05-14《声音控制小猫动作》教学设计.doc
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第14课声音控制小猫动作
【教材分析】
本课的主要内容是利用声音传感器获取外界中的音量值,利用音量值来控制小猫的运动。
涉及的知识点有:
认识Arduino主控板,利用变量来读取声音传感器的值,用数值和逻辑运算来处理音量值,并能应用到程序中。
【学情分析】
经过前期的学习,学生对Scratch软件有一定的了解,比如动作控件、逻辑控件以及变量等等。
考虑到这是学生第一次在课堂上接触传感器,所以在任务设计上降低了难度。
通过本课的学习,学生认识开源硬件Arduino,感受声音传感器在程序中的作用,学会获取声音传感器的数值后,利用该数值编写程序以及模拟生活中的现象,以培养学生的创造能力。
【教学目标与要求】
1.了解Arduino硬件的结构。
2.学会连接硬件与电脑。
3.掌握获取声音传感器值的方法。
4.能够对传感器数据进行转化满足程序需要。
5.引导学生认识声音传感器,体验Arduino开源硬件的强大魅力。
6.通过在做中学,学生形成生活中的物体可以成为计算机输入设备的意识。
【教学重点与难点】
重点:
1.能够将声音传感器和主控板连接起来。
2.掌握获取声音传感器值的方法。
难点:
1.掌握获取声音传感器值的方法。
2.将获取到的传感器数值应用到程序中。
【教学方法与手段】
鉴于学生是第一次接触传感器,所以在认识、连接、使用传感器时采用讲授式教学。
为激发孩子的学习兴趣,让他们先进行体验,然后动手实践,在做中学。
【课时安排】
安排1课时。
【教学准备】
xDing软件、Arduino主控板、连接线、声音传感器。
【教学过程】
教学环节
教师和学生活动
设计意图
一、直观体验,揭秘原理
师:
今天动物园的小动物们开运动会,当绿旗被点击的时候,酷狗和小猫同时从起跑线出发。
大家看,酷狗已经快要跑到舞台中间了,而小猫还在起点。
让我们一起来给小猫鼓鼓劲,加加油。
师带领学生大喊:
“加油”。
师:
快看,小猫好像听到了我们的加油声,它已经跑到终点啦!
师:
咦,这是怎么回事?
它是怎么做到的呢?
生答。
师:
让我们一起来揭开它背后的神秘面纱。
首先需要声音传感器、Arduino主控板设备来感知我们的加油声,然后利用感知到的声音数值编写程序。
我们首先来看看当前的声音值是多少?
保持安静,观察声音最小值:
0;
加油声响起来,观察声音最大值:
100。
在脚本中,小猫移动的步数是声音值。
声音值越大,它的移动步数也越大,速度也就越快。
这节课,我们就来学习使用神秘的声音传感器。
板书(声音传感器)
学生感受声音传感器的魅力,用已有的知识揭示声音传感器的工作原理,激发学生学习的兴趣。
二、连接
硬件
1.认识声音传感器
找一找:
声音传感器。
读一读:
声音传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。
声波使话筒内的驻极体薄膜振动,导致电容的变化,声音传感器根据声音强度的不同,其输出值也不同。
2.认识主控板
看一看:
Arduino主控板。
找一找:
Arduino主控板上的数字接口2~13和模拟接口A0~A5。
模拟口连接模拟量的信号和设备,返回的数值是0~1024。
数字口连接离散数字量信号和设备,返回的数值是0或1。
想一想:
声音传感器应该接什么口?
(板书:
模拟口)
说一说:
你在Arduino主控板上还发现了什么?
开关、复位、超声波接口、USB接口。
3.连接主控板和声音传感器
拿出桌面上的一根红、白、黑三色线,有白色突起的一头连接声音传感器,另外一头连接A0~A5之间的A2端口。
Tips:
红、白、黑线要与主控板上的红、白、黑一一对应。
相邻两人之间检查一下有没有连接正确?
连接无误后,请用黑色的数据线连接主控板和电脑。
通过找一找、读一读,认识声音传感器。
看一看结构,找一找端口,想一想,说一说,为后面连接传感器打好基础。
初次接触硬件,采用演示与讲解的方式,让学生学会连接硬件,养成良好的检查习惯。
三、获取
数值
硬件连接好了,接下来我们需要编写程序来获取环境中的声音值。
打开桌面上的酷狗小猫运动会程序。
(1)单击“连接”,选择串口COM4。
(2)单击“控制板”,选择ArduinoUNO。
Tips:
第一次使用时,必须单击“连接”“安装固件”。
串口号因电脑而异,此处,选用COM4。
(3)新建变量sy。
(4)将变量sy的数值设定为模拟口A2。
Tips:
此处模拟口A2与前面声音传感器连接主控板时的接口要一致。
(5)重复执行。
程序只能获取此刻环境中的声音,如果说要持续不断地获取声音值,需要重复执行,自己修改程序。
记录教室内的声音值。
连接串口,主控板,安装固件,启动硬件和电脑之间的通信模式。
采用变量的方式来获取声音传感器的数值。
四、编写
程序
获取声音值只是我们的第一步,接下来,我们要用声音值去编写程序。
1.模仿程序——酷狗小猫运动会。
师:
大家试试看,能否给小猫编写脚本:
当声音越大,让它跑得越快。
转播学生作品。
师:
小猫跑得速度太快了,能否利用数字和逻辑运算里的控件稍微调整一下呢?
学生调试。
反馈学生作品。
2.创编程序——贴近生活。
师:
想一想生活中哪些地方会用到声音传感器?
还可以用到什么地方?
生:
声控灯、噪声监测器。
师:
那你能否在xDing软件里模拟出来呢?
试试看。
展示学生作品。
学生从模仿教师的程序开始,学会利用声音值来编写程序。
对声音值进行逻辑运算,缩小数值。
联系学生生活中的经验,编写程序。
五、总结
反馈
这节课我们认识了声音传感器,用变量来读取环境中的声音值,并用它来编写程序。
你们学会了吗?
生活中除了声音传感器,还有光线、红外、温度、适度、超声波传感器等等,等着我们去学习呢!
回顾本节课知识,并为后面所要学的内容做铺垫。
【教学反思】
本节课的教授是以编写程序为主还是以学习硬件的使用方法为主,笔者分别进行了尝试。
选择前者,学生学习目标达成度不高;而选择后者,如果切入点不合适,学生学习兴趣不高。
学习硬件的使用方法是编写程序的必经之路,此处必须要“细嚼慢咽”。
而利用音量值编写程序是最终目的,学生需要有体验,有操作。
因此,在课开始时让他们先直观感受。
后面编写程序时,为他们提供了半成品。
创编程序是拓展任务,学生做得虽然不够精美,但能模拟出生活或者创造性应用音量值来编写程序,亦可大力表扬。
【教案设计:
王丽丽(南京市金陵汇文学校小学部)】
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