B7:E教中国•STEAM课程 上一版 下一版

《江苏科技报·教育周刊》(双周刊,国内统一刊号CN32-0019),是江苏省唯一以社会立场透析当代中国教育的报纸。秉承“科技推动教育,教育改变人生”的理念,《江苏科技报·教育周刊》一直注意保持与教育前沿工作的密切联系,定位于教育宏观研究,兼顾微观探讨,注重教育文化生态的构建与引导,时刻关注鲜活的教育实态,着眼于教育文化的深层构建,努力赋予教育以深厚的文化内涵,致力打造中国最好的教育媒体。

国内统一刊号:CN32—0019
编辑部地址:江苏省南京市鼓楼区中山路55号新华大厦48楼

第358期 总第5674期 2018年11月16日 星期五
返回首页
作者 内容  上一期  当前第358期  下一期
用“小比特”玩转声音
来源:本站原创 作者:主讲人:于靖 专业指导:李宇翔 朱丽 发布日期:2018-11-16 13:01:13

于靖  北京市文汇中学信息技术教师,曾荣获“中国最美科学教师”“东城区先进教育工作者”“东城区科技园丁”等荣誉称号,获全国中小学机器人教学基本功竞赛特等奖,全国初中信息技术优质课展评特等奖。独立撰写了校本教材《单片机博士》和《创客生活》,其研究报告荣获北京市特色优质原创课程辅助资源一等奖。主持课题研究“STEM 教育理念在初中科学课程和校本课程的应用研究”,多篇论文、案例等分别荣获全国和北京市一等奖。

 

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:优选编程平台,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)

发表评论
评论标题:
评论内容:
(500字符)
验证码: 看不清楚,请点击我
    
本网站所有内容属《江苏科技报·教育周刊》所有,未经许可不得转载
编辑部地址:江苏省南京市鼓楼区中山路55号新华大厦48楼
ICP备案编号:ICP备案编号:苏ICP备05076602号