Arduino编程控制与应用 教案 能力模块五 掌握Arduino智能控制的应用

《Arduino编程控制与应用》教案能力模块五掌握Arduino智能控制的应用任务一完成倒车雷达功能的实现教学信息总课时6理论课时2实操课时4实训场地教学目标知识与技能了解倒车雷达的基本知识。了解声波频率的划分。了解超声波声波测距模块的电路连接。了解超声波模块的工作原理。了解库函数的安装方法。了解1602液晶显示模块常用的控制函数。了解蜂鸣器的使用及其常用的控制函数能正确上传程序实现LCD动态和静态显示。能正确上传程序实现泊车辅助系统呈现能正确上传程序实现超声波测距。过程与方法具备从多途径的信息源中检索专业知识的能力。获得分析问题和解决问题的一些基本方法。通过体验解决问题方法的多样性，发展创新意识。充分运用所学的知识解决简单的实训问题，具备较强的应用意识和实践能力。积极主动与小组成员交流、讨论学习成果，取长补短，完成自我提升。情感、态度和价值观参考国家标准与企业标准，规范操作流程，使学生养成专业、严谨的工作态度。通过小组分工合作的模式，使学生具备勇于表达、乐于倾听、互帮互助的团队协作精神。在完成引导问题的过程中，培养学生形成善于思考创新、敢于反思改进的学习习惯。在完成基于工作岗位的任务中，树立良好的职业道德，尊重他人劳动，不窃取他人成果。加强7S现场管理意识。资源配备设备联网的电脑、键盘、鼠标教学资源活页式教材（含微课、动画）、实训指导书、课件、案例、习题示范操作多媒体演示、实物演示。教法采用讲授法、案例教学法、情景教学法、讨论法、观摩教学法、任务驱动式教学法。整个教学环节按照“明确任务—获取信息—制定计划—做出决策—实施计划—成果汇报与评价—拓展认知”六步法来组织教学。学法合作学习法、自主学习法等。教学重点了解超声波模块的工作原理教学难点能正确上传程序实现泊车辅助系统呈现备注教学过程教学环节时长（分钟）教学内容教师活动学生活动明确任务10任务导入：同学们在乘坐汽车时是不是会经历倒车入库这样的环节，在我们的生活中，倒车时一般车辆都会有雷达感应装置来辅助我们进行倒车时的距离监测。接下来我们可以利用Arduino来实现这一功能，今天我们将会自己动手来实现倒车雷达。带领学生了解和分析工作任务的内容，辅导学生明确胜任该工作任务应该掌握的内容及应该达到的要求。了解工作任务的内容及要求，主动思考如何完成该工作任务，树立起岗位责任。5任务分组：将分组情况填写至学生任务分配表中。根据工作任务所需的工作要求，兼顾学生的学习能力、性格和态度等个体差异，以自愿为原则，组建学生学习小组和各组小组长。1.根据老师的引导组建学习小组。2.根据工作任务，小组长引导小组成员做初步的任务分工。获取信息35引导问题：倒车雷达是什么？它的作用是什么？

。超声波测距的原理是：

。超声波模块有那几个接线端子，它们有分别担任什么功能？

。超声波信号为实质是什么？ECHO高电平的持续时间怎样判断

。EEPROM库的主要功能：

。

LiquidCrystal库的主要功能：

。

SoftwareSerial库的主要功能：

。液晶显示模块端子符号有哪些？

。在3号端子调节对比度时，为了使屏幕可以显示出更清晰的画面，我们一般会进行什么操作？

。1602液晶显示模块常用的控制函数有：

。无源他激型蜂鸣器的工作发声原理是：

。有源自激型蜂鸣器的工作发声原理是：

。Tone（1，64，100）的函数作用是？

。noTone（1）的函数作用是？

。以活页式教材、微课、动画、课件为主要媒介，按照“引导问题”的排序，通过知识讲解，引导学生获得工作过程知识、实现有效学习、学会如何工作。从信息源（包括但不限于“知识点提示”）中，主动思考和学习完成任务所需的专业知识和专业技能，通过老师的讲解全面掌握专业知识和技能。制定计划25扫描二维码观看通过控制程序使LCD1602显示屏扩展板实现LCD动态显示、LCD静态显示、超声波测距、超声波与库文件、蜂鸣器、泊车辅助系统、等功能。辅导学生制定详细的任务实施计划和合理有效的分工。在老师的辅导下，学生小组长带领小组成员制定详细的规划，并进行合理有效的分工。做出决策15各组派代表阐述资料查询结果。各组就各自的查询结果进行交流，并分享技巧。教师结合各组完成的情况进行点评，选出最佳方案。组织各组测试方案的展示与讨论，做出点评并引导制定出最佳方案。各小组组长阐述测试的方案，各组成员积极参与课堂讨论，在老师的点评和辅导下选出最佳方案。实施计划85独立完成泊车辅助系统的实现，并填写课程对应工单。根据知识点内容进行拓展训练，并填写课程对应工单。1.以活页式教材、实训指导书、课件为主要媒介，按照“引导问题”的排序，讲解核心知识点。2.进行必要的操作示范；在学生操作过程中全场巡视，及时发现问题并解决；监督各个小组分工情况，确保每个小组成员都能基于工作过程进行完整的测试训练。以此，引导学生亲历工作过程、获得工作过程知识、实现有效学习、学会如何工作。3.加强对教学环境的管理，引导学生必须按照规程安全文明操作，做好巡视监督，做好安全与健康防范预案。1.课前，根据“引导问题”主动思考和学习完成任务所需的专业知识和专业技能。2.课中，通过老师的讲解、操作示范以及与小组成员的团队协作完成团队工作任务，个人也进行完整的任务实训，切实、全面掌握专业知识和技能。3.牢记安全规范，养成安全意识。引导问题：测试结束后，应该如何进行工位清理？引导学生进行“7S”现场管理。按要求规范执行“7S”现场管理。任务总结35完成有关倒车雷达实现的实训的对应工单，各个小组针对实际的操作过程和最终完成情况，进行任务总结。要求学生以PPT为载体进行任务总结，内容包括但不限于操作过程中的失败与成长、收获与建议，小组成员分工的合理与否。按照老师要求，各个小组长制定总结PPT的完成计划，包括总结思路的确定、总结内容梳理、PPT制作、等小组成员分工，时间安排等。成果汇报与评价30各组小组长进行任务总结的PPT汇报，汇报结束后以小组为单位完成综合评价表的小组评价，老师完成综合评价表的教师评价部分，并进行课堂现场点评和总结。通过检查每个小组操作完成的实际情况、聆听各个小组长的展示汇报，老师评估学生学习目标的达成情况，并做出老师评价，对完成优秀的小组给予激励，对完成良好及以下的小组给出个性化的辅导。1.课前准备好汇报PPT及其他辅助汇报资料。2.小组认真汇报，并从其他小组中取优补短。3.汇报完毕，认真完成自我评价表，以小组为单位，认真完成小组评价部分。4.认真听取老师点评，并自我反思目标达成的情况及提升措施。拓展认知10插接上【1602LCD屏&超声波扩展板】，然后尝试应用ArduinoIDE编写文本代码实现屏幕滚动显示“职业教育前途广阔大有可为”十二个汉字的拼音字母并认真观察显示效果。（提示：拼音为“zhiyejiaoyuqiantuguangkuodayoukewei”）堆叠插接上【流水灯多功能扩展板】、【1602LCD屏&超声波扩展板】扩展板，每按一次按键1（即ArduinoUNO控制板2号管脚连接的按键）显示屏上出现一个（1~100范围）随机数。老师讲解拓展知识，并提供课外学习的途径和渠道。认真听讲，并记录知识拓途径和渠道，课后进行延伸学习。课堂练习51602液晶显示模块的控制涉及了个端子，指令比较复杂。不过Arduino很大的优势就是可以调用关联库的相应函数，并通过设置对应参数实现复杂的功能控制。1602液晶显示模块使用到的函数库文件名为（ArduinoIDE新近版本已内置该函数库），可以使用语句调用其中LiquidCrystal.h文件。对学生回答进行评价认真思考，积极回答课堂小结10一、知识总结1.1602液晶显示模块常用的控制函数2.蜂鸣器的使用及其常用的控制函数从本任务的重点和难点出发，结合学生实训过程中遇到的难以掌握的点进行总结认真听讲，巩固知识和技能二、师生互动教师：同学们，本次课中你们学到了什么？在工作任务完成的过程中遇到了哪些问题？是怎么解决的？学生发言时，教师实时的进行引导和总结。教师：你认为最难以解决的问题是什么？学生发言时，教师提醒解决问题的“关键”在哪儿。教师：本次工作任务中，你在小组当中完成了哪些工作？小组中谁给你的帮助是最大的？学生发言时，教师鼓励学生继续在相互协作中取长补短。教师：你想对老师说点什么？有什么意见和建议？学生发言时，教师及时记录，以便改进。作业布置51.完成课后作业。2.根据“引导知识”的引导，进行下次课前预习。教学反思能力模块五掌握Arduino智能控制的应用任务二完成入门级线控底盘功能的实现教学信息总课时6理论课时2实操课时4实训场地教学目标知识与技能了解电机转速控制原理。掌握电机转速的读取方法。了解电机转速PID控制原理。能正确上传程序实现OLED显示屏控制。能正确上传程序实现编码器控制。能正确上传程序实现电机转动。能正确上传程序实现电机控制。能正确上传程序实现定时器中断。能正确上传程序实现舵机控制。过程与方法具备从多途径的信息源中检索专业知识的能力。获得分析问题和解决问题的一些基本方法。通过体验解决问题方法的多样性，发展创新意识。充分运用所学的知识解决简单的实训问题，具备较强的应用意识和实践能力。积极主动与小组成员交流、讨论学习成果，取长补短，完成自我提升。情感、态度和价值观参考国家标准与企业标准，规范操作流程，使学生养成专业、严谨的工作态度。通过小组分工合作的模式，使学生具备勇于表达、乐于倾听、互帮互助的团队协作精神。在完成引导问题的过程中，培养学生形成善于思考创新、敢于反思改进的学习习惯。在完成基于工作岗位的任务中，树立良好的职业道德，尊重他人劳动，不窃取他人成果。加强7S现场管理意识。资源配备设备联网的电脑、键盘、鼠标教学资源活页式教材（含微课、动画）、实训指导书、课件、案例、习题示范操作多媒体演示、实物演示。教法采用讲授法、案例教学法、情景教学法、讨论法、观摩教学法、任务驱动式教学法。整个教学环节按照“明确任务—获取信息—制定计划—做出决策—实施计划—成果汇报与评价—拓展认知”六步法来组织教学。学法合作学习法、自主学习法等。教学重点了解电机转速PID控制原理教学难点能正确上传程序实现舵机控制备注教学过程教学环节时长（分钟）教学内容教师活动学生活动明确任务10任务导入：在车辆行驶中电机的控制、舵机的控制、编码器计数、定速巡航等功能是不是听起来就很炫酷，今天我们就将会学习如何使用Arduino来实现这些功能，来由自己编写出控制底盘的代码事件。带领学生了解和分析工作任务的内容，辅导学生明确胜任该工作任务应该掌握的内容及应该达到的要求。了解工作任务的内容及要求，主动思考如何完成该工作任务，树立起岗位责任。5任务分组：将分组情况填写至学生任务分配表中。根据工作任务所需的工作要求，兼顾学生的学习能力、性格和态度等个体差异，以自愿为原则，组建学生学习小组和各组小组长。1.根据老师的引导组建学习小组。2.根据工作任务，小组长引导小组成员做初步的任务分工。获取信息35引导问题：如何实现直流有刷电机转速和速度的调节控制？

。Attachlntterrupt(1,slowDown,RISING)的函数作用是？

。Kp值过大时会导致系统不稳定，过小时会导致反应速度过慢□对□错Ki应当怎样调节？

。kd有着怎样的作用？

。以活页式教材、微课、动画、课件为主要媒介，按照“引导问题”的排序，通过知识讲解，引导学生获得工作过程知识、实现有效学习、学会如何工作。从信息源（包括但不限于“知识点提示”）中，主动思考和学习完成任务所需的专业知识和专业技能，通过老师的讲解全面掌握专业知识和技能。制定计划25扫描二维码观看通过控制程序使在Arduino控制开发套件上实现电机的控制、舵机的控制、编码器计数的实现、定速巡航的实现等功能。辅导学生制定详细的任务实施计划和合理有效的分工。在老师的辅导下，学生小组长带领小组成员制定详细的规划，并进行合理有效的分工。做出决策15各组派代表阐述资料查询结果。各组就各自的查询结果进行交流，并分享技巧。教师结合各组完成的情况进行点评，选出最佳方案。组织各组测试方案的展示与讨论，做出点评并引导制定出最佳方案。各小组组长阐述测试的方案，各组成员积极参与课堂讨论，在老师的点评和辅导下选出最佳方案。实施计划85独立完成上传程序线控底盘的实现，并填写课程对应工单。根据知识点内容进行拓展训练，并填写课程对应工单。1.以活页式教材、实训指导书、课件为主要媒介，按照“引导问题”的排序，讲解核心知识点。2.进行必要的操作示范；在学生操作过程中全场巡视，及时发现问题并解决；监督各个小组分工情况，确保每个小组成员都能基于工作过程进行完整的测试训练。以此，引导学生亲历工作过程、获得工作过程知识、实现有效学习、学会如何工作。3.加强对教学环境的管理，引导学生必须按照规程安全文明操作，做好巡视监督，做好安全与健康防范预案。1.课前，根据“引导问题”主动思考和学习完成任务所需的专业知识和专业技能。2.课中，通过老师的讲解、操作示范以及与小组成员的团队协作完成团队工作任务，个人也进行完整的任务实训，切实、全面掌握专业知识和技能。3.牢记安全规范，养成安全意识。引导问题：测试结束后，应该如何进行工位清理？引导学生进行“7S”现场管理。按要求规范执行“7S”现场管理。任务总结35完成有关入门级线控底盘的实训的对应工单，各个小组针对实际的操作过程和最终完成情况，进行任务总结。要求学生以PPT为载体进行任务总结，内容包括但不限于操作过程中的失败与成长、收获与建议，小组成员分工的合理与否。按照老师要求，各个小组长制定总结PPT的完成计划，包括总结思路的确定、总结内容梳理、PPT制作、等小组成员分工，时间安排等。成果汇报与评价30各组小组长进行任务总结的PPT汇报，汇报结束后以小组为单位完成综合评价表的小组评价，老师完成综合评价表的教师评价部分，并进行课堂现场点评和总结。通过检查每个小组操作完成的实际情况、聆听各个小组长的展示汇报，老师评估学生学习目标的达成情况，并做出老师评价，对完成优秀的小组给予激励，对完成良好及以下的小组给出个性化的辅导。1.课前准备好汇报PPT及其他辅助汇报资料。2.小组认真汇报，并从其他小组中取优补短。3.汇报完毕，认真完成自我评价表，以小组为单位，认真完成小组评价部分。4.认真听取老师点评，并自我反思目标达成的情况及提升措施。拓展认知10插接上【线控小车驱动板】、【流水灯多功能扩展板】然后尝试应用ArduinoIDE编写文本代码实现电机旋转速度随着可调电阻阻值变化而变化。插接上【线控小车驱动板】、【流水灯多动能扩展板】然后尝试应用ArduinoIDE编写文本代码实现舵机转角随着可调电阻阻值变化而变化。老师讲解拓展知识，并提供课外学习的途径和渠道。认真听讲，并记录知识拓途径和渠道，课后进行延伸学习。课堂练习5将偏差的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量，用该控制量对受控对象进行控制，称为PID算法，实际中也有P、PI和PD控制算法。其中Kp、Ki、Kd分别为、、。PID控制适用于温度、压力、流量、液位等几乎所有场合，不同场合仅仅是PID参数应设置不同，只要参数设置得当均可以达到很好的效果（可以达到0.1%，甚至更高的控制要求）。对学生回答进行评价认真思考，积极回答课堂小结10一、知识总结1.电机舵机控制2.PID控制基础知识从本任务的重点和难点出发，结合学生实训过程中遇到的难以掌握的点进行总结认真听讲，巩固知识和技能二、师生互动教师：同学们，本次课中你们学到了什么？在工作任务完成的过程中遇到了哪些问题？是怎么解决的？学生发言时，教师实时的进行引导和总结。教师：你认为最难以解决的问题是什么？学生发言时，教师提醒解决问题的“关键”在哪儿。教师：本次工作任务中，你在小组当中完成了哪些工作？小组中谁给你的帮助是最大的？学生发言时，教师鼓励学生继续在相互协作中取长补短。教师：你想对老师说点什么？有什么意见和建议？学生发言时，教师及时记录，以便改进。作业布置51.完成课后作业。2.根据“引导知识”的引导，进行下次课前预习。教学反思能力模块五掌握Arduino智能控制的应用任务三完成蓝牙控制功能的实现教学信息总课时6理论课时2实操课时4实训场地教学目标知识与技能了解蓝牙技术的定义及通信方式。了解HC02蓝牙模块的电气特性。了解蓝牙模块的连接原理。能正确连接蓝牙。能正确上传程序实现蓝牙模块控制使用。能正确上传程序实现蓝牙远程控制。过程与方法具备从多途径的信息源中检索专业知识的能力。获得分析问题和解决问题的一些基本方法。通过体验解决问题方法的多样性，发展创新意识。充分运用所学的知识解决简单的实训问题，具备较强的应用意识和实践能力。积极主动与小组成员交流、讨论学习成果，取长补短，完成自我提升。情感、态度和价值观参考国家标准与企业标准，规范操作流程，使学生养成专业、严谨的工作态度。通过小组分工合作的模式，使学生具备勇于表达、乐于倾听、互帮互助的团队协作精神。在完成引导问题的过程中，培养学生形成善于思考创新、敢于反思改进的学习习惯。在完成基于工作岗位的任务中，树立良好的职业道德，尊重他人劳动，不窃取他人成果。加强7S现场管理意识。资源配备设备联网的电脑、键盘、鼠标教学资源活页式教材（含微课、动画）、实训指导书、课件、案例、习题示范操作多媒体演示、实物演示。教法采用讲授法、案例教学法、情景教学法、讨论法、观摩教学法、任务驱动式教学法。整个教学环节按照“明确任务—获取信息—制定计划—做出决策—实施计划—成果汇报与评价—拓展认知”六步法来组织教学。学法合作学习法、自主学习法等。教学重点了解蓝牙模块的连接原理教学难点能正确上传程序实现蓝牙远程控制备注教学过程教学环节时长（分钟）教学内容教师活动学生活动明确任务10任务导入：在日常生活中，我们有许多用到蓝牙这项功能的智能设备，例如蓝牙耳机，蓝牙音响，在家居方面还有各种各样的蓝牙设备。同学们对使用蓝牙来远程控制设备的技术是不是也很好奇，今天我们就会使用Arduino来逐步揭开蓝牙远程控制的神秘面纱。带领学生了解和分析工作任务的内容，辅导学生明确胜任该工作任务应该掌握的内容及应该达到的要求。了解工作任务的内容及要求，主动思考如何完成该工作任务，树立起岗位责任。5任务分组：将分组情况填写至学生任务分配表中。根据工作任务所需的工作要求，兼顾学生的学习能力、性格和态度等个体差异，以自愿为原则，组建学生学习小组和各组小组长。1.根据老师的引导组建学习小组。2.根据工作任务，小组长引导小组成员做初步的任务分工。获取信息35引导问题：蓝牙是什么？

。蓝牙技术设备完成配置后，后续使用是否需要重新配置？

。HC02蓝牙模块只能作为从机使用。□对□错以活页式教材、微课、动画、课件为主要媒介，按照“引导问题”的排序，通过知识讲解，引导学生获得工作过程知识、实现有效学习、学会如何工作。