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设计依据
《新一代人工智能发展规划》指出：“实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育。”《普通高中信息技术课程标准（2017版）》指出，要“选择体现时代性和基础性的课程内容，培育以学习为中心的教育学关系，在问题解决过程中提升信息素养”。
本课借助开源硬件Micro：bit（教学中称为“小比特”），探索适合初中学生的程序设计课程，从而培养计算思维，落实核心素养。
课例特色
特色1：问题引导，提升学生解决问题的能力。
教学步骤环环相扣，通过关键问题，引发学生思考，提升学生解决问题的能力。
例如：“小比特”如何发声？需要什么设备？——引出蜂鸣器。
20Hz的声音和20000Hz的声音你听过吗？有什么不同？——引出编程让“小比特”发声。
如何实现“小比特”的自由控制？什么是自由控制？——引出传感器。
获取到了亮度级别数值，如何用它来控制音调呢？——引出变量的使用。
特色2：关注学生个体差异，分层教学，促进学生思维的螺旋式上升。
由于学生基础不同、接受能力不同、思维水平不同，本节课在设计时，尽量关注每个学生的最近发展区，在“小试牛刀”和“大展身手”两个教学环节都设计了学案，设置了选做任务，拉开任务难度，为每个学生打造施展拳脚的舞台。
特色3：優选编程平台，激发学习兴趣，培养计算思维，落实核心素养。
初中生一般认为学习编程是枯燥无趣的，近些年兴起的开源硬件，为中学信息技术课程提供了很好的教学平台，培养了学生的计算思维，落实了核心素养。本课使用的硬件是Micro：bit，上课时我叫它“小比特”，它的外形小巧，易携带，内置了多种传感器，还可以外接硬件设备。本课使用的软件是离线汉化版的MakeCode，模块化的编程方式适合初中学生学习，而且在我校已经实施过一段时间，效果非常好。在这样的软硬件平台下，我们还可以为学生提供更多的项目学习课程，如调速风扇、计步器、遥控小车等。
教学目标
1.了解频率和音调的关系。
2.知道可以使用传感器，用“小比特”编程控制输出设备。
3.掌握使用音乐模块编制音乐演奏程序的方法。
4.初步理解变量的含义，体验变量的创建和使用，编程实现光亮控制音调，提升计算思维。
5.在小组合作学习的过程中，学会用学案自主学习、沟通分享，敢于批判和创新。
教学重点与难点
教学重点：音乐模块的编程方法，变量的使用。
教学难点：编程实现光亮控制音调。
教学过程
一、问题导入
上课一开始，教师连续提出三个问题，与学生互动。
问题1：上节课我们学习了用“小比特”显示图案，那么除了显示图案，它还能做什么呢？（发声、放音乐）
问题2：“小比特”如何发声？需要什么设备？（喇叭、音箱、耳机）
问题3：“小比特”没有内置的扬声器，今天老师为同学们提供一个外接设备——蜂鸣器。
今天，让我们一起用“小比特”玩转声音。
二、小试牛刀
1.频率与音调
师：同学们，人耳能听到的声音频率范围通常是20Hz～20000Hz。但是，20Hz的声音和20000Hz的声音你听过吗？我们一起来听一听。
教师演示“音乐模块”的使用，编写程序，播放20Hz、20000Hz、1000Hz的声音，让学生感受。由于机房噪音较大，教师可以让学生们自己编程试听。
2.布置任务
（1）参照学案，用鳄鱼线将“小比特”和蜂鸣器连接起来。
（2）编写程序并点击下载，分别听一听20Hz、1000Hz、20000Hz的声音，思考音调与频率的关系。
（3）拓展——演奏一段旋律。（选做）
3.阶段小结
（1）师：现在，同学们已经掌握了“音乐模块”的编程方法，其中一个频率参数就控制了音调的高低，这个参数既可以从键盘上选择音符按键，也可以直接输入数字。（如图1）
（2）展示学生编制的音乐，或者演奏教师作品《欢乐颂》。
三、大展身手
1.观看示例，明确学习目标
师：请看，老师给你们变一个小魔术！我能自由控制“小比特”发出的声音。
思考：（1）“小比特”播放的音调有什么变化？（2）我是用什么来自由控制它发出的音调的？
结论：想要实现自由控制，就要利用传感器来实现。
2.“小比特”的内置传感器
“小比特”上有多个传感器：温度传感器、磁力传感器（指南针）、加速度传感器、光亮传感器和按钮输入。（如图2）
3.布置任务
使用光亮传感器，用同一时刻下的光亮，控制“小比特”的音调随亮度增加而升高。让光亮传感器朝向不同的光亮处，试听音调的变化。
4.讲授用变量记录当前光亮级别数值
（1）光亮传感器可以获取光亮级别数值。播放用程序显示光亮级别数值的视频，介绍这个光亮级别数值的范围是0～255。
（2）使用变量记录某一时刻的光亮级别数值，控制音调。（如图3）
5.实践探究
布置任务，再次强调任务目标，用同一时刻下的光亮，控制“小比特”的音调。拓展：同时使用按钮或其他传感器，控制“小比特”发声。（选做）
四、分享评价
1.请学生们认真填写课堂自评，课后提交。
2.展示成果，并进行分享。（光控音调作品+拓展作品）
3.给出光亮传感器、A键、B键、A+B键共同控制“小比特”发声的程序截图，简要分析编程思路。（如图4）
五、总结提升
1.“小比特”就是一台小计算机，如果想完成各种工作，必须有硬件（扬声器）和软件（程序）。
2.“小比特”可以通过输出端口外接扬声器演奏音乐，可不可以利用它控制其他设备完成更多的工作，服务于我们的生活呢？
3.本节课，我们使用了内置的光亮传感器和按钮输入，控制“小比特”发声，除此之外，还有其他的控制方法吗？你知道传感器有哪些其他的应用？
（学生回答问题时如果提到了使用没有内置在“小比特”上的硬件设备，比如红外传感器、超声波测距等，要提示学生，可以外接硬件设备，实现功能。）
4.展示教师作品（实物）。（如图5）
5.如果时间允许，可播放拓展资源（视频）。
教学点评
Micro：bit是英国BBC研发的一款64位ARM掌上计算机，集成了LED显示、按钮输入、温度、加速度、光亮、磁场等多种传感器，以及无线、蓝牙通信、USB数据传输等功能，支持模块化和代码式编程。本课用到了外接蜂鸣器，通过内置的光亮传感器控制音调。教师选择了离线汉化版软件MakeCode模块化编程软件，上课不依赖因特网，快速一键下载程序，低门槛，易操作。这样的软硬件学习平台，适合初中大班教学。教师的教学设计趣味性强，能充分发挥学生的主动性、创造性，在开发学生智力、培养创新精神和实践能力的同时，充分体现了学习编程的目的——培养计算思维。（点评人：王振强，北京教育科学研究院基础教育教学研究中心信息技术教研室主任）
《新一代人工智能发展规划》指出：“实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育。”《普通高中信息技术课程标准（2017版）》指出，要“选择体现时代性和基础性的课程内容，培育以学习为中心的教育学关系，在问题解决过程中提升信息素养”。
本课借助开源硬件Micro：bit（教学中称为“小比特”），探索适合初中学生的程序设计课程，从而培养计算思维，落实核心素养。
课例特色
特色1：问题引导，提升学生解决问题的能力。
教学步骤环环相扣，通过关键问题，引发学生思考，提升学生解决问题的能力。
例如：“小比特”如何发声？需要什么设备？——引出蜂鸣器。
20Hz的声音和20000Hz的声音你听过吗？有什么不同？——引出编程让“小比特”发声。
如何实现“小比特”的自由控制？什么是自由控制？——引出传感器。
获取到了亮度级别数值，如何用它来控制音调呢？——引出变量的使用。
特色2：关注学生个体差异，分层教学，促进学生思维的螺旋式上升。
由于学生基础不同、接受能力不同、思维水平不同，本节课在设计时，尽量关注每个学生的最近发展区，在“小试牛刀”和“大展身手”两个教学环节都设计了学案，设置了选做任务，拉开任务难度，为每个学生打造施展拳脚的舞台。
特色3：優选编程平台，激发学习兴趣，培养计算思维，落实核心素养。
初中生一般认为学习编程是枯燥无趣的，近些年兴起的开源硬件，为中学信息技术课程提供了很好的教学平台，培养了学生的计算思维，落实了核心素养。本课使用的硬件是Micro：bit，上课时我叫它“小比特”，它的外形小巧，易携带，内置了多种传感器，还可以外接硬件设备。本课使用的软件是离线汉化版的MakeCode，模块化的编程方式适合初中学生学习，而且在我校已经实施过一段时间，效果非常好。在这样的软硬件平台下，我们还可以为学生提供更多的项目学习课程，如调速风扇、计步器、遥控小车等。
教学目标
1.了解频率和音调的关系。
2.知道可以使用传感器，用“小比特”编程控制输出设备。
3.掌握使用音乐模块编制音乐演奏程序的方法。
4.初步理解变量的含义，体验变量的创建和使用，编程实现光亮控制音调，提升计算思维。
5.在小组合作学习的过程中，学会用学案自主学习、沟通分享，敢于批判和创新。
教学重点与难点
教学重点：音乐模块的编程方法，变量的使用。
教学难点：编程实现光亮控制音调。
教学过程
一、问题导入
上课一开始，教师连续提出三个问题，与学生互动。
问题1：上节课我们学习了用“小比特”显示图案，那么除了显示图案，它还能做什么呢？（发声、放音乐）
问题2：“小比特”如何发声？需要什么设备？（喇叭、音箱、耳机）
问题3：“小比特”没有内置的扬声器，今天老师为同学们提供一个外接设备——蜂鸣器。
今天，让我们一起用“小比特”玩转声音。
二、小试牛刀
1.频率与音调
师：同学们，人耳能听到的声音频率范围通常是20Hz～20000Hz。但是，20Hz的声音和20000Hz的声音你听过吗？我们一起来听一听。
教师演示“音乐模块”的使用，编写程序，播放20Hz、20000Hz、1000Hz的声音，让学生感受。由于机房噪音较大，教师可以让学生们自己编程试听。
2.布置任务
（1）参照学案，用鳄鱼线将“小比特”和蜂鸣器连接起来。
（2）编写程序并点击下载，分别听一听20Hz、1000Hz、20000Hz的声音，思考音调与频率的关系。
（3）拓展——演奏一段旋律。（选做）
3.阶段小结
（1）师：现在，同学们已经掌握了“音乐模块”的编程方法，其中一个频率参数就控制了音调的高低，这个参数既可以从键盘上选择音符按键，也可以直接输入数字。（如图1）
（2）展示学生编制的音乐，或者演奏教师作品《欢乐颂》。
三、大展身手
1.观看示例，明确学习目标
师：请看，老师给你们变一个小魔术！我能自由控制“小比特”发出的声音。
思考：（1）“小比特”播放的音调有什么变化？（2）我是用什么来自由控制它发出的音调的？
结论：想要实现自由控制，就要利用传感器来实现。
2.“小比特”的内置传感器
“小比特”上有多个传感器：温度传感器、磁力传感器（指南针）、加速度传感器、光亮传感器和按钮输入。（如图2）
3.布置任务
使用光亮传感器，用同一时刻下的光亮，控制“小比特”的音调随亮度增加而升高。让光亮传感器朝向不同的光亮处，试听音调的变化。
4.讲授用变量记录当前光亮级别数值
（1）光亮传感器可以获取光亮级别数值。播放用程序显示光亮级别数值的视频，介绍这个光亮级别数值的范围是0～255。
（2）使用变量记录某一时刻的光亮级别数值，控制音调。（如图3）
5.实践探究
布置任务，再次强调任务目标，用同一时刻下的光亮，控制“小比特”的音调。拓展：同时使用按钮或其他传感器，控制“小比特”发声。（选做）
四、分享评价
1.请学生们认真填写课堂自评，课后提交。
2.展示成果，并进行分享。（光控音调作品+拓展作品）
3.给出光亮传感器、A键、B键、A+B键共同控制“小比特”发声的程序截图，简要分析编程思路。（如图4）
五、总结提升
1.“小比特”就是一台小计算机，如果想完成各种工作，必须有硬件（扬声器）和软件（程序）。
2.“小比特”可以通过输出端口外接扬声器演奏音乐，可不可以利用它控制其他设备完成更多的工作，服务于我们的生活呢？
3.本节课，我们使用了内置的光亮传感器和按钮输入，控制“小比特”发声，除此之外，还有其他的控制方法吗？你知道传感器有哪些其他的应用？
（学生回答问题时如果提到了使用没有内置在“小比特”上的硬件设备，比如红外传感器、超声波测距等，要提示学生，可以外接硬件设备，实现功能。）
4.展示教师作品（实物）。（如图5）
5.如果时间允许，可播放拓展资源（视频）。
教学点评
Micro：bit是英国BBC研发的一款64位ARM掌上计算机，集成了LED显示、按钮输入、温度、加速度、光亮、磁场等多种传感器，以及无线、蓝牙通信、USB数据传输等功能，支持模块化和代码式编程。本课用到了外接蜂鸣器，通过内置的光亮传感器控制音调。教师选择了离线汉化版软件MakeCode模块化编程软件，上课不依赖因特网，快速一键下载程序，低门槛，易操作。这样的软硬件学习平台，适合初中大班教学。教师的教学设计趣味性强，能充分发挥学生的主动性、创造性，在开发学生智力、培养创新精神和实践能力的同时，充分体现了学习编程的目的——培养计算思维。（点评人：王振强，北京教育科学研究院基础教育教学研究中心信息技术教研室主任）