基于Arduino的技术学科教学设计

2020-08-09陈世鸥

新课程·上旬 2020年11期

陈世鸥

在组织高中通用技术课程中的电子控制技术模块教学时，由于该课程的实践性很强，需要理论联系实际，传统的“灌输式”教学方法显然已无法满足学生学习的需求，这就需要教师结合现代电子、电气技术的发展，适当充实教学内容、变革教学手段。

一、Arduino平台简介

众所周知，Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源平台，包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（ArduinoIDE），常用于电子电路的开发。开发者使用ArduinoIDE编写出的程序简明高效，可读性与兼容性俱佳。且由于开源平台的开放性，有数以万计的专业工程师或电子爱好者都在Arduino平台上开发电子产品，使得Arduino开发逐渐成为当今互联网、物联网时代的一种趋势。

Arduino使用类似Java、C语言的Processing/Wiring搭建开发环境，在IDE中将编写好的程序编译成二进制文件，上传写入微控制器以告诉电路板接下来要做什么。在前端使用各类传感器采样感知外部环境，经过一系列判断、控制后，最终输出至LED灯、马达或其他装置，控制其状态发生变化。简单的数行代码加上必要的扩展元件，就能够实现各种各样的电子设备（比如循迹机器人、智能浇花装置、无人机等）。

二、在高中阶段尝试应用Arduino平台进行初步开发

高中生已经具备了基本的逻辑推理能力，经过信息技术学科相应模块的学习，也有了初步的编程能力，在经过必要的学习后就可以编写出Arduino程序。在具体的任务情境中，可以先用Arduino软件进行逻辑实现，调试并模拟仿真，再结合面包板快速搭接电路实现控制目的。在这个过程中，学生变身为工程师，通过软、硬件知识的相互印证，体验到了现代电子开发的完整流程。

例如，设计一个能安装到机器人上的火焰报警器，当检测到火焰后通过蜂鸣器报警。其设计思路是：软件下达开始指令后，传感器采集红外信号并将其转化为变化的电流信号。当检测到的数据低于设定的阈值，控制器判定为附近有火焰，蜂鸣器开始报警。

将硬件部分连接好（蜂鸣器模块和火焰传感器分别连接到UNO板上的数字口8和模拟口0），并用螺钉固定到机器人扩展支架上，然后在ArduinoIDE中写入并调试以下代码：

//项目-火焰报警器

float sinVal;

int toneVal;

void setup（）{

pinMode（8， OUTPUT）; //蜂鳴器引脚设置

Serial.begin（9600）; //设置波特率为9600 bps

}

void loop（）{

int sensorValue = analogRead（0）;//火焰传感器连到模拟口，并从模拟口读值

Serial.println（sensorValue）;