刘育红   江西省上饶市万年县第二小学教师，江西省教育信息技术专家（创客类），江西省教育学会中小学人工智能教育专业委员会理事。著有《人工智能趣味入门：光环板程序设计》《micro:bit编程入门教程》两本创客教育入门教材，有多篇作品发表在《无线电》《爱上机器人》等杂志。

教学背景

音乐可以给人带来快乐，可以陶冶人的情操，我们的生活离不开音乐。本节课带领学生化身小创客，利用开源硬件和数字化加工工具，融入自己独特的创意，制作一个属于自己的音乐播放器。

教学目标

1.认识360度舵机、磁感应传感器和MP3语音模块，掌握它们的使用方法。

2.能正确完成硬件连接，并根据实际需求编写出相应的程序。

3.学会运用三维建模软件设计作品的结构和造型。

4.培养应用意识和审美能力。

教学重点与难点

教学重点 掌握相关传感器的使用，编写出完善的程序。

教学难点 运用三维建模软件设计作品的结构和造型。

教学过程

一、激趣引入

1.讲述音乐播放器发展史

师：同学们，你们喜欢听音乐吗？一般使用什么听音乐呢？

学生围绕问题讨论交流。

师：看来大家大多是通过电脑和智能手机的播放器来欣赏音乐的。你们知道在电脑和智能手机普及以前，人们主要是通过什么来听音乐吗？我们一起来了解一下吧。

教师出示课件，展示留声机、磁带播放机、CD机、MP3播放器等实物图片，让学生了解音乐播放器的发展演变历史。

2.揭示项目，了解原理

师：你们想不想亲手制作一个音乐播放器呢？今天让我们学习制作一个复古风格的音乐播放器吧。
教师展示事先制作好的作品，并进行演示。

师：你们知道这个作品的运行原理吗？

学生思考讨论交流。

师：这个作品使用了磁感应传感器、360度舵机和MP3语音模块。当唱针（条形磁铁）移到碟片上时，被下方的磁感应传感器感知到，于是控制360度舵机旋转起来，随后碟片也会旋转起来，同时给MP3语音模块发出播放音乐的指令，音乐就响起来了。

3.组建团队

师：在开始活动前，请同学们两人为一组，组建好团队。每组领取一箱器材和一套工具。

二、准备材料和工具

师：制作项目前，我们需要准备好硬件材料即DFRduino Uno R3、IO扩展板、磁感应传感器、360度舵机、MP3语音模块、小音箱各1件。请同学们从器材箱中找到这些硬件材料并取出放在桌上。

学生小组合作完成任务。

师：我们还需要准备一些工具和其他材料包括橡皮锤、螺丝刀、热熔枪、游标卡尺各1把，M3螺丝螺母2组，条形磁铁2个。请同学们从工具箱中找到这些工具、材料并取出放在桌上。

学生小组合作完成任务。

三、认识硬件

师：这些材料中，主控板和扩展板是我们的老朋友了，相信大家都了解它们的使用方法。但其他的电子模块，同学们可能第一次接触，接下来我们一起来认识它们。首先打开Mind+编程软件,添加主控板、360度舵机、磁感应传感器、MP3语音模块等相应模块。

1.认识360度舵机

教师出示课件，介绍360度舵机的特点，并说明舵机的连接方法，指导学生将舵机连接到扩展板上。注意在与主控板连接时，要分别对应VCC、GND、数据三个引脚。360度舵机的连接线，一般黄色或者橙色为数据线，中间为VCC线，另一根为GND线。

学生动手操作，教师巡视指导。

教师演示操作步骤后，学生自行动手操作，并学习使用360度舵机的积木指令。

2.认识磁感应传感器

教师讲解磁感应传感器的功能，说明磁感应传感器的连接方法（参考舵机连接方法），指导学生将磁感应传感器连接到扩展板上，学习使用磁感应传感器的积木指令。

学生动手实践，教师巡视指导。

3.认识MP3语音模块

教师介绍MP3语音模块的功能，说明MP3语音模块的连接方法，指导学生将MP3语音模块连接到扩展板上。注意语音模块在与主控板连接时，有两种连接方式：硬串口——D0、D1引脚；软串口——D2、D3引脚。当采用硬串口连接时，由于电脑上的程序上传到主控板也是通过串口完成的，两者会产生冲突。所以，需要先上传程序再连接线路。连接示例如图1，GND、VCC、RX、TX四个引脚要分别对应。

师：同学们可以将MP3语音模块当作一个U盘来用，请大家通过网络下载几首歌曲，然后存储到MP3语音模块中。

教师演示操作步骤后，学生学习语音文件的加载方法和MP3语音播放积木指令的使用，如图2。

四、项目制作

1.程序编写与上传

教师引导学生小组讨论，明确程序需要实现的功能，并列出编程思路，也可以画出程序流程图。

学生根据编程思路（或程序流程图），自行编写程序，教师巡视指导。当大部分小组完成后，教师可出示参考程序，如图3。

学生将编写好的程序上传到主控板，进行初步测试。若过程中学生出现问题，教师及时指导解决。

2.设计结构、造型

教师引导学生进行音乐播放器结构和造型的构思，并在稿纸上勾勒出草图。学生根据设计草图，选择自己喜欢的绘图软件进行建模，完成主体结构的设计。

教师相机指导学生到网络论坛下载“留声机”开源图纸，并进行修改，完成“喇叭”造型音乐播放器的设计。

（此环节教师应根据学生的建模水平，先演示然后让学生自由设计，或者完全放手，由学生自主建模，教师相机出示参考图纸，如图4。）

3.切割制件

教师带领学生复习激光切割机的使用方法，并强调注意事项；学生有序进行切割加工工作（或由教师操作）；整理好制件，处理好废料。

4.组装成型

师：同学们，接下来我们可以进行组装了。面对这么多材料，大家是不是无从下手呢？可以参考一下老师之前展示的音乐播放器作品的组装步骤，先组装喇叭模型，再组装盒体，然后固定主控板，再安装小音箱，随后固定舵机，安装转轴和转盘，固定磁感应传感器，再合上顶板、装上喇叭模型，组装唱针及转臂，然后将转臂装在转轴上，最后放上“唱片”（黑色亚克力板）。同学们也可以根据自己的经验，自行思考、自主探索，最后组装成功即可。

学生动手组装，教师巡视，相机指导。组装完成后通电测试，若出现异常情况，学生小组合作调试、修改程序，或重新设计结构件。

五、交流展示与课堂小结

师：同学们，今天我们在一起度过了一段充实愉快的造物时光，相信大家一定有不少收获。下面，各个小组派代表按顺序上台展示一下本组作品，并谈一谈自己的收获与感想。大家可以对本组的作品和其他小组的作品进行点评。

小组依次上台展示，师生讨论交流并给出建议。

教学反思

通过制作音乐播放器，学生认识了360度舵机、磁感应传感器、MP3语音模块等硬件的工作原理，对传感器和执行器有了更全面的了解。本课例将开源硬件编程和三维建模、传感器、激光切割等技术相结合，既锻炼了学生的逻辑思维，又培养了学生动手操作的能力。

（本课件由DF创客社区推荐）