模拟地铁指示器

姜美军 毕业于首都师范大学，硕士研究生，现任北京大学附属小学石景山学校信息技术教师，教授信息技术基本课程及机器人和单片机课程，高级机器人社团教师，多次参加教学设计和课堂教学比赛，指导学生多次在机器人大赛及电子信息化活动中取得优异的成绩。

课程背景

21世纪是科技创新的世纪，习近平总书记把创新摆在国家发展全局的核心位置，高度重视科技创新，特别强调科技创新和科学普及是实现科技腾飞的两翼。所以，培养学生的创新能力和实践能力，是摆在每一个教育工作者面前的一个非常重要的课题。信息技术课程是科技创新课程中培养学生创新意识和能力最重要的途径。

在信息技术课程教育中，我充分考虑到学生的需求，以设计一个智能控制作品为情境，从模拟生活随处可见的实际现象着手——地铁指示器现象，再到学生发挥想象力运用知识迁移，调用想象力自主创作属于自己的作品。在本节课中，学生经历“硬件搭建—软件设计（ArduBlock图形化编程软件）—实践创新”的过程，作品的完成使他们更能感受到课程中学到的技能在日常生活中的应用价值。

教学目标

1.在自主探究活动过程中，对比双色发光二极管和单色发光二极管的异同，根据实际情况进行正确的电路搭建。

2.运用ArduBlock图形化编程软件对双色发光二极管长、短两个引脚的高、低电平设置与颜色的关系进行探究，灵活运用软件模块模拟地铁指示器的制作。

3.通过动手实践、图形化编程，养成逻辑严密、严谨认真的研究态度;有运用技术手段解决生活中实际问题的意识;体验创作的乐趣，提高学生数字化学习的创新能力。

教学重难点

教学重点 通过合理设计编程软件，模拟地铁指示器其中一站，使之达到最佳闪烁效果。

教学难点 充分探究双色发光二极管长、短两个引脚的高、低电平设置与颜色的关系。

教学准备

本课教学内容选择和教学方式都是以问卷星调查为基础。

1.通过调查问卷发现，学生对交通中指示灯的关注度还是比较高的，因此这节课以学生关注度最高的交通信号灯中的地铁指示器为切入点，由浅入深探究双色发光二极管，让学生们了解双色发光二极管的应用，亲手体验、制作模拟地铁指示器，从而引导学生想象、设计出更多有创意的作品，发展学生的创新思维。

2.通过调查问卷发现，利用学生喜欢的自主探究学习法和小组协作教学法，突破本课重难点，有助于增强学生的团队意识;教学过程中注意学生知识的迁移，多让学生进行示范演示，增强自信心，希望学生能够在做中学、学中做，提升学生的可持续学习能力。

技术准备

Arduino相关硬件、ArduBlock软件。

教学过程

一、谈话导入，创设情境

21世纪是科技创新的世纪，生活中处处充满了科技元素，比如地铁指示器指示灯的变化。

提问：你知道地铁指示器是用什么元件制作的么？

引导学生发现，科技的发展、思维的创新会给生活带来极大的便利，但其中利用的技术并不难，地铁指示器其实就是利用双色发光二极管制作出来的。

二、探究新知，充分探究双色发光二极管

（一）电路搭建

利用“搭建三部曲”合理搭建电路，学生能够通过知识迁移对比出双色发光二极管与单色发光二极管的区别，为接下来探讨不同引脚与颜色的关系奠定了基础。我采取的是三大组比赛的形式，其中大组就要具备团结友爱、互相帮助的好习惯，增强学生团队意识。

（二）软件设计

1.分析与猜测

通过与单色发光二极管的对比，鼓励学生大胆猜想，双色发光二极管两个阴极脚电平的高、低设置有多少种情况。

预设：左右两侧的引脚电平分别设置为高低、低高、高高、低低。

2.实践与验证

（1）探究其中一种情况

左、右两边引脚设置的电平分别为高、低或低、高。

预设：程序一样，但一部分学生的小灯亮绿色，一部分学生的小灯亮红色。

（2）教师引导分析实验现象

工艺设计上，短引脚一端对应的就是绿色发光二极管的灯芯，长引脚一端对应的就是红色发光二极管的灯芯，所以双色发光二极管就是其内部封装了两种单色发光二极管的灯芯。

（3）继续探究

探究其余三种电平高低与颜色的关系，填写任务单。（如下表）

3.交流与总结

（1）提示学生，引脚与输出口的对应关系。

（2）学生汇报验证的结果，如下表所示。

补充：长、短两个引脚为低电平时，实际是封装的红绿两个单色发光二极管同时发光，这是混合而成的效果，将它定义为橙色。

（三）模擬地铁指示器

观看视频，分析地铁指示器中小灯的闪烁情况，利用ArduBlock程序模块，模拟地铁指示器其中一站指示灯的闪烁方式：红灯闪3次，第三次停留的时间长一些，然后变绿灯（间隔时间自己设计）。

三、交流展示，互相评价

1.通过模拟地铁站牌进行展示。

2.互相评价，提出意见。

教师总结：看来地铁指示器不是随便乱闪的，而是按一定规律闪烁的，所以设计间隔时间要符合生活实际。

四、拓展延伸，体会收获

我们可以利用多个双色发光二极管模拟完整的地铁指示器，其实，生活中还有很多类似现象，如火车站的LED屏幕、一些节日的变色彩灯，都是用双色发光二极管制作出来的。

技术很简单，创意却是无价的，用所学到的知识结合你们的创新思维，去服务未来生活，让生活更加便利。

教学反思

本课选题贴近学生生活，以生活中地铁指示器为例，注重在具体的实践情境中，落实学生创新思维的培养，力求让每个学生都能有所发展，动手动脑，乐于设计，敢于创新。