小学信息技术-光彩夺目的LED教学设计学情分析教材分析课后反思

第十课光彩夺目的LED【教学目标】1.了解电路的组成及工作原理，认识Arduino控制板并能区分常用接口和引脚。2.能借助以往图形化编程学习经历认识Linkboy软件，并能根据实际需求选择适当的元器件在软件工作台中搭建规范、简洁的虚拟电路。3.经历点亮一盏LED灯的过程，学会在Linkboy软件中编写简单的程序，体验智能电子造物的一般过程，初步建立Linkboy软件中“虚拟搭建——编写程序——仿真测试——实物搭建——下载程序”的问题解决模型。4.通过欣赏国庆灯光秀，感受新中国成立以来的辉煌成就，培育爱国主义情感和民族认同感。【评价设计】目标1：能说出点亮LED灯的条件，并将实物进行简单连接；观察Arduino控制板并能分享自己的发现或提出有价值的问题。目标2：在Linkboy软件中将控制板、LED进行连接，形成规范、简洁的虚拟电路。目标3：借助Scratch图形化编程学习经验，尝试编写简单的程序点亮LED灯，能提出自己的困惑或解决操作中遇到的问题；通过仿真测试确认程序正常运行后，根据虚拟电路进行实物搭建，能做到一一对应，下载程序后，LED持续点亮。目标4：欣赏国庆灯光秀后，能流畅表达自己的感受。【教学重点、难点】重点：能在Linkboy软件中搭建虚拟电路；初步建立Linkboy软件中“虚拟搭建——编写程序——仿真测试——实物搭建——下载程序”的问题解决模型。难点：能区分控制板端口并能正确连接元件和接口；建立Linkboy软件中问题解决模型。【教学资源及教具准备】多媒体课件、器材（LED灯、杜邦线、电阻、纽扣电池、Arduino控制板、数据线）、网络教室软件【教学过程】一、欣赏视频，导入课题【课件播放国庆灯光秀微视频】师生共同欣赏。提问：从视频中你看到了什么？有什么感受？学生交流。师小结：国庆期间，各大城市上演的灯光秀不仅点亮了城市的夜空，也让我们感受到了新中国成立70年以来的辉煌巨变。其实，这些流光溢彩、变幻无穷的灯光秀使用的关键技术之一就是LED。这节课，我们就来一起探索“光彩夺目的LED”。（板书课题：第10课光彩夺目的LED）【设计意图】借助生活中的国庆灯光秀这一视频片段引出课题，引导学生关注生活中的信息技术应用。同时，通过欣赏视频和互动交流感悟祖国的繁荣昌盛，培育爱国主义情感。二、互动体验，提出问题出示LED实物。师：这就是LED——一种半导体材料制成的小灯泡。它们能发出各种颜色的光，正是无数像这样不起眼的小灯泡，汇聚成一场让人震撼的灯光秀。今天，我们还无法创造一场精美绝伦的视觉盛宴，但我们学习可以从点亮一盏LED灯开始。提出问题：根据科学课学过的知识，你认为怎样能让这样一盏LED亮起来？学生交流。【课件出示电路概念及示意图】师小结:LED和电源通过导线连接在一起组成一个封闭的电路，这盏灯就能亮起来了。出示杜邦线、LED、纽扣电池。提问：谁来试一试用这些器材把这盏LED点亮？一组学生到前面演示。提问：你能把灯灭掉吗？学生很容易操作。进一步提出要求：请按我的指令让灯亮和灭。教师重复提出亮灭的要求，并逐渐加快速度，学生根据指令操作。师小结：一盏灯不停地亮和灭已经让我们手忙脚乱了，【课件出示广州塔霓虹灯】那几百、几千甚至数不清的LED，靠物理连接和人力控制是不可能实现的。这时候我们就需要借助计算机和相应的程序来控制。说到计算机你可能第一个想到我们面前使用的电脑，但在智能造物领域更多的时候我们使用的是一种微型计算机，【课件出示】应用最广泛的开源控制器——Arduino控制板。【设计意图】运用科学课学习过的简单物理电路连接知识迁移到本节课，渗透数字电路意识，引导学生借助已有经验学习新知；从连接电路点亮LED到按越来越快的指令让LED重复亮灭，引导学生发现人在进行重复操作时遇到的问题，激发对智能造物的学习需求。三、建立模型，解决问题1.认识Aduino控制板和linkboy软件师：Arduino控制板是一种微型计算机（单片机），仔细观察桌面上的Arduino控制板，你有什么发现？生观察后交流。师：Arduino控制板是一种特殊的微型计算机，它没有显示器和键盘鼠标，需要写入程序才能让它工作。Linkboy，这款开源软件可以编写这样的程序。我们先来认识一下。【出示任务一】任务一：打开Linkboy，进行如下操作：1.试着认识各部分按钮的名称。2.尝试在“模块”选项卡中找到和你手中最相似的Arduinouno控制板和LED灯，并把它们拖拽到工作台。学生自主探究后进行展示交流。师适时提问：当把红灯拖拽出来的时候你发现了什么？学生交流。教师小结：我们向工作台添加电子元件的时候，每一个元件的引脚都会连着很多的虚线，提示我们可以把这个元件引脚连接到Arduino控制板的哪一个引脚接口。【设计意图】学生初次接触Arduino控制板和Linkboy软件，本环节充分尊重学生的认知特点和已有经验，将教师讲解和自主探究结合，使学生了解Arduino控制板工作原理，认识Linkboy软件窗口，掌握软件基本操作，培养学生信息素养。2.在linkboy中虚拟搭建师：接下来我们可以按照提示来进行虚拟搭建（板书：虚拟搭建）。【出示任务二】任务二：请按软件提示将LED连接到控制板，完成虚拟搭建。学生展示并讲解虚拟搭建电路的操作过程，师生、生生互动交流操作过程中遇到的问题。师小结：控制板每个端口都有自己的名字，作用也不一样，我们可以在辅助线引导下按“就近连接”的原则将LED的正极连接到D13数字引脚、负极连接到GND端口。学生继续完善虚拟搭建。【设计意图】作为Linkboy软件的入门课，这一环节操作相对容易掌握，通过互动交流，引导学生发现“就近连接”原则以及端口选择依据，为后续复杂电路连接打好基础。3.编写程序与仿真测试师提出问题：现在电路连接好了，led灯能不能亮呢？学生猜测。师单击“仿真”测试后提出问题：为什么灯不亮？学生交流想法。师：我们已经学习过Scratch编程软件，要实现我们期待的结果，需要编写相应的程序。点亮这盏小灯，也需要一段程序（板书：编写程序），编写程序之前用流程图梳理思路是个好习惯。（板书：开始）师：为了实现我们的需求，这段程序的具体事件是什么？生思考后发表看法。根据学生交流板书。（板书：↓点亮LED）师进一步提问：怎样实现让LED一直亮？提示学生回顾以往学过的“循环结构”。（板书：）师小结：相信有了这个流程图，会大大提高编程的效率。接下来，请你按这个流程图，在软件中建立相应的程序。【出示任务三】任务三：按流程图编写程序，然后单击“仿真”进行测试，让工作台中的led灯亮起来。思考，如何做出led灯闪烁的效果？生尝试操作，师巡视并收集问题。请生演示、讲解操作过程并运行结果。师小结：像Scratch一样，Linkboy的程序指令也像一块块的“积木”，编程过程就是搭积木的过程。和Scratch一样在所有的积木中，我们首先要从一个事件开始，鼠标点击控制器模块,在弹出的右侧窗口中,选择初始化”或者“反复执行”。当对应的事件发生时,系统就会执行事件框里边的程序指令。添加完事件框之后,可以按这两种方法添加指令:一是点击左侧”指令”栏的模块类功能指令”；二是点击已存在指令左侧的小箭头会复制出一条相同的指令。师：指令编辑器会根据你工作台上选用的元件提供相应的指令，让我们编程更加方便，也降低了程序的出错率。程序编写结束，单击“仿真”按钮，我们就可以看到程序的虚拟运行情况，并进行测试调整。（板书：仿真测试）【设计意图】本环节首先引导学生根据实际需求画出流程图，养成编程前先用流程图梳理思路的习惯，培养学生计算思维。Linkboy软件友好的界面降低了程序编写的难度，本环节让学生在数字化资源的支持下，通过自主探究掌握Linkboy软件编程技能，培养合理运用数字化资源学习和实践的能力。仿真测试环节，让学生充分认识到测试程序在编程过程中的重要性，培养学生严谨的思维习惯。4.实物搭建与下载程序师：通过仿真运行，我们可以测试虚拟电路和程序是否达到预期效果。如果程序无误，接下来，就可以按照虚拟电路搭建实际电路，并下载程序到控制板。（板书：实物搭建下载程序）【出示任务四】任务四：请按照工作台虚拟电路搭建实物电路，并把程序下载到控制板中，点亮手中的LED灯。提问：在进行实物搭建之前，你有什么要提醒大家的？生思考后交流：与虚拟电路一一对应/正负极连线使用不同颜色方便区分/仿真测试程序无误后再下载到控制板，避免反复修改。师小结：1、要确保仿真成功后再进行实物搭建2、正负极连线要使用不同颜色的杜邦线3、实物连线要与工作台中的虚拟搭建完全一致学生小组完成后，演示运行结果（搭建完成的小组可以举起手中点亮的LED灯）。组织生生互动交流：操作的过程中你遇到过哪些问题？怎样解决的？师小结：经过虚拟搭建、编写程序、仿真测试、实物搭建、下载程序，一盏LED灯已经被我们成功点亮了。这就是通过Linkboy软件进行智能造物的过程。【设计意图】本环节通过实物搭建和程序下载，让学生直观体验让想法转化为产品的成功感，初步体验智能造物的乐趣。师生共同总结“虚拟搭建-编写程序-仿真测试-实物搭建-下载程序”的经历，建立Linkboy软件中智能造物的问题解决模型，培养运用信息技术解决问题的意识和能力。四、分享创意，发散思维师：同学们，创新源于智慧，智能造物的创意需要我们平时的勤于观察、乐于思考、敢于实践。接下来我们来欣赏两个LED创意产品。【结合实物出示：led光立方和led噪音指示器】师：这些产品对你有哪些启发？请你开动脑筋，想一想，关于LED灯，你还有那些创意？或者你还期待能实现哪些更有意义的效果？生思考后自由交流想法。师小结：我们的很多愿望在Linkboy软件中都是可以实现的，即使硬件不够充分，我们也可以通过软件的仿真功能实现这些创意。【设计意图】本环节首先展示创意产品，启发学生创新思维，引导学生充分思考的基础上形成有价值的创意，培养学生发散思维和创新意识，为后续智能造物学习奠定思维基础，同时，引导学生关注社会、关注生活，学会从信息技术的视角观察和发现问题。五、交流收获，梳理总结组织学生交流本节课收获。根据学生交流适时评价师总结：这节课，我们认识了LED灯和Arduino控制板，也结识了Linkboy这款开源软件，用一盏小小的LED灯开启了智能造物之旅。今后，我们还将用自己的智慧点亮无数盏灯，让更多有价值的创意变成真实的产品，成为中国智造的实践者。【设计意图】最后一个环节，学生通过交流本节课收获对一节课的学习进行梳理回顾，巩固所学。教师对本节课进行总结并提出后续学习要求，激励学生继续探索智能造物的奥秘，唤醒学生对“人、技术、社会”的深度思考，引导学生积极关注信息技术创新所产生的新事物、新观念，增强信息社会责任与意识，培养适应未来社会需求的社会主义建设者和接班人。【板书设计】第10课光彩夺目的LED虚拟搭建→编写程序→仿真测试→实物搭建→下载程序开始开始点亮LED学情分析学生在生活中接触过各种类型的电子类产品和技术，并表现出浓厚的兴趣，以往的学习经历也让学生初步具备应用数字化学习工具解决问题的能力；三年级科学课上学习过简单电路相关知识，为本节课理解电路的概念和组成奠定了基础。根据课程内容的安排，学生已经掌握了Scratch图形化编程的基本操作，有助于本节课认识和接纳Linkboy软件。第十课光彩夺目的LED效果分析本节课对教材上的知识点体现较为全面，重点突出。评价任务尽量覆盖到每一个知识点，同时又根据教学内容和标准要求突出本节教学的重点和难点。重视了学生的自主动手操作能力的培养，技巧的自主探究、总结。通过虚拟搭建、编写程序、仿真测试、实物搭建、下载程序五个环节让学生发现问题，探究解决问题的方法，尝试运用自己探索的方法自主实践学习。通过展示交流锻炼学生乐于分享的积极学习态度。同时本节课也注重学生的创新思维发展，通过提供在学习新知之后的创新示范案例，拓宽了学生思维。让他们能创造性的运用所学知识解决生活中的已知问题。 教材分析《光彩夺目的LED》是教育版《小学信息技术》第6册第二单元“我的创意设计秀”的第二课，在此前已经学习了创意设计初接触的创意入门课，是对创意设计如何开展的具体探讨。教材安排了认识LED、Arduino控制板、杜邦线与电阻器、电路、程序控制LED、程序仿真与下载等内容。根据课标及学情，本节课将概念的学习融入活动体验中，循序渐进帮助学生建立智能电子造物的概念，了解智能设备和计算机程序给我们的生活带来的影响和改变，培养学生学习人工智能技术的意识和兴趣。第十课光彩夺目的LED评测练习导入练习：根据三年级科学学过的电路知识，使用电池和导线点亮LED。练习一：打开Linkboy，进行如下操作：1.试着认识各部分按钮的名称。2.尝试在“模块”选项卡中找到和你手中最相似的Arduinouno控制板和LED灯，并把它们拖拽到工作台。练习二：请按软件提示将LED连接到控制板，完成虚拟搭建。练习三：按流程图编写程序，然后单击“仿真”进行测试，让工作台中的led灯亮起来。思考，如何做出led灯闪烁的效果？练习四：请按照工作台虚拟电路搭建实物电路，并把程序下载到控制板中，点亮手中的LED灯。拓展练习：通过编写、下载程序，实现LED闪烁的效果。课后反思本节课是Arduino智能设计的起始课，本节课的内容较多，知识比较零散。在课程的设计上我按照欣赏视频，导入课题-互动体验，提出问题-建立模型-解决问题、分享创意-发散思维的大环节设计了四个任务来串联这些零散的知识点。让学生体验了Arduino智能造物的完整流程。在课堂上，学生能较好的顺着教师设