王萍  北京师范大学密云实验中学信息技术教师，校科技主管。种子创客图书馆创始人，主持开发“创
意生活+”校本课程。教育部“硅谷计划”项目组专家，北京市信息技术先进个人，密云区STEM 名师工作室核心成员，“十三五”继续教育密云区教师培训讲师，曾多次辅导学生获得3D 设计全国一等奖、创客类全国一等奖、机器人类北京市一等奖等。2018 年5 月，《开源硬件之合做电子琴》获得2018 全国新媒体新技术创新课堂实践STEM 课例全国一等奖、现场课全国一等奖。

学习背景
 

指导思想
 

STEAM教育和创客教育是近几年来在全球日益盛行的教育新模式，旨在培养学生的科学思维和艺术修养。教育部《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见》指出：要“有效利用信息技术推进‘众创空间’建设，探索STEAM教育、创客教育等新教育模式，使学生具有较强的信息意识与创新意识”。
 

2017版课程标准提出：通过学习，学生能获得未来发展、终身学习、美好生活和担当民族复兴大任所必需的学科核心素养，成为有理念、会设计、能动手、善创造的社会主义建设者和接班人。
 

基于开源硬件的项目设计与开发有益于激发学生创新的兴趣，培养学生动手实践的能力，同时也是在信息技术课程中实现STEAM教育的理想方法。通过学习利用开源硬件及相关资料，让学生体验“合做电子琴”的创意、设计、制作、测试、运行的完整过程，初步形成以信息技术学科方法观察事物和求解问题的能力，提升计算思维与创新能力。
 

通过“合做电子琴”项目学习（PBL），综合运用STEAM教育理论，跨学科融合。游戏化的教学方式，充分调动学生的积极性，实现“做中学”，提高学生综合素养。

教学内容分析
 

本课属于校本课程“创意生活+”中“智能硬件模块”，主题是“合做电子琴”。共3课时，本课为第2课时，在第1课时中我们介绍了触摸传感器以及条件语句。本节课的目标是利用蜂鸣器，基本实现演奏简单曲子，例如《小星星》。在第3课时，会进一步延伸，引入硬件喇叭，让琴的声音更好听，3D打印让琴的外壳更美观。通过由浅入深的学习，最终完成一个产品化的电子琴。

学习者分析
 

1.教学对象：中学生尽管升学压力较大，但对“创意生活+”校本课程学习的主动性较高。
 

2.学习者心理特征：（1）处于青春期阶段，“成人感”与“幼稚性”并存；（2）已具备一定的自主学习能力和分析解决问题能力。

3.知识储备：虽然已经是中学生，但大多数学生从未接触过编程和硬件，无程序设计基础。

教学目标
 

知识与技能
 

1.通过读写例程，学习Mixly编程环境，理解蜂鸣器工作原理、条件语句及“且”逻辑。

2.通过学习“电子琴”制作的算法与程序，提高动手操作和计算思维能力。
 

情感态度与价值观
 

学生经历小组合作共同设计、制作、演奏个性电子琴的过程，增强沟通、表达和物化能力，享受造物的乐趣。
 

教学重难点及解决方法
 

教学重点
 

蜂鸣器的发声原理，程序设计的条件语句、“且”逻辑语句。

教学难点
 

用“且”逻辑设计控制传感器发音的算法。
 

解决方法
 

本节课教师采用“基于产品的项目式”的学习方式，制订导学案和逐步递进的学习任务链，帮助学生以小组形式通过“学案导学”完成分步小任务，层层深入，最终完成本组的“产品”。
 

本节课设计了5个学习任务：1.认识蜂鸣器。2.用一个触摸传感器控制蜂鸣器发一个音。3.用三个触摸传感器分别控制蜂鸣器发出三个不同音。4.用三个触摸传感器分别控制蜂鸣器发出六个不同音。5.制作简易电子琴并练习演奏。
 

教师课前准备好导学案，给出蜂鸣器发声原理的例程。课上学生边读程序，边动手实验验证，调节频率，使蜂鸣器发出不同音节。给出“且”逻辑语句例程，学生模仿例程编写程序，突破难点。
 

案例详解
 

一、创设情境

教师播放《上学歌》音频，并提问是否听过此曲，请一位学生跟着节奏哼唱。通过《上学歌》引发学生兴趣，从而引出要探究的问题。
 

二、简谱基础知识
 

教师通过PPT，给出《上学歌》的简谱。问：“你认识简谱吗？”“你能唱出简谱吗？”并请一位学生唱曲谱。调动课堂气氛，引出简谱知识。
 

教师介绍简谱知识：音符下面的小圆点，叫低音点，它表示将音调降低了一个八度。音符上面的小圆点，叫高音点，它表示将音调升高了一个八度。一拍为一秒。不加节拍符号的音符为一拍，例如“1”代表发出一秒钟“do”的声音。下面有一道线的音符为半拍，例如“1”代表发出半秒钟“do”的声音。后面跟有一道线的意思是增加一拍。
 

三、合做电子琴（实践操作）
 

本项目的设计意在锻炼学生自主学习能力和组内合作分工意识，在做中培养逻辑思维和程序设计思维、产品意识。整个项目过程中，教师只辅助答疑。
 

学生自主学习学案进阶任务，试着先用1个触摸传感器控制蜂鸣器，回答问题：蜂鸣器靠什么调音？示例程序是什么结构？（顺序、循环、条件）
 

学生合做电子琴，自主处理五个学习任务。
 

1.认识蜂鸣器（如图1）

在执行器中找到图形化语句（如图2）上传到主板上。

代码分析：
 

void loop( )
{
  tone(BuzzerPin6,200);
}
试着改变频率的值，听听声音有什么变化。

蜂鸣器靠调节输出频率来表示不同音符，Mixly里已经给出了各个旋律的频率值。

2.用一个触摸传感器控制蜂鸣器，使其发出中音“do”

学生通过简单小程序，理解蜂鸣器的发声原理，并复习条件语句“如果”。“如果”模块是程序设计的选择结构。
 

参考程序如图3。

3.用三个触摸传感器分别控制蜂鸣器发出中音“do、re、mi”

参考程序如图4（这是两个传感器的，学生需要自己做出三个的程序），学会运用多分支结构。

4.用三个触摸传感器分别控制蜂鸣器发出中音“do、re、mi、sol、la”

逻辑里面的“且”运算，可以实现当两个传感器同时按下时，蜂鸣器输出一种声音。根据参考程序，完成本组的电子琴，这是进阶任务中最难的任务。（如图5）

5.用纸盒子制作电子琴，练习合作《上学歌》

学生在设计电子琴外观上，体验美感与个性化。在合作练习曲子时，体验相互协作的重要性。用游戏化的方式，玩中学，学中玩。

四、分享交流
 

教师组织学生上台演奏、分享经验，并相互评价。培养学生的沟通交流和表达能力，增强学生的项目意识、产品意识，相互学习。
 

教师在黑板列出表格，组织学生评出演奏最棒组、制作最精美组。

五、改进作品
 

未完成作品的小组根据其他组分享的经验，邀请上一环节表现优秀的学生进行协助，在教师和优秀学生的辅助下完成本组作品。已完成作品的小组修改作品并继续美化电子琴，研究练习演奏技巧。

六、归纳总结
 

教师提问：今天都学了什么？我们还能怎么玩？

教师帮助学生梳理本节课所学，和学生一起总结：简谱的基础知识；程序的条件语句、“且”逻辑；蜂鸣器靠频率输出不同音调；合作制作电子琴；组内合奏。

七、拓展任务：合奏新乐曲

教师提问：此曲谱内需要多少音符？需要怎样修改程序？为了演奏效果更好听，我们可以把蜂鸣器换成什么硬件？

本任务意在巩固本节课所学知识与技能，进一步熟悉程序设计和智能硬件，并引出第3课时要讲的喇叭、SD读取等知识点。