第三节 用Arduino单板机测量环境温度教学设计初中信息技术河大版2016八年级下册-河大音像版2016

第三节用Arduino单板机测量环境温度教学设计初中信息技术河大版2016八年级下册-河大音像版2016学科政治年级册别八年级上册共1课时教材部编版授课类型新授课第1课时设计意图本节课通过Arduino单板机测量环境温度，旨在让学生掌握Arduino的基本操作，提高学生的动手实践能力和创新意识。课程内容与课本紧密关联，以实际应用为出发点，让学生在实践过程中学习信息技术知识，培养学生的信息素养。核心素养目标培养学生信息意识，通过Arduino编程与传感器应用，使学生认识到信息技术在解决实际问题中的重要性。提升计算思维，通过分析环境温度测量问题，培养学生的逻辑推理和问题解决能力。增强数字化学习与创新，引导学生运用技术工具进行实验设计，培养学生的创新精神和实践能力。重点难点及解决办法重点：Arduino编程环境搭建与环境温度传感器的应用。

难点：编写能够正确读取环境温度数据的Arduino程序，并进行实时显示。

解决办法：通过示范教学，逐步讲解Arduino编程环境搭建步骤，确保学生掌握基本操作。针对编程难点，提供代码示例，引导学生逐步分析和修改，通过小组讨论和互助学习，共同解决问题。同时，利用实验指导书和在线资源，帮助学生突破编程难题，实现环境温度的实时测量和显示。教学资源软硬件资源：Arduino单板机、环境温度传感器、连接线、面包板、电阻、电源适配器、计算机。

课程平台：河大版信息技术课程平台。

信息化资源：Arduino编程教程、环境温度传感器使用说明、在线编程社区。

教学手段：实物演示、小组合作、编程软件操作、实验报告撰写。教学过程设计一、导入环节（5分钟）

1.创设情境：展示城市空气质量指数、室内外温度等实时数据，引导学生思考环境温度对日常生活的影响。

2.提出问题：如何利用信息技术手段测量环境温度？Arduino单板机在环境温度测量中有何优势？

3.学生讨论：分组讨论，分享对环境温度测量的理解，激发学生对本节课的兴趣。

二、讲授新课（20分钟）

1.Arduino编程环境搭建（5分钟）

-介绍Arduino编程环境，展示操作界面。

-演示Arduino编程环境搭建步骤，引导学生完成搭建。

2.环境温度传感器应用（10分钟）

-介绍环境温度传感器的工作原理和特性。

-演示环境温度传感器的连接方法，引导学生完成连接。

3.编写Arduino程序（5分钟）

-介绍环境温度数据读取方法。

-展示编写Arduino程序的步骤，引导学生完成程序编写。

4.实验操作与调试（5分钟）

-学生分组进行实验操作，测量环境温度。

-指导学生进行程序调试，确保环境温度数据能够正确读取。

三、巩固练习（10分钟）

1.学生练习：独立完成环境温度测量程序，并进行调试。

2.小组讨论：分享实验结果，分析程序优缺点，提出改进意见。

四、课堂提问（5分钟）

1.教师提问：如何优化环境温度测量程序？

2.学生回答：分享优化思路，如提高数据采集频率、改进数据展示方式等。

五、师生互动环节（5分钟）

1.教师提问：Arduino单板机在环境温度测量中有何优势？

2.学生回答：总结Arduino单板机的特点，如低成本、易操作、可扩展等。

3.教师提问：如何将环境温度测量程序应用于实际项目中？

4.学生回答：结合所学知识，提出实际应用场景，如智能家居、环境监测等。

六、课堂小结（5分钟）

1.教师总结：回顾本节课所学内容，强调Arduino编程和环境温度传感器应用的重要性。

2.学生反思：总结学习收获，提出对本节课的改进建议。

七、作业布置（5分钟）

1.完成课后练习题，巩固所学知识。

2.设计一个简单的环境温度监测系统，并编写程序。

教学时间共计45分钟。知识点梳理1.Arduino单板机简介：

-Arduino单板机的概念和特点

-Arduino单板机的组成和功能

-Arduino编程环境搭建步骤

2.环境温度传感器：

-常用环境温度传感器的类型（如DHT11、DS18B20等）

-环境温度传感器的原理和特性

-环境温度传感器的连接方法

3.Arduino编程基础：

-Arduino编程语言的基本语法

-变量和数据类型的使用

-控制语句（如条件语句、循环语句等）

-函数的定义和使用

4.Arduino编程与传感器数据读取：

-传感器数据读取的基本原理

-传感器数据读取的代码实现

-数据处理和转换

5.Arduino编程与数据显示：

-显示器（如LCD显示屏）的基本连接和使用

-数据显示的代码实现

-数据格式化和美化显示

6.Arduino编程与实验操作：

-实验器材的准备和连接

-实验步骤和注意事项

-实验数据的采集和分析

7.Arduino编程与项目设计：

-项目设计的基本原则和方法

-项目需求的分析和解决方案的制定

-项目实施和调试

8.Arduino编程与信息安全：

-信息安全的基本概念和重要性

-防护措施和注意事项

-法律法规和伦理道德

9.Arduino编程与可持续发展：

-可持续发展的概念和目标

-资源利用和环境保护

-可持续发展的实践案例

10.Arduino编程与跨学科应用：

-Arduino编程与其他学科的融合

-跨学科项目的设计和实施

-跨学科学习的意义和价值教学评价与反馈1.课堂表现：观察学生在课堂上的参与度、回答问题的准确性以及完成实验的熟练度。评价学生的专注程度、团队协作能力和问题解决能力。

2.小组讨论成果展示：通过小组讨论的形式，评估学生是否能有效合作，提出创新性想法，并能将讨论结果以清晰、有条理的方式呈现。

3.随堂测试：设计针对性测试，检验学生对Arduino编程和环境温度传感器应用知识的掌握程度，包括编程代码的编写和实验数据的解读。

4.实验报告：要求学生撰写实验报告，评价其对实验过程的理解、数据分析和结论推导的能力，以及报告的规范性和完整性。

5.教师评价与反馈：针对学生在课堂上的表现和作业完成情况，进行个性化反馈，包括对正确做法的肯定和错误点的纠正。同时，鼓励学生提出自己的疑问和建议，以促进教学的不断改进。典型例题讲解1.例题：编写Arduino程序，使用DHT11传感器读取环境温度，并在LCD显示屏上显示温度值。

答案：```cpp

#include<DHT.h>

#include<LiquidCrystal.h>

DHTdht(2,DHT11);

LiquidCrystallcd(12,11,5,4,3,2);

voidsetup(){

lcd.begin(16,2);

dht.begin();

}

voidloop(){

floattemp=dht.readTemperature();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Temp:");

lcd.print(temp);

lcd.print("C");

delay(1000);

}

```

2.例题：使用DS18B20传感器测量环境温度，并在串口监视器上实时显示温度值。

答案：```cpp

#include<OneWire.h>

#include<DallasTemperature.h>

OneWireoneWire(3);

DallasTemperaturesensors(&oneWire);

voidsetup(){

Serial.begin(9600);

sensors.begin();

}

voidloop(){

sensors.requestTemperatures();

floattemp=sensors.getTempCByIndex(0);

Serial.print("Temperature:");

Serial.print(temp);

Serial.println("C");

delay(1000);

}

```

3.例题：编写Arduino程序，使用环境温度传感器测量温度，当温度超过设定值时，通过蜂鸣器发出警报。

答案：```cpp

#include<DHT.h>

DHTdht(2,DHT11);

intbuzzerPin=8;

voidsetup(){

pinMode(buzzerPin,OUTPUT);

dht.begin();

}

voidloop(){

floattemp=dht.readTemperature();

if(temp>30.0){//设定温度值为30.0°C

digitalWrite(buzzerPin,HIGH);

}else{

digitalWrite(buzzerPin,LOW);

}

delay(1000);

}

```

4.例题：使用Arduino编程，读取环境温度，当温度低于某个阈值时，通过LED灯提示用户。

答案：```cpp

#include<DHT.h>

DHTdht(2,DHT11);

intledPin=13;

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);

dht.begin();

}

voidloop(){

floattemp=dht.readTemperature();

if(temp<20.0){//设定温度阈值为20.0°C

digitalWrite(ledPin,HIGH);

}else{

digitalWrite(ledPin,LOW);

}

delay(1000);

}

```

5.例题：编写Arduino程序，使用环境温度传感器测量温度，并使用PWM控制LED灯的亮度，模拟温度变化。

答案：```cpp

#include<DHT.h>

DHTdht(2,DHT11);

intled