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摘要：STEM教育课例《摩尔斯电码》第二课时的教学目标为：（（1）能够基于摩尔斯电码，创造个性化的密码语言;通过制作摩尔斯电码发报机，了解基于密码的信息传递方式。（2）通过制作摩尔斯电码发报机和编程，探究摩尔斯电码的听译方法，直观地认识以光、声音为媒介的信息传递方式。（3）通过制作摩尔斯电码发报机和编程，锻炼观察、推理、探究等能力。教学过程包括以下环节：课前谈话;按钮控制LED灯;按钮控制LED灯、蜂鸣器;发送SOS求救信号;编写与破译密码;课堂总结。
关键词：STEM教育课例摩尔斯电码
本节课为STEM教育课例《摩尔斯电码》的第二课时，教学目标为：（1）知识与技能。能够基于摩尔斯电码，创造个性化的密码语言;通过制作摩尔斯电码发报机，了解基于密码的信息传递方式。（2）过程与方法。通过制作摩尔斯电码发报机和编程，探究摩尔斯电码的听译方法，直观地认识以光、声音为媒介的信息传递方式。（3）情感态度与价值观。通过制作摩尔斯电码发报机和编程，锻炼观察、推理、探究等能力。教学重点为：制作摩尔斯电码发报机和编程。教学难点为：硬件连接摩尔斯电码发报机。教学准备为：LED灯、蜂鸣器、开关按钮、3Pin杜邦线、Arduino扩展板。
具体教学过程如下：
一、课前谈话
师在上课之前，老师想了解一下每个小组的分工情况，如果你担任老师所说的职务，就迅速站起来，让大家看到你。
（教师报职务名称：机械工程师、软件工程师、编码专家、解码专家。学生相应站起。）
[设计意图：让每个小组根据学生的特点明确分工，发挥每一位学生的优势，培养学生的合作意识。]
二、按钮控制LED灯
师上一节课我们认识了摩尔斯电码，知道利用摩尔斯电码可以传递一些信息。而摩尔斯电码既能通过声音来传递信息，也能通过灯光来传递。这节课我们先来学习用灯光传递信息。
（一）硬件连接
师在此之前，我们先一起来认识下所需的元器件：（PPT依次展示元器件图片，如图1）Arduino扩展板、3Pin杜邦线、蜂鸣器、按钮、LED灯;并重点了解一些按钮和LED灯的信息：（出示图2）数字“0”代表……数字“1”代表……高电平表示……低电平表示……
师请同学们拿出3Pin杜邦线，仔细观察，它有几种颜色？
生3种颜色，分别是黑色、黄色和红色。
师按钮和LED灯上有几根针？在针脚的右侧分别标有什么字母？
生都有3根针，分别标有“S”“+”“-”。
师“S”代表信号（signal），“+”代表正极，“-”代表负极。（稍停）从Arduino扩展板中找到数字口，看看数字口4共有几个插口？
生3个。
师那你能猜一下，3Pin杜邦线、按钮、LED灯、数字口之间有什么联系吗？
生用3Pin杜邦线将按钮和LED灯接到Arduino扩展板的数字口上。
生3Pin杜邦线上的颜色要与字母相对应。
师（出示图3，示范并讲解）将LED灯与Arduino扩展板连接。这里，我们接在数字口5上，黄色的线连接在S针脚，黑色的线连接在G针脚，接的时候一定要一一对应。数字口0和1用于计算机和Arduino扩展板之间的通信，其中数字口0用于接收信号，数字口1用于发送信号。在接线时，要避开这两个数字口。
师你们能尝试将按钮和LED灯分别连接在Arduino扩展板上吗？请每组的机械工程师负责连接。
（学生小组活动，连接相关器件。教师利用“班级优化大师”程序，获知学生的完成情况。）
师第4小组、第7小组、第12小组完成的速度最快，老师给这几个小组加分。
[设计意图：动手能力是人全面发展的一个重要方面，也是教育培养的重要能力之一。本环节通过学习硬件的连接，培养学生的动手能力。利用程序获得学生的完成情况，并及时给予评价，可以有效激励学生学习的积极性。]
（二）脚本编写
师刚才我们顺利完成了硬件连接，不过，按下按钮有反应吗？
生没有反应。
师为什么呢？我们还需要编写控制程序。我们打开mBlock软件，会发现标题栏上显示——
生没有连接串口。
师（边操作边讲解）我们首先要点击“扩展”，选择“Arduino”;然后要点击“控制板”，选择“Arduino Uno”;最后要点击“连接”，选择“串口”，再选择“COM5”。我们再来观察标题栏，看到——
生串口已连接。
师那程序如何来编写呢？（出示设计思想：如果按钮按下，LED灯亮;反之，LED灯灭）我们一起来看一下设计思想，怎么将设计思想转化为程序呢？（出示表1）这是我们需要用到的模块。
师谢谢你给我们提供的解决方案，让我们更加了解重复语句的重要性。请各小组的软件工程师完成程序编写。
（学生小组活动，完成按钮控制LED灯的程序编写。教师利用“班级优化大师”程序，获知学生的完成情况。）
师第5小组、第12小组最先完成，老师给这几个小组加分。
[设计意图：在讲解程序时，故意遗漏“重复执行”指令，让学生学会发现问题、解决问题。]
三、按钮控制LED灯、蜂鸣器
师刚才，我们利用灯光实现了信息传递，那么如何利用聲音器件来实现呢？（出示设计思想：如果按钮按下，LED灯亮，蜂鸣器发声;反之，LED灯灭，蜂鸣器不发声）我们一起来看一下设计思想，请小组合作尝试编写程序。
（学生小组活动。部分学生编写的程序出现状况：按钮按下，LED灯亮，蜂鸣器却不发出声音;按钮不按下，LED灯不亮，蜂鸣器却发出声音。）
师为什么会出现这种情况？哪个小组知道原因，来为大家解决一下。
生（同步演示，如图6，数字口4连接的是按钮，数字口5连接的是LED灯，数字口6连接的是蜂鸣器）大家把按钮按下时，蜂鸣器输入的是高电平，这里，蜂鸣器和LED灯输入的电平应该是相反的。
四、发送SOS求救信号
师SOS是国际通用的紧急救援信号，在摩尔斯电码中为“嘀嘀嘀”“嗒嗒嗒”“嘀嘀嘀”，用灯光法为三长三短三长。请大家用刚刚制作的发报机练习发送SOS。
（学生练习。）
[设计意图：利用灯光、声音发送求救信号SOS，是学生应该掌握的生活常识。]
五、编写与破译密码
师你能参照国际摩尔斯电码表编写自己的密语吗？比如，再见（See you later）可缩写为“CUL”，谢谢你（Thank you）可缩写为“TU”。编码专家、解码专家负责完成并填写小组学习单。
（学生小组活动，并完成如表2所示的小组学习单。）
六、课堂总结
师今天我们制作了摩尔斯电码发报机，体验了“翻译”过程，知道了无论是从电码翻译成英文还是从英文翻译成电码，都离不开摩尔斯电码表。同学们表现得都很棒！希望能在课后继续练习，下课。
[设计意图：学习内容的概括，不仅可以归结总结、深化主题，还可以将学生的思维引向更深刻、更广阔的领域。]
关键词：STEM教育课例摩尔斯电码
本节课为STEM教育课例《摩尔斯电码》的第二课时，教学目标为：（1）知识与技能。能够基于摩尔斯电码，创造个性化的密码语言;通过制作摩尔斯电码发报机，了解基于密码的信息传递方式。（2）过程与方法。通过制作摩尔斯电码发报机和编程，探究摩尔斯电码的听译方法，直观地认识以光、声音为媒介的信息传递方式。（3）情感态度与价值观。通过制作摩尔斯电码发报机和编程，锻炼观察、推理、探究等能力。教学重点为：制作摩尔斯电码发报机和编程。教学难点为：硬件连接摩尔斯电码发报机。教学准备为：LED灯、蜂鸣器、开关按钮、3Pin杜邦线、Arduino扩展板。
具体教学过程如下：
一、课前谈话
师在上课之前，老师想了解一下每个小组的分工情况，如果你担任老师所说的职务，就迅速站起来，让大家看到你。
（教师报职务名称：机械工程师、软件工程师、编码专家、解码专家。学生相应站起。）
[设计意图：让每个小组根据学生的特点明确分工，发挥每一位学生的优势，培养学生的合作意识。]
二、按钮控制LED灯
师上一节课我们认识了摩尔斯电码，知道利用摩尔斯电码可以传递一些信息。而摩尔斯电码既能通过声音来传递信息，也能通过灯光来传递。这节课我们先来学习用灯光传递信息。
（一）硬件连接
师在此之前，我们先一起来认识下所需的元器件：（PPT依次展示元器件图片，如图1）Arduino扩展板、3Pin杜邦线、蜂鸣器、按钮、LED灯;并重点了解一些按钮和LED灯的信息：（出示图2）数字“0”代表……数字“1”代表……高电平表示……低电平表示……
师请同学们拿出3Pin杜邦线，仔细观察，它有几种颜色？
生3种颜色，分别是黑色、黄色和红色。
师按钮和LED灯上有几根针？在针脚的右侧分别标有什么字母？
生都有3根针，分别标有“S”“+”“-”。
师“S”代表信号（signal），“+”代表正极，“-”代表负极。（稍停）从Arduino扩展板中找到数字口，看看数字口4共有几个插口？
生3个。
师那你能猜一下，3Pin杜邦线、按钮、LED灯、数字口之间有什么联系吗？
生用3Pin杜邦线将按钮和LED灯接到Arduino扩展板的数字口上。
生3Pin杜邦线上的颜色要与字母相对应。
师（出示图3，示范并讲解）将LED灯与Arduino扩展板连接。这里，我们接在数字口5上，黄色的线连接在S针脚，黑色的线连接在G针脚，接的时候一定要一一对应。数字口0和1用于计算机和Arduino扩展板之间的通信，其中数字口0用于接收信号，数字口1用于发送信号。在接线时，要避开这两个数字口。
师你们能尝试将按钮和LED灯分别连接在Arduino扩展板上吗？请每组的机械工程师负责连接。
（学生小组活动，连接相关器件。教师利用“班级优化大师”程序，获知学生的完成情况。）
师第4小组、第7小组、第12小组完成的速度最快，老师给这几个小组加分。
[设计意图：动手能力是人全面发展的一个重要方面，也是教育培养的重要能力之一。本环节通过学习硬件的连接，培养学生的动手能力。利用程序获得学生的完成情况，并及时给予评价，可以有效激励学生学习的积极性。]
（二）脚本编写
师刚才我们顺利完成了硬件连接，不过，按下按钮有反应吗？
生没有反应。
师为什么呢？我们还需要编写控制程序。我们打开mBlock软件，会发现标题栏上显示——
生没有连接串口。
师（边操作边讲解）我们首先要点击“扩展”，选择“Arduino”;然后要点击“控制板”，选择“Arduino Uno”;最后要点击“连接”，选择“串口”，再选择“COM5”。我们再来观察标题栏，看到——
生串口已连接。
师那程序如何来编写呢？（出示设计思想：如果按钮按下，LED灯亮;反之，LED灯灭）我们一起来看一下设计思想，怎么将设计思想转化为程序呢？（出示表1）这是我们需要用到的模块。
师谢谢你给我们提供的解决方案，让我们更加了解重复语句的重要性。请各小组的软件工程师完成程序编写。
（学生小组活动，完成按钮控制LED灯的程序编写。教师利用“班级优化大师”程序，获知学生的完成情况。）
师第5小组、第12小组最先完成，老师给这几个小组加分。
[设计意图：在讲解程序时，故意遗漏“重复执行”指令，让学生学会发现问题、解决问题。]
三、按钮控制LED灯、蜂鸣器
师刚才，我们利用灯光实现了信息传递，那么如何利用聲音器件来实现呢？（出示设计思想：如果按钮按下，LED灯亮，蜂鸣器发声;反之，LED灯灭，蜂鸣器不发声）我们一起来看一下设计思想，请小组合作尝试编写程序。
（学生小组活动。部分学生编写的程序出现状况：按钮按下，LED灯亮，蜂鸣器却不发出声音;按钮不按下，LED灯不亮，蜂鸣器却发出声音。）
师为什么会出现这种情况？哪个小组知道原因，来为大家解决一下。
生（同步演示，如图6，数字口4连接的是按钮，数字口5连接的是LED灯，数字口6连接的是蜂鸣器）大家把按钮按下时，蜂鸣器输入的是高电平，这里，蜂鸣器和LED灯输入的电平应该是相反的。
四、发送SOS求救信号
师SOS是国际通用的紧急救援信号，在摩尔斯电码中为“嘀嘀嘀”“嗒嗒嗒”“嘀嘀嘀”，用灯光法为三长三短三长。请大家用刚刚制作的发报机练习发送SOS。
（学生练习。）
[设计意图：利用灯光、声音发送求救信号SOS，是学生应该掌握的生活常识。]
五、编写与破译密码
师你能参照国际摩尔斯电码表编写自己的密语吗？比如，再见（See you later）可缩写为“CUL”，谢谢你（Thank you）可缩写为“TU”。编码专家、解码专家负责完成并填写小组学习单。
（学生小组活动，并完成如表2所示的小组学习单。）
六、课堂总结
师今天我们制作了摩尔斯电码发报机，体验了“翻译”过程，知道了无论是从电码翻译成英文还是从英文翻译成电码，都离不开摩尔斯电码表。同学们表现得都很棒！希望能在课后继续练习，下课。
[设计意图：学习内容的概括，不仅可以归结总结、深化主题，还可以将学生的思维引向更深刻、更广阔的领域。]