM理念倡導(dǎo)跨學(xué)科融合，現(xiàn)實(shí)問題的解決也常常要用到多個(gè)不同領(lǐng)域的知識，但學(xué)校開設(shè)Arduino課程的教師一般是信息技術(shù)教師。信息技術(shù)教師雖然具有程序設(shè)計(jì)和軟件使用方面的專業(yè)知識，但對物理、音樂等其他學(xué)科的知識并不精通。因此，在實(shí)際教學(xué)中，如果需要向?qū)W生傳授其他學(xué)科的專業(yè)知識，可邀請相關(guān)學(xué)科任課教師來給學(xué)生講授，這就是所謂的“協(xié)同教學(xué)”。不同的學(xué)生有自己所擅長的學(xué)科，Arduino課上的任務(wù)基本都是由小組協(xié)作完成的，教師在分組時(shí)應(yīng)盡量做到使各學(xué)習(xí)小組“組內(nèi)異質(zhì)、組間同質(zhì)”，一起研究，協(xié)作完成每個(gè)項(xiàng)目。

例如，“創(chuàng)意門鈴”（按下門鈴按鈕可以播放“兩只老虎”音樂）項(xiàng)目制作時(shí)雖然用到的電子元器件只有蜂鳴器和按鈕，但涉及到音樂（樂譜、音調(diào)、節(jié)拍）、物理（聲音的傳播、振動頻率與音調(diào)的關(guān)系）、信息技術(shù)（數(shù)組、函數(shù)的定義與調(diào)用）等多學(xué)科知識。在引導(dǎo)學(xué)生完成這一項(xiàng)目時(shí)，教師可邀請音樂教師等來給學(xué)生講授專業(yè)知識，也可以讓學(xué)生以完成課前任務(wù)的形式，以小組為單位主動去請教相關(guān)學(xué)科教師（如圖3）。

有時(shí)看似很簡單的一個(gè)項(xiàng)目，也要用到多門學(xué)科的知識。例如，“自動變速風(fēng)扇”項(xiàng)目要求風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速根據(jù)人與其距離的變化而發(fā)生改變，這個(gè)項(xiàng)目用到了物理學(xué)中的摩擦力和紅外測距原理，也用到了數(shù)學(xué)中的映射，并且整個(gè)項(xiàng)目的難點(diǎn)在于映射的運(yùn)用（如圖4）。

3.實(shí)踐應(yīng)用與創(chuàng)意智造

總體來說，Arduino課程教學(xué)的開展就是基于問題解決，服務(wù)于實(shí)際生活。所以在教學(xué)實(shí)施時(shí)要注重實(shí)踐應(yīng)用，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)意智造。通過研究性學(xué)習(xí)活動，給學(xué)生體驗(yàn)知識、運(yùn)用技能、設(shè)計(jì)作品、拓展思維、收獲能力的樂趣，傳遞反復(fù)迭代、精益求精的設(shè)計(jì)態(tài)度，讓學(xué)生愛上設(shè)計(jì)，愛上創(chuàng)造，愛上生活。

日常生活中，部分商店門口掛著迎賓娃娃，當(dāng)顧客進(jìn)入時(shí)就會說“歡迎光臨”。我們可以利用可調(diào)紅外傳感器開關(guān)設(shè)計(jì)一款個(gè)性化簡易迎賓儀（如圖5），當(dāng)設(shè)備檢測到有人經(jīng)過時(shí)，指示燈亮起并演奏迎賓曲。這就是一個(gè)比較基礎(chǔ)的實(shí)踐應(yīng)用，在這一項(xiàng)目基礎(chǔ)上，還可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行拓展延伸――制作一款倉庫入侵檢測裝置，當(dāng)設(shè)備檢測到有人進(jìn)入倉庫時(shí)提醒倉庫管理員及時(shí)查看倉庫監(jiān)控。

初中生對新鮮事物有較強(qiáng)的好奇心，也有著豐富的想象力和一定的創(chuàng)作欲望。例如，“空氣電子琴”是一個(gè)創(chuàng)意智造項(xiàng)目，其原理是用超聲波測距儀檢測手與傳感器之間的距離，通過數(shù)學(xué)運(yùn)算將其轉(zhuǎn)化為1～7之間的一個(gè)音符，再通過蜂鳴器發(fā)出相應(yīng)的聲音（如下頁圖6）。這一項(xiàng)目難度不算大，但很有趣味性，學(xué)生制作完成后也很有成就感。當(dāng)然，創(chuàng)意智造項(xiàng)目應(yīng)在學(xué)生學(xué)習(xí)過基礎(chǔ)硬件知識和編程技巧后，根據(jù)來源于生活的創(chuàng)作靈感，自己嘗試設(shè)計(jì)制作創(chuàng)意作品。

4.學(xué)科整合與綜合發(fā)展

近年來，各國開始重新審視全球化背景下的創(chuàng)新人才培養(yǎng)。有研究表明，將不同學(xué)科知識以割裂的方式進(jìn)行教學(xué)，是教育界的常見弊端，STEM教育從誕生開始就擔(dān)負(fù)著克服這一弊端的重要使命，并促使STEM逐步進(jìn)入教育各階段。Arduino教學(xué)應(yīng)在STEM理念指導(dǎo)下，以現(xiàn)實(shí)問題為基點(diǎn)，將多學(xué)科、多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的知識和技能巧妙地融合在一起，設(shè)計(jì)好項(xiàng)目或課題來引導(dǎo)學(xué)生動腦思考、動手實(shí)踐，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生思維品質(zhì)、創(chuàng)造能力的綜合發(fā)展。

例如，冬天的晚上，睡覺前想把燈關(guān)掉，而燈的開關(guān)卻在幾米外的門口，如果能用遙控器來控制燈的開關(guān)，會變得方便很多，基于此，可以設(shè)計(jì)制作一款“遙控?zé)簟?。要想完成這一項(xiàng)目，首先要了解常用紅外遙控系統(tǒng)中發(fā)射器和接收器的基本工作原理，還要綜合運(yùn)用編程技巧（如圖7）。

5.在項(xiàng)目真實(shí)性與教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)性之間找到平衡

現(xiàn)實(shí)生活中，我們會遇到很多問題，然而，大部分真實(shí)項(xiàng)目會受到很多因素的制約，有些甚至要用科技前沿知識才能解決。而在Arduino教學(xué)實(shí)施時(shí)，教師要考慮學(xué)生的年齡特點(diǎn)、身心發(fā)展特點(diǎn)和他們已有的知識儲備，教學(xué)項(xiàng)目難度要落在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)內(nèi)，太難或太復(fù)雜的研究項(xiàng)目不適合作為教學(xué)內(nèi)容?？茖W(xué)知識、數(shù)學(xué)知識和程序設(shè)計(jì)知識都有一定的難度階梯，學(xué)生不能跨越較大的梯度來學(xué)習(xí)這些知識，因此，在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)在項(xiàng)目真實(shí)性和教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)性之間找到平衡。

例如，“樓道節(jié)能燈”的設(shè)計(jì)與制作（如圖8）就是一個(gè)兼顧項(xiàng)目真實(shí)性與教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)性的研究項(xiàng)目，用聲音傳感器檢測周圍環(huán)境聲音的響度，用光線傳感器檢測周圍環(huán)境的亮度，然后判斷是否響度較大且亮度較低，滿足條件時(shí)燈亮起，否則燈處于滅掉的狀態(tài)。

6.在課時(shí)有限性與探究耗時(shí)性之間找到平衡

不可否認(rèn)，“中考”這根指揮棒在初中階段具有強(qiáng)大的導(dǎo)向作用，教育行政部門、各級各類學(xué)校都很重視初中學(xué)校中考升學(xué)率。信息技術(shù)、綜合實(shí)踐等非中考學(xué)科課時(shí)量較少，而一個(gè)真實(shí)的綜合項(xiàng)目的完成往往需要花費(fèi)學(xué)生較長的時(shí)間，在Arduino教學(xué)實(shí)施中，處理好課時(shí)有限性與探究耗時(shí)性這一矛盾是很有必要的。

解決這一矛盾的途徑之一是設(shè)計(jì)復(fù)雜度適中的項(xiàng)目作為課堂練習(xí)任務(wù)。例如，“趣味抽獎(jiǎng)轉(zhuǎn)盤”是用按鈕控制舵機(jī)隨機(jī)旋轉(zhuǎn)一定角度的電動抽獎(jiǎng)器（如圖9）。這一項(xiàng)目只涉及到三個(gè)知識點(diǎn)：隨機(jī)數(shù)、舵機(jī)控制、中斷。

解決這一矛盾的另一個(gè)途徑，就是引導(dǎo)學(xué)生充分利用課內(nèi)和課外時(shí)間。例如，“打地鼠游戲”是學(xué)生熟悉并喜愛的一款小游戲，以此作為探究制作項(xiàng)目，需要花費(fèi)學(xué)生較多的時(shí)間。學(xué)生可以在課堂上完成“項(xiàng)目功能說明和解決方案的撰寫”，在課余時(shí)間小組合作完成項(xiàng)目，遇到問題時(shí)可向老師或同學(xué)求助。

Arduino教學(xué)中可以進(jìn)一步完善之處

1.硬件配備與更新問題

Arduino UNO控制板和各種傳感器等設(shè)備的購買需要花費(fèi)一定的資金，在支持開設(shè)拓展性課程的學(xué)校申請資金相對容易些，但在大部分學(xué)校申請經(jīng)費(fèi)可能會比較麻煩。教師可以通過申請課題和各種級別的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目來獲得科研經(jīng)費(fèi)。Arduino作為新生事物，發(fā)展速度非常快，各種具有新功能的傳感器相繼問世，此外，為了支持學(xué)生創(chuàng)新研究項(xiàng)目的開展，也常常需要購買新的傳感器。教師如何通過各種渠道獲得研究經(jīng)費(fèi)也是一個(gè)值得思考的問題。

2.課時(shí)問題

基于STEM理念的Arduino教學(xué)比較注重項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)過程中的問題解決和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程中的方法習(xí)得，這種探究性學(xué)習(xí)比較耗時(shí)，在總課時(shí)數(shù)不變的情況下，應(yīng)盡可能申請兩節(jié)課連排。教師可以開通以分享Arduino作品為主的微信公眾號，利用各種網(wǎng)絡(luò)資源，支持學(xué)生課后的拓展性學(xué)習(xí)。

3.功利主義和錦標(biāo)主義問題

Arduino課程的開展應(yīng)以促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展為目標(biāo)，應(yīng)在一定程度上具有“普適性”。各種青少年科技創(chuàng)新大賽在某種程度上促使部分拓展課異化了發(fā)展學(xué)生核心素?B的目標(biāo)定位，部分比賽結(jié)果與中考加分相關(guān)，教師應(yīng)避免功利主義和錦標(biāo)主義在課程實(shí)施中出現(xiàn)。

小結(jié)

基于STEM理念的Arduino教學(xué)是教育改革和時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，其所具有的整合性、實(shí)踐性、趣味性等切合了初中生的學(xué)習(xí)需求。通過改進(jìn)教學(xué)策略，研發(fā)教學(xué)資源，Arduino教學(xué)能夠促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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第四篇：基于Arduino UNO的智能插座設(shè)計(jì)論文

智能插座是智能家居的重要組成部分。設(shè)計(jì)的智能插座以Arduino UNO為核心，由處理器模塊、以太網(wǎng)通信模塊、Wi-Fi通信模塊、電源模塊、電能傳感模塊、繼電器模塊等組成，可使用手機(jī)APP進(jìn)行遠(yuǎn)程開關(guān)控制，實(shí)現(xiàn)即時(shí)控制、定時(shí)控制、過流過壓控制等功能。概述

智能插座是智能家居的重要組成部分，在完成插座的分配單路或者多路電源的基本功能的基礎(chǔ)上，還具有智能化的特點(diǎn)。

本文設(shè)計(jì)了一種以Arduino UNO為核心的智能插座，可以實(shí)現(xiàn)通過因特網(wǎng)使用手機(jī)APP對插座進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和狀態(tài)監(jiān)測，同時(shí)也具備與其它智能家居系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合進(jìn)行聯(lián)動的能力。智能插座的硬件系統(tǒng)

智能插座的硬件系統(tǒng)由處理器模塊、以太網(wǎng)通信模塊、Wi-Fi通信模塊、電源模塊、電能傳感模塊、繼電器模塊等組成，如圖1所示。

2.1 處理器模塊

本智能插座使用以Arduino UNO單片機(jī)組件為核心的處理器模塊。處理器采用ATmega328處理器，擁有14路的I/O口，其中6路為mini輸入接口，另外6路用于PWM輸出。Arduino UNO有一個(gè)16MHz的晶振和一個(gè)用來復(fù)位的按鍵，提供一個(gè)電源插孔和一個(gè)USB接口，另外還有一個(gè)ICSP header。

Arduino UNO 可以通過不同的的傳感器對環(huán)境感知測量，電路板上的微控制器能夠通過編程寫入程序，以二進(jìn)制的形式燒寫到單片機(jī)的微控制器中。基于Arduino 單片機(jī)來設(shè)計(jì)的設(shè)備可以只采用Arduino 單片機(jī)一種獨(dú)立模塊，當(dāng)然也可以搭配一些其他的在電腦上運(yùn)行的軟件。

2.2 以太網(wǎng)模塊

以太網(wǎng)模塊采用W5100以太網(wǎng)模塊。此模塊是一款擁有多功能的單片網(wǎng)絡(luò)接口芯片，內(nèi)部集成有 10/100Mbps 以太網(wǎng)控制器。主要應(yīng)用于高集成、高穩(wěn)定、高性能和低成本的嵌入式系統(tǒng)中。使用 W5100 可以實(shí)現(xiàn)沒有操作系統(tǒng)的 Internet 連接，可以與 IEEE802.310BASE-T和 802.3u 100BASE-TX兼容。

2.3 Wi-Fi模塊

Wi-Fi模塊是基于Uart接口的符合Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式模塊，內(nèi)置無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IEEE802.11協(xié)議棧以及TCP/IP協(xié)議棧，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶串口或TTL電平數(shù)據(jù)到無線網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)換。

2.4 繼電器模塊

繼電器是自動化領(lǐng)域最常用到的一種弱電控制強(qiáng)電的電器設(shè)備。本智能插座設(shè)計(jì)使用的是信號繼電器，一個(gè)三極管來驅(qū)動繼電器。在繼電器電路內(nèi)部線圈兩端添加二極管來吸收線圈斷電情況下所產(chǎn)生的反電勢，以達(dá)到防止干擾的目的。上圖中AB為常開觸點(diǎn)，AC為常閉觸點(diǎn)。

2.5 電源模塊

電源模塊將市電轉(zhuǎn)換為電壓為5V的直流電，為各個(gè)系統(tǒng)提供電源。智能插座的電源系統(tǒng)要求對電網(wǎng)質(zhì)量適應(yīng)性強(qiáng)、工作穩(wěn)定、體積小。本次設(shè)計(jì)采用的是以7805為核心的電源變換模塊，最大輸出電流為1A。

電源部分還設(shè)計(jì)了USB充電功能，可以為手機(jī)等設(shè)備充電。

2.6 電能傳感模塊

電能傳感模塊的設(shè)計(jì)以ADE7755為核心，在保證低成本、小體積的同時(shí)，又具有高精度和高可靠性，其技術(shù)指標(biāo)超過了IEC1036規(guī)定的要求。在工作時(shí)，ADE7755通過兩個(gè)16位二階-△模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)將電壓和電流信號數(shù)字化，將電流和電壓的瞬時(shí)信號直接通過內(nèi)部乘法器得到瞬時(shí)功率信號，該信號經(jīng)頻轉(zhuǎn)換器得到與平均有功功率成正比的頻率信號，經(jīng)CF引腳輸出。軟件設(shè)計(jì)

智能插座軟件設(shè)計(jì)分為Arduino UNO編程設(shè)計(jì)和手機(jī)APP設(shè)計(jì)兩部分。

3.1 Arduino UNO編程設(shè)計(jì)

Arduino UNO軟件開發(fā)采用C語言進(jìn)行編程，使用Arduino IDE1.05進(jìn)行編譯，USB轉(zhuǎn)串口線連接計(jì)算機(jī)進(jìn)行燒寫。

軟件系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)配置程序、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收程序、繼電器控制程序、電能傳感接收程序、充電控制程序等。網(wǎng)絡(luò)配置程序?qū)⒅悄懿遄c因特網(wǎng)連接。繼電器控制程序根據(jù)手機(jī)APP發(fā)出的指令、或者電能傳感接收的狀態(tài)控制繼電器開關(guān)。電能傳感接收程序讀取電能傳感器檢測到的經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的電流、電壓值，并將該數(shù)據(jù)傳送到處理器中，處理器將該數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的電流、電壓閾值進(jìn)行比較。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收程序通過W5100以太網(wǎng)模塊接受來路由器上的DHCP服務(wù)器的數(shù)據(jù)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置。

3.2 手機(jī)APP設(shè)計(jì)

智能插座聯(lián)網(wǎng)后，Arduino UNO具備網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能，可以通過APP直接讀取繼電器狀態(tài)、電流電壓數(shù)值等智能插座的各種狀態(tài)信息，也可以向處理器發(fā)送控制指令。本次設(shè)計(jì)只設(shè)計(jì)了基于Andriod的APP，采用Eclipse進(jìn)行開發(fā)。

主要由用戶身份認(rèn)證、智能插座連接、智能插座狀態(tài)指示、開關(guān)控制、定時(shí)控制等功能模塊組成。

用戶身份認(rèn)證通過集中的服務(wù)器平臺認(rèn)證用戶身份;智能插座連接將APP和Arduino UNO的服務(wù)器連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取和控制;智能插座狀態(tài)指示顯示插座上每一路插孔的開關(guān)狀態(tài)，點(diǎn)擊該指示，可以進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)手動控制。為防止誤操作，改變插座開關(guān)狀態(tài)時(shí)，需要進(jìn)行一次確認(rèn)。定時(shí)控制功能可以設(shè)置每一路插座通斷時(shí)間，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃供電。設(shè)計(jì)總結(jié)

本設(shè)計(jì)只是實(shí)現(xiàn)了智能插座的基本功能。未來還要在小型化、集成化、穩(wěn)定性等方面進(jìn)行改進(jìn)。同時(shí)，基于電力的網(wǎng)絡(luò)連接、集中式的插座控制和狀態(tài)和檢測、用電量的大數(shù)據(jù)分析等功能也可以在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)。另外，系統(tǒng)信息安全保護(hù)也要充分考慮。

第五篇：arduino mega 2560 串口

arduino mega 2560 串口

2560的串口一共有4個(gè)，分別對應(yīng)數(shù)字接口0-1,18-19,16-17,14-15所有串口都可以跟pc通信，但只有0-1是跟板子上的usb2ttl連接，只有0-1是可以用來下載程序的，即使購買了usb2ttl的線，在0-1以外的串口也不能用來下載，除非修改bootloader將藍(lán)牙模塊接在14-15上（注意藍(lán)牙的rx、tx跟板子上的rx、tx要反接）程序里面可以用serial3.read()等類似操作程序里面serial操作0-1，serial1操作18-19，serial2操作16-17，serial3操作14-15這樣使用usb線下載程序同時(shí)可以用藍(lán)牙接收數(shù)據(jù)到電腦上。

串口通訊中最重要的一點(diǎn)就的通訊協(xié)議，一般串口通訊協(xié)議都會有波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位等參數(shù)。大家不會設(shè)置也不用怕，Arduino語言中Serial.begin()函數(shù)就能使大家輕松完成設(shè)置，我們只需要改變該函數(shù)的參數(shù)即可，例如Serial.begin(9600)，則表示波特率為9600bit/s(每秒比特?cái)?shù)bps)，其余參數(shù)默認(rèn)即可。

Arduino語言中還提供了Serial.available()判斷串口緩沖器狀態(tài)、Serial.read()讀串口、Serial.print()串口發(fā)送及Serial.println()帶換行符串口發(fā)送四個(gè)函數(shù)。

下面用一段代碼來演示這些函數(shù)的用途。無須外圍電路，只需要將下載的USB線連接即可。char word;void setup(){ Serial.begin(9600);// 打開串口，設(shè)置波特率為9600 bps } void loop(){ if(Serial.available()> 0)//判斷串口緩沖器是否有數(shù)據(jù)裝入 { word = Serial.read();//讀取串口 if(word=='a')//判斷輸入的字符是否為a { Serial.print(“DFRobot ”);//從串口發(fā)送字符串 Serial.println(“is NO.1”);//從串口發(fā)送字符串并換行 } } }

編譯下載完程序后，點(diǎn)紅圈里的按鈕，打開串口監(jiān)視器；

選擇串口監(jiān)視器的波特率為9600bps，在發(fā)送框里填上字母a，點(diǎn)send發(fā)送，下面的顯示框里就會顯示返回的數(shù)據(jù)，如果發(fā)送的是字母a，則顯示字符串，否則無返回。