2021新闽教版八年级下册《信息技术》 第3课《设计无线报警器》教案（2课时）.docx

1、设计无线报警器 教学内容分析教学内容分析 本课通过动手实践“设计超温报警器”和“设计无线报警器” ，让学生真切感受 开源硬件在生活中的应用。在课堂上通过 micro：bit 硬件和 MakeCode 编程，设计并 测试生活中的报警设备。报警器涉及诸多器件，包括 micro：bit 外部接口、蜂鸣器、 鳄鱼夹、温度传感器、按钮、无线通信等器件与编程，编程又用到赋值、循环、判断、 变量等多种程序设计知识，相比于前两课的内容，设计报警器是更深层次的开源硬件 应用。 在设计超温报警器时，要利用有源蜂鸣器，这是第一次让 micro：bit 与外部硬 件相结合的应用，编程时要先将 micro：bit 外部

2、接口与有源蜂鸣器连接，再连接 micro：bit 与计算机，进入 MakeCode 编程界面进行编程。学生要事先掌握整个报警 器的运作过程。无线报警器的实现难度较大，需要两块 micro：bit 硬件合作完成， 学生要先学会编写程序实现无线通信及报警功能，再结合温度传感器做进一步功能提 升。 通过本课的学习，掌握有关 micro：bit 传感器的使用方法，学会编写简单的控 制程序，体验无线通信和报警设备的设计过程，有助于培养学生深人学习开源硬件的 兴趣，进一步提升学生计算思维能力及动手能力。 教学对象分析教学对象分析 学生在现实生活中已接触过报警器的发声情况，这对他们理解开源硬件执行指令 发声

3、的工作原理有一定的帮助。通过前面两节课的学习，学生也已了解 micro：bit 硬件与计算机的连接方式以及 MakeCode 编程界面各模块的常用指令及其用法，掌握 MakeCode 编程的基本方法和步骤，会编写简单的程序。这些经验、技能的积累，有 助于学生更快地投入新一课的学习。 虽有相应的学习经验，但本节课实践性较强，涉及内容较多，包括 micro：bit 外部接口、蜂鸣器、鳄鱼夹、温度传感器、按钮、无线通信等器件的介绍与编程。编 程时又用到赋值、循环、判断、设置标志变量等多种程序设计技巧，这对开源硬件刚 入门的学生来说，难度较大。教学时，建议从生活中的报警实况入手，让学生先理解 报警器的

4、工作原理，再过渡到 micro：bit 与蜂鸣器的功能。在进行 micro：bit 无线 通信实验时，重在让学生理解发送端和接收端的运作方式，要引导学生合作完成。 通过本课的学习，能帮助学生将生活经验与编程思想进行结合，提升学生动手能 力和信息素养，进一步感受开源硬件给我们生活带来的变化。 43 教学目标教学目标 1.知道蜂鸣器的分类及作用，了解有源蜂鸣器的使用方法。 2.学会应用 micro：bit 微处理器检测周围环境温度。 3.利用有源蜂鸣器和 micro：bit 设计超温报警器。 4.会编写程序实现无线通信及报警功能。 教学重点和难点教学重点和难点 1.教学重点。 有源蜂鸣器的使用方法

5、、micro：bit 的无线通信功能。 2.教学难点。 会编写程序实现通信及报警功能。 教学方法教学方法 1.比较观察法：展示蜂鸣器、micro：bit 的图片，让学生认识设计报警器所需 要的硬件，初步了解蜂鸣器的分类和报警器的工作原理。 2.讲授法：讲述蜂鸣器的分类和作用，以及 micro：bit“引脚”模块的应用。 3.任务驱动法：以教材内容为主题，根据任务的具体要求，开展小组合作的探究 性学习，通过层层递进的任务，最终完成教材中的范例。 4.交流、评价法：展示学生的活动成果，鼓励学生参与评价。 教学准备教学准备 1教学环境：计算机网络教室、互联网环境、转播控制系统。 2资源准备：资源包（

6、视频： 超温报警器 无线报警器课件） 。 3实验器材准备：micro：bit 板若干块；数据线若干条；有源蜂鸣器若干个； 鳄鱼夹若干根。 教学过程教学过程 第第 1 1 课时课时 教学环节教学环节教学活动教学活动学生活动学生活动设计意图设计意图 创设情境， 导入新课 1播放超温报警器视频。这是 技术人员研发的红外线测量体温的报警装 置。当人体温度过高时，报警器会自动响 起，这极大地提高了测量体温效率。在现 实生活中，我们还有烟雾报警器、声光报 警器等等，因为有了它们我们才能及时对 险情进行处置。 2提问：报警器报警的原理是什 么？为什么会这么智能？ 3请小组长分发 micro：bit，每人 或

7、两人一块，一根数据线、一个有源蜂鸣 器，两根鳄鱼夹。 认 真 观 看 视 频。 聆听老师介绍 报警器，思考报警 器为什么能根据外 界变化发声。 情景导入，激 发 学 生 的 学 习 兴 趣。 利用现实生活 中的事物对学生进 行问题引导，水到 渠成地引出本节课 的任务。 认识蜂鸣器 和 micro ： bit 处理器 1展示蜂鸣器的图片，介绍蜂鸣 器，按其驱动方式不同可分为：有源蜂鸣 器和无源蜂鸣器。有源蜂鸣器只要为它接 上直流电就可以发声，但只有一个单音； 无源蜂鸣器必须用 2K5K 不同频率的方 波去驱动它，控制声音频率，可以发出 “多来米发索拉西”的声音效果。这节课 主要利用有源蜂鸣器作为

8、报警器的硬件。 2介绍温度传感器，micro：bit 主 控板上没有真正的温度传感器，但有一块 能 检 测 温 度 变 化 的 微 处 理 器 ， 打 开 MakeCode，在“输入”模块里找到“温度 （） ”指令，编写简单程序检测当前的 温度，通过用手按住微处理器或嘴巴吹气 的方法使处理器周围的温度升高，观察 LED 数值的变化。 认真听讲，观 察教师介绍的硬 件，归纳提炼出蜂 鸣器的特点，拿出 分到的有源蜂鸣 器，思考应该如何 连接。 找到 micro： bit 的 处 理 器 位 置。模仿老师编写 简单的测试温度程 序，并试着加热改 变温度。 通过展示多张 图片，让学生从中 找出蜂鸣器的

9、共同 点，加深对蜂鸣器 的感观认识。 通 过 编 程 实 践 ， 检 测 温 度 变 化，养成拿到任何 传感器先测试功能 的良好习惯。 动手实践： 设计超温报 警器 1 按 照 教 材 P28 图 3-5 演 示 micro：bit 和有源蜂鸣器的连接操作。 提醒学生：连接蜂鸣器与 micro：bit 时，要先断开 micro：bit 与计算机相连 的 USB 数据线，保护 micro：bit 板的安 全，待检查电路连接正确无误后再用 USB 数据线将 micro：bit 与计算机相连， micro：bit 有 25 个外部连接板的边缘连 接器，我们称之为“引脚” 。PO 一般情况 下接蜂鸣器

10、，GND 表示接地。完成电路连 接，巡视指导。 倾听讲解，拿 出鳄鱼夹，参照教 材 完 成micro ： bit 和有源蜂鸣器 的连接。 让学生自己动 手接线，提醒学生 操 作 时 要 断 开 电 源，养成良好的安 全操作规范。 2参照教材图 3-9 讲解程序功能， 按下按钮，蜂鸣器发出 2 秒的响声。数 据口 PO 作为数字端口使用。当向这个端 口输出数字 1 时，表示将会在 PO 端口输 出一个 3V 的电平，给蜂鸣器供电；当输 出数字 0 时，没有电平（OV）输出，蜂 鸣器断电不工作。通过不断向 PO 端口写 入 1 和 0，就可让蜂鸣器鸣响或静音。 3演示超温报警器的效果，并对超 温报

11、警器的硬件需求、工作原理进行分 析。通过 micro：bit 读取处理器周围温 度，如果温度值（模拟量或数字量）超 过预先设定的报警值，蜂鸣器就会发出 报警声。 4指导学生参考教材 P30 的操作 步骤，完成程序的编写。提醒学生在这 过程中要先测得当前的温度，把这个温 度1 设为报警阈值。程序编写后，可 以通过用手加热或用嘴巴吹气来改变温 度，直至蜂鸣器发出报警。 5请一组学生代表演示，教师总 结。 倾听老师讲解 蜂鸣器发声原理， 动手实践，编写程 序让蜂鸣器发出声 音。 倾听讲解，了 解作品最终形式， 理解超温报警器的 工作原理，思考如 何实现。 动手实践，编 写程序，并学会调 试。 观看演

12、示。 通过实践， 掌握编写蜂鸣器 发声程序的基本 方法和步骤。 检测蜂鸣器 是 否 能 正 常 工 作。 演示实验， 分析程序的算法 设计原理，为下 一 步 编 程 做 准 备。 演示与模仿 相结合，理清学 生思路，提高作 品的成功率，激 发学生学习开源 硬件的积极性。 让学得比较 好的学生上台展 起 鼓 励 引 领 作 用。 实践创新 1 布置任务，思考并讨论：让蜂 鸣器根据不同温度发出不同时长的响 声，提示：响声时长取决于暂停时间， 把暂停时间用温度与某个数字的乘积代 替。 2表小组长回收 micro：bit 主 板，整理清单。 同学间交流讨 论，实践操作。 整 理 实 验 器 材，清点数

13、量。 教师对课堂 内容进行升华， 引导学生开拓思 路，巩固新知。 第第 2 2 课时课时 教学环节教学环节教师活动教师活动学生活动学生活动设计意图设计意图 新课导入 1展示上节课的学生作品：超温报 警器。 2提问：这样的报警器安装在家里 的某一个房间里，人在另外一个房间里， 就可能听不到报警声，怎么办？提示：无 线门铃。 3引出本节课教学任务“无线报警 器”的设计。介绍无线通信技术：无线通 信是指多个节点间不经由导体或缆线传播 的一种传输通信方式。如 2.4G 或蓝牙，无 线蓝牙耳机，2.4G 的 WiFi 路由器。 4请小组长分发 micro：bit，每人 或两人一块，以及一根数据线，一个蜂

14、鸣 器，两根带鳄鱼夹的导线。 认 真 观 察 ， 欣赏。 回 答 问 题 ： 利用无线通信技 术。 认真倾听。 领 取 实 验 器 材。 通过观看上节 课自己或同学完成 的作品，感受成功 的体验，继续引发 学生学习兴趣和热 情。 提出问题，激 发思考，促进学生 积极参与课堂。 配 置 并 测 试 无 线 发 送 与 接 收 功能 1提醒学生在 micro：bit 中，有 2.4G 和蓝牙通信功能，但两者不能同时使 用，一般使用默认的 2.4G 功能。 2按照教材 P32 的内容，讲解在 MakeCode 编程界面中，如何配置发送和接 收功能： （1）设置通信组，提醒学生只要在 同一个组里的所有

15、 micro：bit 都可以互 相通信； （2）设置要发送的内容；提醒学生 发送的内容有类型之分：数字、键值和字 符串； （3）设置接收到信息时要执行的操 作。根据发送的数值类型，选择相应的接 收模块。 演示配置发送和接收功能的整个过 程。 3指导学生用两块 micro：bit 组成 一个小组，合作完成无线发送、接收的测 试工作。 认真倾听。 观看演示， 与老师一起学习新 模块，学习无线通 信模块的程序编 写。 两 人 一 组 ， 合作完成无线发送 信息的任务。 教师演示整个 过程，提出易错 点，让学生少走弯 路，增加成功的可 能性，为后续学习 提升自信心。 学生通过分工 合作，进行发送端 和

16、接收端程序测 试，既能提高学生 应用信息技术能 力，又能培养学生 团结合作的精神。 动手实践： 设计无线报 警器 1讲解无线报警器的工作原理， 并演示程序：一块 micro：bit 用来检 测环境温度，当温度超过某一限度时， 向另一块 micro：bit 发送超温信息。 2引导学生阅读教材 P3335，自 行完成教材的范例，范例程序分三个部 分： （1）初始化程序，设定通信组和 结束报警标志变量； （2）采集温度数据，发送超温报 警信息； （3）接收报警信息，实现即时报 警。测试时，提醒学生将一块 micro： bit 当发送端，另一块 micro：bit 当接 收端；程序的第一部分是发送端和

17、接收 端公共部分，第二部分和第三部分要分 别下载到发送端和接收端。 3请小组长上台展示。 认真观察和聆 听。 两人一组，阅 读教材，互相合作 完成无线报警器的 设计。 组长上台展示。 这 部 分 内 容 实践性较强，学生 在听讲后先有一个 感性的认识，之后 再结合教材合作完 成任务，降低学习 难度。 让 先 做 好 的 学生上台演示，可 以锻炼学生主动上 台展示自我的胆 量，提高自信心， 同时形成良性竞 争，帮助遇到问题 的学生发现问题。 教学反思方向教学反思方向 1课堂的引入能否调动学生的学习兴趣。 2教师能否利用过程性评价引导学生积极参与到学习活动中。 3学生是否掌握无线通信发送与接收的方法。 4学生是否理解程序的标志变量。 5学生是否能顺利完成任务，是否有自己的创新点。 实践创新 1改装以上实验装置，在两块 micro：bit 板上都连接蜂鸣器，修改相 应程序，实现两块 micro：bit 板都能 检测周围环境温度，并具有超温报警功 能。 2 请小组长回收 micro：bit 主 板，整理器材。 学生先交流讨 论，找到解决问题 的方法后，再编程 验证。 组长清点清单。 开 拓 思 路 ， 加深理解无线通信 的应用。