第2章开源硬件项目剖析2.2开源硬件开发基础- 教案（表格式）高中教学同步《信息技术人工-开源硬件项目设计》（人教-中图版2019）

《信息技术-开源硬件项目设计》教案 课 题 第2章开源硬件项目剖析2.2开源硬件开发基础 课 型 班课 课 时 1 授课班级 高一1班 学习目标 引脚控制理解与应用 了解微控制器的引脚分类及其功能，包括电源引脚、振荡器引脚、复位引脚和输入输出引脚。 掌握输入输出引脚的不同类型，如数字输入/输出引脚、模拟输入/输出引脚以及通信总线引脚，并能够识别不同核心板上的引脚编号和功能。 学习如何通过编程控制核心板的输入输出引脚，实现对外部信息的采集和处理，以及对外部模块的控制。 输入模块的使用 认识和了解输入模块在开源硬件项目中的作用，如信息采集任务的完成。 区分数字传感器与模拟传感器的概念，应用场景和检测数据的类型（非连续变化的数据与连续变化的数据）。 掌握根据功能分类的传感器种类，例如距离传感器、环境传感器、动作传感器等，并学会选择适合项目需求的传感器。 输出模块的应用 理解输出模块在开源硬件项目中的重要性，以及它是如何向外界发出相应行为的。 学习常用开源硬件输出模块的使用方法，包括显示模块（LED灯、数码显示管、LCD液晶屏、OLED显示屏）、声音模块（有源蜂鸣器、无源蜂鸣器、语音播放模块）和电机类设备（伺服舵机、步进电机、直流电机）。 掌握伺服舵机的脉宽调制信号（PWM）控制方法，步进电机的脉冲信号驱动原理，以及直流电机的机械能转换原理。 学习重难点 教学重点： 引脚控制的重要性和基本原理 理解微控制器的引脚分类和功能，特别是输入输出引脚在与外部设备交互中的作用。 学习如何通过编程控制不同核心板的输入输出引脚，实现对外部模块的控制和信息采集。 输入模块的应用 掌握开源硬件项目中输入模块的使用，理解数字传感器和模拟传感器的区别及其应用场景。 能够根据项目需求选择和使用不同类型的传感器，如距离传感器、环境传感器等。 输出模块的功能与操作 学习显示模块、声音模块和电机类设备等输出模块的工作原理和使用方法。 理解输出模块在开源硬件项目中的重要性，以及如何通过编程实现对输出模块的控制。 教学难点： 引脚控制的编程逻辑 学生需要理解并掌握如何通过编程设置引脚的输入输出状态，以及如何读取或控制连接在引脚上的外部模块。 涉及到的概念包括脉宽调制（PWM）、I2C通信等，可能需要一定的编程基础和实践经验。 输入模块的选择与应用 学生需要能够根据实际应用场景选择合适的传感器，这要求他们不仅理解传感器的工作原理，还要能够分析项目需求。 数字传感器和模拟传感器的区别和应用可能对初学者来说较为抽象，需要通过具体案例来加深理解。 输出模块的控制方法 输出模块的控制涉及到多种类型的设备，如LED灯、数码显示管、伺服舵机等，每种设备都有其特定的控制方法和代码实现。 学生需要学会编写代码来控制这些设备，这不仅需要理解设备的工作原理，还需要具备一定的编程技能。 教学方法 理论讲解与实例演示相结合 在介绍引脚控制、输入模块和输出模块的过程中，教师结合了具体的硬件设备（如Arduino UNO、掌控板等）和项目案例（如“智能垃圾箱”开源硬件项目）进行讲解。这有助于学生将抽象的概念与实际的应用联系起来，更好地理解知识点。 分类教学法 教师将教学内容按照引脚控制、输入模块和输出模块进行分类，每个类别下又细分为具体的小点（如数字引脚与模拟引脚、数字传感器与模拟传感器等）。这种分类教学有助于学生清晰地梳理知识结构，逐步深入地掌握复杂的内容。 互动式教学 在讲解的过程中，教师可能穿插问题提问或引导学生思考，例如询问学生对于特定传感器的应用场景或如何解决特定的技术难题。这种互动式教学能够激发学生的参与感和思考能力，使课堂氛围更加活跃。 实践操作指导 对于引脚控制和模块使用，教师可能会提供编程示例 ... ...