2023-2024学年天津市中小学生mixly创意编程 第5课 呼吸灯-教学设计

2023-2024学年天津市中小学生mixly创意编程第5课呼吸灯-教学设计学校授课教师课时授课班级授课地点教具教学内容教材：mixly创意编程

内容：本课将教授学生如何使用mixly软件编程控制LED灯进行呼吸灯效果。学生将学习如何设置LED灯的颜色变化和亮度调节，并了解延时函数的使用，以实现LED灯的呼吸灯效果。核心素养目标分析本课旨在培养学生的问题解决能力、创新思维和信息技术素养。学生将通过编程实践，学会分析问题、设计解决方案，并运用编程技能实现创意。此外，通过团队合作和项目实施，学生将提升团队合作精神和沟通能力，为未来信息时代的发展打下基础。教学难点与重点1.教学重点

-明确本节课的核心内容，以便于教师在教学过程中有针对性地进行讲解和强调。

-重点一：LED灯颜色变化编程。学生需掌握如何通过mixly软件设置LED灯的颜色变化，包括颜色选择和颜色过渡效果。

-重点二：延时函数应用。学生需要理解延时函数的作用，并学会在编程中正确使用延时函数来控制LED灯的呼吸灯效果。

2.教学难点

-识别并指出本节课的难点内容，以便于教师采取有效的教学方法帮助学生突破难点。

-难点一：LED灯颜色变化控制。学生可能难以理解如何通过编程精确控制LED灯的颜色变化，需要教师通过实例演示和逐步引导来帮助学生掌握。

-难点二：延时函数的精确调整。学生可能难以掌握如何调整延时函数的参数以实现理想的呼吸灯效果，需要教师提供具体的调整方法和技巧指导。教学资源-软硬件资源：Arduino板、LED灯模块、连接线、电源

-课程平台：mixly编程软件

-信息化资源：LED灯控制代码示例、编程教程视频

-教学手段：实物展示、互动编程、分组讨论教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：展示一个简单的呼吸灯作品，询问学生是否见过类似的灯饰，并讨论其应用场景，如节日装饰、艺术展示等。

-回顾旧知：回顾Arduino编程的基本概念，如变量、函数、循环等，以及mixly软件的基本操作。

2.新课呈现（约15分钟）

-讲解新知：介绍LED灯模块的特点和mixly软件中LED灯控制的相关功能，如设置颜色、亮度调节等。

-举例说明：通过简单的代码示例，展示如何使用mixly软件控制LED灯进行颜色变化，并逐步讲解代码的执行过程。

-互动探究：引导学生讨论如何通过编程实现呼吸灯效果，鼓励学生提出自己的设计思路。

3.实践操作（约20分钟）

-学生活动：分组进行实践操作，每个小组按照教师提供的代码示例或自己的设计思路，尝试控制LED灯进行呼吸灯效果。

-教师指导：巡回指导，帮助学生解决编程过程中遇到的问题，如代码错误、硬件连接等。

4.代码优化与扩展（约15分钟）

-学生活动：在原有代码基础上，学生尝试调整参数，优化呼吸灯效果，如增加颜色变化的种类、调整亮度的变化速度等。

-教师指导：引导学生思考如何通过编程实现更丰富的效果，如颜色渐变、闪烁模式等。

5.作品展示与评价（约10分钟）

-学生活动：各小组展示自己的呼吸灯作品，讲解设计思路和实现过程。

-教师评价：对学生的作品进行评价，包括创意性、实用性、编程技巧等方面。

6.总结与反思（约5分钟）

-总结：回顾本节课所学内容，强调LED灯控制编程的重要性和实际应用。

-反思：引导学生思考编程过程中遇到的问题和解决方法，鼓励学生在日常生活中发现和运用编程知识。

7.布置作业（约5分钟）

-学生活动：布置课后作业，要求学生设计一个具有个人特色的呼吸灯程序，并尝试在Arduino板上运行测试。

-教师指导：提供必要的参考资料和帮助，确保学生能够独立完成作业。教学资源拓展1.拓展资源

-LED灯编程扩展：介绍不同类型的LED灯，如RGBLED灯、数字LED灯等，以及它们在编程中的应用。

-传感器扩展：探讨如何将传感器与LED灯结合，实现基于环境变化的动态效果，如光线感应、温度感应等。

-控制方式扩展：介绍无线控制、网络控制等高级控制方式，以及它们在LED灯编程中的应用。

-互动编程扩展：介绍如何通过编程实现LED灯与其他电子元件的互动，如按钮、开关等。

2.拓展建议

-学生可以尝试使用不同的颜色和亮度模式来设计个性化的呼吸灯效果，如渐变、闪烁、心跳模式等。

-鼓励学生结合传感器技术，设计一个能够根据环境变化自动调整亮度和颜色的LED灯。

-学生可以探索使用无线模块，如蓝牙或Wi-Fi模块，来远程控制LED灯，实现更加灵活的互动效果。

-引导学生研究如何将LED灯编程与物联网（IoT）结合，创建一个可以远程监控和控制的智能灯饰系统。

-学生可以尝试编写一个简单的游戏，使用LED灯作为显示界面，结合Arduino的其他输入输出功能，如按钮、摇杆等。

-鼓励学生参与社区或学校的科技项目，将他们的LED灯编程技能应用到实际的创新项目中。

-提供一些在线论坛和社区资源，让学生可以分享他们的项目，学习他人的创意和解决方案。

-通过视频教程和在线课程，让学生深入学习Arduino编程和电子工程的基础知识。教学评价与反馈1.课堂表现：

-学生参与度：观察学生在课堂上的参与程度，包括提问、回答问题、参与讨论等，评估学生的积极性。

-专注力：记录学生在课堂上的专注时间，以及是否能够集中注意力听讲和完成编程任务。

-团队合作：观察学生在小组讨论和合作中的表现，包括沟通能力、分工合作、解决问题的能力等。

2.小组讨论成果展示：

-创意展示：评估学生的创意是否独特，是否能够结合所学知识设计出新颖的LED灯效果。

-实施效果：检查学生的作品是否能够按照设计要求实现预期的效果，如颜色变化、亮度调节等。

-团队协作：评价学生在小组合作中的表现，包括是否能够有效沟通、分工合理、共同解决问题等。

3.随堂测试：

-理解程度：通过随堂测试评估学生对LED灯编程基础知识的掌握程度，如颜色代码、延时函数等。

-编程能力：测试学生在mixly软件中编写代码的能力，包括代码的正确性、效率等。

-应用能力：检查学生是否能够将所学知识应用到实际问题中，如设计一个具有特定功能的LED灯程序。

4.学生自评与互评：

-学生自评：鼓励学生在课后进行自我评价，反思自己在课堂上的表现，包括学习态度、参与度、进步等。

-互评：组织学生之间进行互评，让学生相互学习，发现彼此的优点和不足，共同进步。

5.教师评价与反馈：

-针对课堂表现：教师根据学生的课堂参与度、专注力和团队合作能力给予评价，并提出改进建议。

-针对小组讨论成果：教师对学生的创意、实施效果和团队协作进行评价，强调创新性和实用性。

-针对随堂测试：教师根据测试结果，评估学生对知识的掌握程度，并针对性地进行辅导。

-针对学生自评与互评：教师鼓励学生认真对待自评和互评，从中吸取经验，提高自我反思能力。

-针对作业与项目：教师对学生的课后作业和项目进行评价，反馈学生的学习成果，并提出进一步的学习建议。板书设计①LED灯编程基础

-LED灯模块介绍

-颜色代码（如：RGB值）

-延时函数（如：delay()）

②mixly软件操作

-界面布局（如：函数库、代码编辑区、控制台）

-基本操作（如：函数选择、参数设置、代码运行）

③呼吸灯程序设计

-颜色变化控制（如：颜色渐变、颜色闪烁）

-延时函数应用（如：控制变化速度）

-程序结构（如：初始化、循环、结束）重点题型整理1.题型一：LED灯颜色变化编程

-题目：编写一个mixly程序，使LED灯从红色渐变到蓝色，然后回到红色。

-答案：在mixly中，可以使用以下代码实现：

```cpp

setup(){

pinMode(LED_BUILTIN,OUTPUT);//设置LED_BUILTIN为输出模式

}

loop(){

analogWrite(LED_BUILTIN,255);//设置LED_BUILTIN亮度为最大（红色）

delay(1000);//延时1秒

analogWrite(LED_BUILTIN,0);//设置LED_BUILTIN亮度为最小（关闭）

delay(1000);//延时1秒

analogWrite(LED_BUILTIN,0);//设置LED_BUILTIN亮度为最小（蓝色）

delay(1000);//延时1秒

analogWrite(LED_BUILTIN,255);//设置LED_BUILTIN亮度为最大（红色）

delay(1000);//延时1秒

}

```

2.题型二：LED灯亮度调节

-题目：编写一个mixly程序，使LED灯亮度从最小逐渐增加到最大，然后回到最小。

-答案：在mixly中，可以使用以下代码实现：

```cpp

setup(){

pinMode(LED_BUILTIN,OUTPUT);//设置LED_BUILTIN为输出模式

}

loop(){

for(intbrightness=0;brightness<=255;brightness++){

analogWrite(LED_BUILTIN,brightness);//设置LED_BUILTIN亮度

delay(10);//延时10毫秒

}

for(intbrightness=255;brightness>=0;brightness--){

analogWrite(LED_BUILTIN,brightness);//设置LED_BUILTIN亮度

delay(10);//延时10毫秒

}

}

```

3.题型三：LED灯闪烁控制

-题目：编写一个mixly程序，使LED灯每秒闪烁一次。

-答案：在mixly中，可以使用以下代码实现：

```cpp

setup(){

pinMode(LED_BUILTIN,OUTPUT);//设置LED_BUILTIN为输出模式

}

loop(){

digitalWrite(LED_BUILTIN,HIGH);//打开LED_BUILTIN

delay(500);//延时500毫秒

digitalWrite(LED_BUILTIN,LOW);//关闭LED_BUILTIN

delay(500);//延时500毫秒

}

```

4.题型四：LED灯颜色渐变

-题目：编写一个mixly程序，使LED灯颜色从红色渐变到绿色，然后到蓝色。

-答案：在mixly中，可以使用以下代码实现：

```cpp

setup(){

pinMode(LED_BUILTIN,OUTPUT);//设置LED_BUILTIN为输出模式

}

loop(){

for(intr=255;r>=0;r--){

analogWrite(LED_BUILTIN,r);//设置红色亮度

delay(20);//延时20毫秒

}

for(intg=0;g<=255;g++){

analogWrite(LED_BUILTIN,g);//设置绿色亮度

delay(20);//延时20毫秒

}

for(intb=255;b>=0;b--){

analogWrite(LED_BUILTIN,b);//设置蓝色亮度

delay(20);//延时20毫秒

}

}

```

5.题型五：LED灯呼吸灯效果

-题目：编写一个mixly程序，使LED灯实现呼吸灯效果，亮度逐渐增加然后逐渐减少。

-答案：在mixly中，可以使用以下代码实现：

```cpp

setup(){

pinMode(LED_BUILTIN,OUTPUT);//设置LED_BUILTIN为输出模式

}

voidloop(){

for(intbrightness=0