資源簡介

(共39張PPT)
活動3
設計并制作
簡易無線搶答器
（黔科版）六年級
01
教學目標
02
課堂導入
03
學習目標
04
分析與設計
05
準備與制作
06
運行測試
08
拓展延伸
09
課堂小結
10
板書設計
07
單元小結
01
教學目標
1、信息意識：能夠認識到無線搶答器在現代教學中的應用價值，提高對信息技術工具的敏感度。
2、計算思維：能夠掌握無線搶答器的設計思路和技術要點，包括電路設計、信號傳輸和接收等。
3、數字化學習與創新：能夠利用數字工具（如編程軟件、電子元件等）設計和制作無線搶答器，提升動手能力和創新能力。
4、信息社會責任：能夠在使用無線搶答器時遵守課堂紀律和公平競爭的原則，培養社會責任感和誠信意識。
在一些知識競賽活動中，經常可以看到參賽選手使用搶答器(圖2-3-1)進行搶答。當主持人按下“開始”按鍵或發出搶答命令后，參賽選手迅速按下自己面前搶答器的按鍵進行搶答。通過使用搶答器，可以快速而準確地確定最先獲得搶答權的選手，從而保障搶答過程的準確性、公正性和公平性。
搶答器是如何實現搶答功能的呢 讓我們通過制作一套簡單的無線搶答器來研究搶答器系統，并進一步理解系統、子系統和功能模塊。
02
課堂導入
圖2-3-1
02
課堂導入
你將學到
★無線搶答器具有哪些模塊
★如何完成設計并制作簡易無線搶答器
1.分析與設計
2.準備與制作
活動向導
3.運行測試
知識拓展
02
課堂導入
03
分析與設計
簡易無線搶答器包含主控端和搶答端。主控端是主持人用來發布搶答命令、判斷搶答結果的，搶答端是參賽選手用來完成搶答的，其主要功能分析如圖 2-3-2 所示。
圖 2-3-2
03
分析與設計
為了實現無線搶答功能，需要相應的模塊。簡易無線搶答器系統主要包含按鍵、顯示屏、無線通信模塊、控制器等功能模塊。其中，按鍵用于發布命令和選手搶答;顯示屏用于顯示提示信息和搶答結果;無線通信模塊用于實現主控端和搶答端的無線通信;控制器負責系統的總體控制。
03
分析與設計
想一想
簡易無線搶答器系統還可以有哪些模塊
一、搶答開關模塊：這是搶答器的核心部分，負責接收選手的搶答信號。它通常由一組按鍵組成，每個按鍵代表一個選手。當選手按下搶答鍵時，該模塊會立即檢測到并發送信號給主控模塊。
二、輸入模塊：除了基本的搶答開關外，輸入模塊還可以包括其他類型的輸入設備，如觸摸屏、鍵盤或遙控器等，用于設置搶答器的參數或輸入題目信息。
03
分析與設計
畫一畫簡易無線搶答器系統的系統結構圖，并討論本系統的運作是否可以劃分為典型三環節。
做一做
答：可以分為典型三環節
輸入環節、處理環節和輸出環節。
05
分析與設計
知識拓展
無線搶答器具有哪些模塊
一、復位電路：用于在系統出現故障或需要重新啟動時，將系統恢復到初始狀態。復位電路是保證系統可靠性的重要組成部分。
二、蜂鳴器音頻輸出電路：通過控制不同頻率的矩形脈沖來控制蜂鳴器發聲，用于提示搶答違規、開始搶答、搶答時間結束和回答時間結束等信息。
三、存儲模塊：在某些高級的系統中，存儲模塊可能用于存儲選手信息、題目信息等數據，以便在系統重啟或重置后保留重要數據。
06
準備與制作
(1)準備硬件器材
根據模塊分析，可以大致知道所需基本硬件。在本實驗中，可以獨立使用搶答按鍵、LED 燈、無線通信模塊、顯示屏、控制器(如電子開發板、拓展板)等硬件器材，也可以使用集成了按鍵、LED燈、顯示屏、無線通信模塊和微控制器的電子開發板。
06
準備與制作
以一個主控端、兩個搶答端為例,為本實驗準備所需要的硬件器材，填寫表 2-3-1。
做一做
硬件器材 數量
主控端
搶答端
LCD顯示屏
電源模塊
蜂鳴器音頻輸出電路
1
1
1
按鍵輸入模塊
指示燈或蜂鳴器
電源模塊
2
2
2
06
準備與制作
(2)連接硬件器材搭建無線搶答器
若本實驗使用集成各功能部件的電子開發板，則不需要進行專門的器材連接。若選用單獨的部件和微控制器，則需要通過連接線進行連接。
06
準備與制作
畫出連接示意圖，并完成搭建。
做一做
06
準備與制作
(3)編寫程序
同樣，在編寫程序之前，首先需要建立編程軟件與電子開發板之間的連接通道，然后選擇電子開發板類型、工作模式和編程語言。針對本實驗的需求，還需要添加“無線廣播”通信模塊，如圖 2-3-3所示，以實現無線通信功能。
06
準備與制作
要實現無線搶答器系統功能，需要分別為各個模塊編寫相應的程序。程序所需要使用的主要功能圖塊如圖 2-3-4 所示。
06
準備與制作
06
準備與制作
無線通信是一種不需要網線、光纖等線纜，而是通過利用電磁波傳遞信號的通信方式。它被廣泛應用于遙控、遙測、通信等日常生產、生活的各個領域。
小貼士
06
準備與制作
圖 2-3-5~圖2-3-7所示是實現簡易無線搶答器主控端子系統各功能的算法流程圖(局部)，嘗試完成實現搶答端子系統各功能的算法流程圖設計，并完成程序編寫(圖形化編程或Python 編程)
做一做
圖 2-3-5
06
準備與制作
做一做
圖 2-3-6
圖 2-3-7
06
準備與制作
數字化學習
打開配套資源中的參考程序，閱讀后與自己編寫的程序進行比較，看看有何區別。
一、我們的程序缺乏嚴格的代碼規范和最佳實踐，如變量命名不規范、缺少必要的注釋、代碼結構混亂等。此外，我們的程序可能包含較多的冗余代碼和未使用的功能。
二、程序只實現基本功能，缺乏對異常情況的處理和復雜的業務邏輯。此外，我們的程序難以擴展以適應新的需求或變化。
三、我們的程序未經充分優化，導致運行速度慢、內存占用高等問題。此外，我們的程序未考慮并發處理、資源管理等高級性能優化技術。
05
準備與制作
知識拓展
如何完成設計并制作簡易無線搶答器
一、主控端電路設計：將STM32F103微控制器與NRF24L01模塊、LCD顯示屏、蜂鳴器等組件連接。設計電源管理電路，確保各組件穩定工作。
實現按鍵輸入模塊的接口設計。
二、主控端軟件：編寫程序以初始化各個硬件模塊。實現搶答信號的接收、處理和顯示邏輯。添加倒計時功能和搶答結果的記錄。調試程序，確保各功能正常運行。
06
運行測試
簡易無線搶答器制作完成后，須運行測試，可以由一名同學使用主控端，其他同學使用搶答端進行測試。
06
運行測試
做一做
各小組按照表2-3-2所示簡易無線搶答器系統測試單中的測試內容進行測試，并完成表的填寫。
組長
成員
測試 設備 主控端數量：（ ）搶答端數量：（ ） 是 否
功能 測試 1.主控端未發出“開始搶答”信息時，搶答端能否進行搶答 是 否
2.某個搶答端搶答成功后，主控端能否顯示出最先搶答的搶答端編號 是 否
3.某個搶答端搶答成功后，主控端是否還能收到其他搶答端的搶答信息 是 否
4.進行多次測試后，本系統能否保障每個搶答端都有均等的搶答機會 是 否
張三
李四、王五、趙六
√
1
2
√
√
√
06
運行測試
做一做
距離 測試 1.主控端與搶答端相距 10 米時，本系統能否正常工作 是 否
2.主控端與搶答端相距 20 米時，本系統能否正常工作 是 否
3.主控端與搶答端相距 50 米時，本系統能否正常工作 是 否
4.主控端與搶答端相距 100 米時，本系統能否正常工作 是 否
抗干擾測試 測試過程中，是否受到了其他小組設備的干擾 是 否
如果受到干擾，請寫出你們的解決方案:
√
√
√
√
√
因為并不會受到其他小組的干擾，所以并不需要解決方案、如果會收到干擾我們小組建議將小組之間的測試距離保持在一百米以上既可避免干擾。
各小組按照表2-3-2所示簡易無線搶答器系統測試單中的測試內容進行測試，并完成表的填寫。
06
運行測試
挑戰時刻
有些搶答器除了顯示最先搶答成功的選手編號外，還能在主控端發出“開始搶答”的同時，發出“滴滴”的聲響，提示選手開始搶答當選手“搶答成功”后，他面前的指示燈會同時亮起，以通知主持人其他選手和現場觀眾。
以小組為單位，討論如何對無線搶答器進行功能升級，并完成你們的改進方案，填寫表 2-3-3。
需求分析(功能改進)
系統設計
器材準備
算法設計
程序實現
增加搶答成功的聲音和視覺反饋，如蜂鳴器聲音加LED燈光閃爍
LCD顯示屏用于展示比賽信息，蜂鳴器提供聲音反饋。
LCD顯示屏或OLED顯示屏
蜂鳴器
一旦收到搶答信號，立即記錄搶答者ID和時間戳。
編寫倒計時、計分和顯示更新函數。
在中斷服務程序中發送搶答信號至主控端
07
單元小結
07
單元小結
說一說
通過本單元的學習，你有哪些收獲
一、不僅掌握了系統的基本概念和描述方法，還學會了如何使用流程圖來直觀地表示搶答器的算法。更重要的是，我在學習過程中鍛煉了自己的邏輯思維能力，提升了溝通與協作能力，并對計算機科學產生了濃厚的興趣。我相信，這些知識和技能將對我未來的學習和職業發展產生積極的影響。我期待在未來的學習中，能夠深入學習更多關于系統與模塊的知識，掌握更多實用的技能。
07
單元小結
評一評
評價項目 自我評價 小組評價
能說出身邊的系統
能夠將系統分解為各子系統
了解模塊的功能
能和小組成員一起合作完成簡易無線搶答器的設計與制作
學會用模塊化設計思想解決問題
07
單元小結
評一評
教師評語
在《系統》這一單元的學習中表現出色。他不僅掌握了這一單元的核心概念和技術，還展示了出色的實踐能力和創新思維。
07
拓展延伸
1、無線電腦搶答器功能
07
拓展延伸
2、搶答器在日常生活中造成了哪些影響？
(1)教育領域：在課堂上，搶答器被廣泛用于教學互動，激發學生的學習興趣和參與度。它打破了傳統教學模式的局限，使得學生能夠更積極地參與到課堂討論中，提高了教學效果。
（2）會議與活動：在各類會議、研討會或活動中，搶答器常用于提問環節，使得與會者能夠實時、公平地參與到討論中，增加了活動的互動性和趣味性。
（3）娛樂節目：搶答器在電視娛樂節目中也發揮著重要作用，如知識競賽、游戲問答等。它為節目增添了緊張刺激的氛圍，提高了觀眾的參與感和觀賞體驗。
07
拓展延伸
3、生活中搶答器給我們帶來哪些優勢？
(1)提高效率：搶答器能夠快速響應用戶的操作，實時反饋結果，大大提高了活動或教學的效率。
（2）增強互動性：通過搶答器，參與者可以更加積極地投入到活動中，增強了人與人之間的互動和交流。
（3）公平公正：搶答器采用電子化操作，減少了人為因素的干擾，確保了比賽或活動的公平公正。
（4）便捷易用：現代搶答器通常設計簡潔、操作方便，即使是非技術人員也能輕松上手使用。
07
拓展延伸
4、我們如何更好的學習搶答器制作？
(1） 了解基本原理：首先需要了解搶答器的工作原理和基本構成，包括控制器、輸入設備（如按鈕）、輸出設備（如顯示屏）以及通信模塊等。
（2）學習相關知識：掌握一定的電子技術基礎和編程知識對于制作搶答器至關重要。可以通過閱讀相關書籍、觀看教學視頻或參加培訓課程來學習這些知識。
（3）實踐操作：理論知識的學習需要通過實踐來鞏固。可以嘗試購買現成的搶答器套件進行組裝和調試，或者自己設計電路圖并焊接制作。通過實際操作來加深對搶答器制作過程的理解。
08
課堂小結
《設計并制作簡易無線搶答器》課程小結： 本課程中，我們了解了無線搶答器的基本原理，并通過動手實踐，掌握其設計和制作方法。了解了無線搶答器的基本構成和工作原理，包括主控端和搶答端的硬件組成、無線通信模塊的使用以及程序的編寫等不僅讓我學到了豐富的知識和技能，還激發了我對科技創新的熱愛。從器材準備、電路連接、程序調試到最終的功能測試，每一個環節都充滿了探索和學習的樂趣我們相信在未來的學習和生活中，這些寶貴的經驗將對我產生深遠的影響。
09
板書設計
設計并制作簡易無線搶答器
一、分析與設計
二、準備與制作
三、運行測試
課后作業
1、在父母陪同在網上查找簡易無線搶答器的制作硬件、網購回來之后在父母的陪同下建議制作。
https：//www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

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