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噪音提示器

【掌控未来制造营】

课程名称:噪音提示器

教师姓名:王蒙蒙

年级:小学四年级

课时安排:1课时

一、学生分析:

小学中年级的学习能力伴随着心理和生理的完善不断发展起来,尤其是小学中年级的儿童思维能力的发展,更使小学生的学习方法有了新的特点。中年级儿童具体形象成分和抽象逻辑成分的关系发生着变化。在直观形象成分增加的同时,抽象逻辑成分开始增加。如何引导学生进行逻辑思考,尝试解决问题需要在课堂中进行适当的引导。培养学生发现问题、提出问题、解决问题的能力应该成为课程设计中的一个重点,而不是单纯的教授知识。本节课的教学设计正是基于这样一个目的来实现的。

由生活中普遍存在的问题(如在图书馆或者学校上自习课时总是会有一部分人不能自觉的保持安静的习惯,从而影响他人;而受影响的人总是碍于情面,不愿意主动指出;有时候还会因为这些问题产生摩擦),从而提出问题(如何以一种智能的方式来提醒这些大声喧哗的人呢?),那么如何用我们的掌控板来实现呢?

教学目标:

 知识与技能

1、 了解声音的相关知识,包括声音的产生、传播、速度、分贝等;

2、 了解噪音污染的相关知识,噪音的分类,认识噪音对人的生理和心理的影响;

3、 学会使用串口打印的方法;

4、 掌握模拟输入的概念,以及声音传感器的返回值范围为【0~4095(212-1)】;

5、 掌握OLED显示屏的控制方法(初始化I2C,显示屏页面刷新,函数的使用);

6、 掌握板载RGBLED灯的颜色和亮度控制,无源蜂鸣器的使用;

 过程与方法

通过引入生活中普遍存在的问题,提出如何解决问题,从而让学生讨论思考利用所学习的掌控板的相关知识如何来实现完成。

问题驱动教学法即基于问题的教学方法(Problem-Based Learning,PBL),它是一种以学生为主体、以专业领域内的各种问题为学习起点,以问题为核心规划学习内容,让学生围绕问题寻求解决方案的一种学习方法。教师在此过程中的角色是问题的提出者、课程的设计者以及结果的评估者。问题驱动教学法能够提高学生学习的主动性,提高学生在教学过程中的参与程度,容易激起学生的求知欲,活跃其思维。

 情感态度与价值观

1、 培养学生发现问题、提出问题、解决问题的能力;

2、 培养学生的逻辑思维能力,学会选择判断结构的使用;

3、培养学生的自主学习能力;

二、重难点:

 教学重点

串口输出;模拟输入的范围【0~4095】;声音传感器的使用;OLED显示屏的使用;无源蜂鸣器的使用;RGBLED亮度和颜色的控制;

 教学难点

判断语句逻辑关系表达式的确立,延时控制的正确使用;

三、课前准备:

 硬件:掌控板

 软件:mixly软件:https://ruilongmaker.cc/download/Mixly_WIN.7z

四、教学过程:

1. 时间管理

本课程共一个课时,授课时间为60分钟。课程的导入时间为10分钟,提出问题思考如何解决时间把控在15分钟内。讲解理论知识,包括串口输出、声音传感器的输入范围、无源蜂鸣器、LED控制、OLED显示屏的使用,时间把控在15分钟。剩余的时间主要是引导学生分步骤完成作品。

2. 课程导入

 声音的介绍,包括声音的产生机制、传播、分贝等;

 观看噪音的介绍视频,介绍生活中常见的噪音;

 学生互动:探讨噪音对自我的生理和心理的影响;、

 提出问题:如何解决在图书馆或者自习室大声喧哗的问题?

3. 获取新知识

模拟输入:掌控板的模拟输入管脚会将输入的电压(0~3.3V)信号进行ADC(模数转换),转换为12位的二进制码,通过串口显示的值为(0~4095);

声音传感器的值:通过串口观察声音传感器的值;


OLED显示屏:1.3英寸OLED显示屏,支持16*16字符显示,分辨率128x64,使用I2C通信,需要初始化SDA、SCL管脚;使用时应该将显示的内容写进函数!



RGBLED:从左到右依次为1号、2号、3号,可以分别设置灯的颜色,也可以设置模拟输出值(0~255),在设置成功之后需要加入设置生效的指令;




无源蜂鸣器:设置无源蜂鸣器管脚的频率即可发出不同的声音;



4. 编写程序

 初始化:声明变量,初始化串口波特率,初始化OLED的I2C的端口;


 获取声音传感器的值,并且通过串口打印测试;


 OLED显示屏在两种状态(检测到噪声值大于临界值与小于等于临界值的情况)下显示的内容的函数(page1为提醒安静的文字提示;1、2、3、4为安静状态下的动态卡通效果图片);


 判断语句的确定(逻辑关系表达式,判断为真时:LED亮红灯、无源蜂鸣器发出提示音1秒、OLED显示屏显示文字提示“请保持安静”;判断为假时:LED不亮灯、OLED显示屏显示动态卡通图案);


备注:判断条件外的延时200ms,是为了避免检测到声音传感器发出的声音判断为噪音!

5. 教学评价

评价方式:教师评价与学生自评相结合,知识掌握情况与课堂表现相结合。

评价要点:在课堂学习中,学生能否积极参与课堂思考与讨论,踊跃交流与表达观点;是否能够理解课堂内容,是否可以在课堂项目的基础上加入自己的思考,进行一些拓展的思考;是否能够对自己的学习情况以及他人的学习情况给予客观的评价;是否能够自主发现问题并解决,在接受新知识过程中具有挑战精神。

6. 知识拓展

尝试实现在检测到噪音时,在OLED显示屏上显示分贝值;让LED闪烁!

五、演示视频:


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