資源簡介

教學設計
課程基本信息
學科 信息技術 年級 高二 學期 秋季
課題 4.1 人機互動的項目開發
教學目標
1.根據情境確定對人機互動項目的具體需求，保持對信息的敏感度，鍛煉意識層面在數字化學習環境下的適應性。 2.沿用開源硬件項目開發的一般過程與方法，逐步完成創意與需求、可行性分析、規劃與制作、調試與迭代等步驟，最終完成分析報告、解決問題。 3.針對實際需要，綜合運用開源硬件的開發基礎，對已有的創意需求進行可行性分析，能夠進行逐步驟的可行性分析，有意識地進行功能規劃，編寫軟硬件的實現，得到創意的項目實踐結果，并進行調試和迭代，提高“造物”能力。 4.通過“電腦魔法控制器”這一開源硬件項目的開發實踐，感受信息時代創意的重要價值，積極拓展知識和思維，借助數字化工具靈活應用開源硬件的開發基礎，實現一定的人機交互功能。感受信息化社會的時代需求，成為信息社會的合格公民。
教學內容
本節內容來源于浙教版信息技術選擇性必修6：開源硬件項目設計，具體包含了基于事物特征的分析，設計基于開源硬件的作品開發方案，描述作品各組成部分及其功能作用，明確各組成部分之間的調用關系。根據設計方案，選擇恰當的開源硬件，搜索相關的使用說明資料，審查與優化作品設計方案。根據設計方案，利用開源硬件的設計工具或編程語言，實現作品的各種功能模塊。根據設計方案，測試、運行作品的數據采集、運算處理、數據輸出、調控執行等各項功能，優化設計方案。 教學重點： 1. 綜合運用開源硬件開發的編程基礎，在需求分析的基礎上對項目進行規劃與制作，從而形成分析結果。 2. 從項目實踐的過程中體驗并理解開源硬件開發的一般流程，包括創意與需求、可行性分析、規劃與制作、調試與迭代，逐步建立起獨立進行人機項目設計開發的能力。 教學難點： 綜合運用開源硬件開發的編程基礎，在需求分析的基礎上對項目進行規劃與制作實踐。
教學過程
創意與需求 1.1 請打開課堂活動資源包中的視頻“1創客嘉年華.mp4”文件。
結合自己的生活經驗與開源硬件開發基礎，想一想自己的創意開源硬件項目。如果有想法，請簡單地寫下來；如果沒有，請繼續觀看視頻進行學習。
1.2 請打開課堂活動資源包中的視頻“2PPT翻頁筆.mp4”，根據如下的“需求清單”表格，對“電腦魔法控制器”這一項目進行需求分析，并確定主次需求。 表格 1“電腦魔法控制器”需求分析 編號主要/次要需求描述理由【例】遠程控制擺脫數據線的束縛，實現無線控制使得用戶能在教室的任何角落控制PPT
本項目的主要需求為___________________________，次要需求為_____________________。 可行性分析 請根據以下的流程，逐一考慮清單中需求的可行性，即能否通過現有的技術手段進行實現。補充需求分析表格中的可行性列。 表格 2“電腦魔法控制器”可行性分析 主要/次要需求描述理由是否可行遠程控制擺脫數據線的束縛，實現無線控制使得用戶能在教室的任何角落控制PPT
規劃與制作 3.1 “電腦魔法控制器”項目功能整體規劃 3.2 “電腦魔法控制器”項目硬件組成 “電腦魔法控制器”的系統框架如下： 硬件選擇：_________________ 3.3 “電腦魔法控制器”項目軟件設計 表格 3“電腦魔法控制器”三個模塊的通信協議描述 編號指令控制器接收器應用程序（如PPT）1上一頁按下a，發送字符A收到字符A，串口發送A收到字符A，模擬鍵盤“左移”2下一頁按下b，發送字符B收到字符B，串口發送B收到字符B，模擬鍵盤“右移”
控制器代碼 控制器負責將用戶的按鍵信息轉化為字符，通過無線的方式發送給接收器。 核心代碼 實現代碼 接收器代碼 接收器的作用是將無線發過來的信息，通過串口轉發給計算機。考慮到信息干擾，代碼中只針對處理A、B兩種字符串，其他的全部過濾。 核心代碼 實現代碼 串口應用程序核心代碼及實現 串口應用程序的作用是讀取串口信息，然后將讀取的串口信息轉化為模擬的按鍵信息。下面是鍵盤鍵值表，按鍵對應的數字就是ASCII碼。 根據鍵盤鍵值表，針對需要實現的功能，我們先進行按鍵分析如下。 表格 4 “電腦魔法控制器”控制PPT播放的按鍵分析 功能按鍵鍵值上一頁左移鍵37下一頁右移鍵39進入演示模式F5116退出演示模式ESC27
在Python中模擬按鍵功能，要導入win32api和win32con兩個庫，導入這兩個庫之后，結合鍵值表及按鍵分析，核心代碼如下。 核心代碼 實現代碼（注意：ser.port='COM4'處要根據接收端micro:bit設備的串口號進行修改） 調試與迭代 4.1 實踐整合與調試 項目實踐是否成功？請同學們根據以下的操作提示進行實踐整合與調試。 將“接收器”的micro:bit連到電腦上，查看設備管理器中的串口號，相應地修改串口應用程序“magicAPP.py”的串口代碼。 F5運行串口應用程序“magicAPP.py” 為“控制器”的micro:bit加電，分別按下a,b按鍵，觀察“控制器”、“接收器”的變化，觀察放映的PPT是否實現上下翻頁 4.2 功能擴展 ① 對于“電腦魔法控制器”這個項目，同學們還有哪些想要實現的功能呢？請各抒己見并嘗試完善。 ② 在一個區域內，若有多人使用該“電腦魔法控制器”，就會造成干擾，有哪些辦法可以解決干擾問題？ 課堂評價 教師活動 1.請學生進行自評 評分項自我評價能夠根據個體需求，初步制定并實施利用開源硬件的編程基礎的人機交互項目設計需求分析方案，并能在過程中對處理方法進行不斷反思與迭代。3 2 1能夠根據不同的需求選擇合適的技術或工具，逐一實現項目的可行性分析。3 2 1能夠根據需求選擇合適的技術或工具實現項目功能模塊及可視化呈現，提高項目開發的效率。3 2 1能夠拓展和遷移知識，并能自主進行項目設計，選擇合適的數據處理技術或工具完成不同的場景下的需求3 2 1在今后的日常工作及生活中，會積極主動地進行創意發現，并能夠采取合適的處理技術或工具進行獨立解決。3 2 1評價參考標準： 3=思路清晰完整，操作熟練規范，緊密聯系生活實際，提出新的合理性觀念想法； 2=能大致描述或回答問題，在他人幫助下完成各項活動，能夠簡單結合常見的生活實例； 1=解決問題時，無法從數據中獲取所需信息，未能聯系自己的學習生活。
學生活動 對課堂學習進行評價 設計意圖及資源準備 通過終結性評價，使學生對本節課的知識進行系統化整理，并思考有待改善或加強的方向。
備注：教學設計應至少含教學目標、教學內容、教學過程等三個部分，如有其它內容，可自行補充增加。

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