资源简介

第3课 显示警报信息 教学设计
1. 教学内容分析
本课旨在通过液晶显示屏的应用，让学生理解显示设备在物联网系统中的重要性，教学内容涵盖液晶显示屏的基本原理、编程控制及其在物联网设备中的应用。本课进一步强化了学生的主控板操作技能，特别是对循环、条件判断等编程结构的使用，通过文本与表情的显示功能，学生能初步掌握界面设计的基础技巧。
本课通过硬件连接与编程调试，使学生在实践中掌握液晶显示屏的接线方法及其与主控板的通信逻辑，并完成从任务需求分析到设备功能实现的完整工程实践流程。在硬件连接与程序调试的过程中，学生将面对解决实际问题的挑战，逐步形成规范的工程操作习惯和系统化思维能力，为后续学习更复杂的物联网设备设计打下坚实基础。
在设计液晶显示屏显示内容时，学生可以尝试加入个性化的创意元素，如动态变化的表情、可调的文字颜色、多样的屏幕刷新效果等，探索显示模块的多样化应用。通过完成设计优化与功能扩展，学生能够在实践中发现新思路，提出新想法，增强对物联网系统的创造性理解和创新能力。同时，在项目展示与评价环节，学生通过对他人作品的观察与思考，能够进一步启发创新思维，拓展设计思路。
本课内容将物联网技术与界面设计相结合，学生在学习中不仅需要理解硬件设备的原理，还需掌握如何通过编程实现美观的界面设计，进而提升警报信息的直观性与可读性。这种结合了电子技术、计算机编程和用户界面设计的跨学科学习主题，有助于学生理解多学科协同在实际问题解决中的重要性，培养其综合应用知识的能力。
本课主要培养的学科核心素养为信息意识和计算思维。
信息意识：本课通过对液晶显示屏的编程与应用，引导学生认识视觉信息在物联网系统中的重要性。学生在学习中能够理解液晶显示屏作为信息输出设备，是如何将采集到的数据或状态通过文字和表情直观展示给用户的。同时，结合对生活中智能家居、医疗设备等实际应用场景的了解，学生将逐步意识到信息技术对提高工作效率、改善生活质量的关键作用，形成对信息表达形式多样化的理解与应用意识。
计算思维：在编写液晶显示屏控制程序的过程中，学生需要分析任务需求并设计显示逻辑，尤其是对“如果……那么执行……”条件判断和循环结构的使用，培养了学生的逻辑推理能力和算法设计能力。通过体验用编程实现按键触发警报信息显示的实践过程，学生能够发展分解问题、逐步求解的思维，并运用抽象化的编程语言将实际需求转化为计算机可执行的指令，从而强化计算思维。
2. 学习者分析
进入本课时，学生已具备主控板编程环境的基本使用经验，完成了LED灯与蜂鸣器模块的初步控制。在此基础上，引导学生使用液晶显示屏输出信息，有助于提升学生对信息表达方式多样性的理解，同时加强其对“输入—处理—输出”完整流程的感知。液晶显示屏作为信息可视化的关键设备，其显示内容、布局结构、更新逻辑等均为学生提供了丰富的编程练习机会。
大多数学生对屏幕这一终端设备较为熟悉，具备一定的使用经验（如手机、手表等），但缺乏在硬件层面控制屏幕显示内容的实践。液晶屏显示涉及数据传输格式、指令结构与文本编排等内容，部分学生可能在理解数据与界面之间的关系时遇到困难。同时，字符刷新与内容更新逻辑较LED灯的控制更为复杂，对学生的程序思维提出更高要求。
本课有助于提升学生的信息表达能力，理解设备显示与数据处理之间的关联，逐步建立“传感—处理—表达”的逻辑链，为后续实现信息反馈与人机交互打下基础。
3. 学习目标确定
（1）通过本课的学习，掌握液晶显示屏的基本工作原理和操作方法，学会调整显示文字、文字颜色、内置表情等显示特性，理解液晶显示屏在物联网系统中作为信息输出设备的重要性。
（2）通过编写控制液晶显示屏的程序，掌握程序设计中条件判断与循环结构的应用，学会用自然语言描述算法逻辑，提升程序设计的条理性与可读性，并能够实现按键触发的多状态显示功能。
（3）通过硬件连接与程序调试，经历从需求分析到功能实现的完整流程，进一步培养工程实践能力与问题解决能力，同时在调试过程中锻炼细致、耐心的工作态度。
（4）通过团队协作与展示环节，学会与同伴分工协作，在交流中提出改进意见并优化作品，增强创新意识，同时通过项目展示提升表达能力和自我反思能力。
4. 教学重点和难点
（1）教学重点
① 掌握液晶显示屏的基本原理及其作为物联网信息输出设备的作用。学会连接液晶显示屏与主控板，掌握显示文字、文字颜色、内置表情和显示位置等的基本设置方法。
② 能通过编程实现对液晶显示屏的多状态控制，实现按键触发的文字与表情切换功能。
（2）教学难点
① 理解条件判断与循环结构在程序设计中的作用，将自然语言描述的逻辑准确转化为编程语句。
② 在按键触发的多状态显示功能中，如何正确地设计逻辑条件并进行调试。
5. 教学活动设计
教师活动 学生活动 支撑的资源
环节一 情境导入，激发兴趣
教师活动 展示不同智能设备（如智能手表、快递柜、地铁闸机）中用于信息显示的LCD屏幕照片，引导学生观察这些屏幕显示的内容，提问：“同学们有没有思考过，这些文字和图案是怎么出现在屏幕上的？” 随后，提出本课任务：“今天，我们将学习如何通过物联网实验平台控制LCD屏幕，实现自定义信息的显示。” 学生活动 观察图片，主动举例生活中见过的LCD屏幕应用场景，并尝试描述其显示内容和用途。 智能设备LCD屏幕应用示例图片或实物展示，如智能手表、智慧公交站牌等。
活动意图说明：通过生活化的实例引出LCD屏显示主题，激发学生对屏幕控制与信息显示的兴趣，为后续实验做好心理准备，完成认知唤醒。
环节二 学习LCD屏幕控制方法，编写程序
教师活动 简要讲解LCD屏的基本结构与工作原理，以及可以通过程序控制LCD屏幕的哪些显示特性。 教师示范LCD屏幕模块与主控板的连接方法，并引导学生完成图形化编程：设置光标位置 → 显示文本内容 → 显示效果预览。 鼓励学生在屏幕上显示自定义的文本信息，如“Hello!”“我是XXX”。 学生操作时教师进行巡视，巡视过程中关注学生是否理解各指令的作用，并及时点拨。 学生活动 结合指导尝试通过图形化编程实现文本显示。 修改内容，自主尝试显示不同文字或简单图案。 个别学生可主动调试光标位置或字符长度，优化显示效果。 主控板、Mind+编程平台。
活动意图说明：通过编程任务，使学生将理论理解转化为动手能力，并初步感知人机交互系统中“输出”模块的编程控制方式。
环节三 展示交流，优化调试
教师活动 教师组织学生在小组内展示各自完成的按键报警LCD屏幕显示成果，鼓励他们介绍所显示的内容及其设计思路。 教师引导其他学生关注显示美观性、信息可读性等方面，提出优化建议。 教师适时点评，并针对字符显示不完整、位置不合理等问题进行讲解与集体纠错，强化坐标与显示控制的概念。 教师设问“如果信息太长怎么办？”，引出滚动显示的概念与方法。 学生活动 展示屏幕显示效果，介绍内容与程序结构。 互评其他小组的作品，尝试提出改进建议并记录收获。 部分学生根据建议回到原程序中进行调试。 学生作品展示屏、Mind+编程截图、优化建议记录表。
活动意图说明：通过作品展示与交流，增强学生对LCD屏幕显示逻辑的理解与表达能力，在对比与讨论中实现知识结构与内容的内化，提升程序优化意识与协作表达能力。
环节四 总结拓展，提升思维
教师活动 回顾LCD屏幕显示控制的核心知识点，包括显示内容控制、位置控制与常见错误调试。 教师设问：“除了显示文字与图形，我们还能显示什么？”激发学生对图像、传感器数据实时显示等更高阶应用的兴趣。 教师布置课后思考题：“下节课我们将采集环境数据，那么如何把这些数据实时显示在LCD屏幕上呢？” 学生活动 回顾学习内容，总结操作要点，记录常见调试方法。 学生思考并尝试提出更复杂的LCD屏幕显示构想，激发下一步学习动机。 教师板书总结要点、LCD屏幕应用展示视频或链接。
活动意图说明：通过系统总结与思维拓展，帮助学生形成结构化知识体系，并为下一课引入环境数据采集与LCD动态显示建立认知桥梁。
6. 课时学习评价量表
评价维度 优秀 良好 合格 待提升
内容显示上的设计性 显示内容有主题、有层次，排版美观清晰，字符显示准确 显示内容基本完整，字符无明显错误，排版较合理 显示内容简单，部分字符显示不全或排版混乱 显示内容杂乱无章，字符错误较多
程序编写与调试能力 能独立编写完整程序，控制LCD屏幕正确显示；能发现并解决程序逻辑问题 能基本完成程序编写，在教师提示下完成调试 能在他人帮助下完成程序编写，调试能力较弱 难以完成编程或调试任务，无法输出正确的显示内容
合作交流与优化意识 主动分享程序设计和调试思路，积极参与小组讨论，能提出合理建议并付诸实践 能参与小组交流，听取他人建议并尝试优化程序 在交流中有表达意愿，但较少提出优化建议 缺乏交流参与，依赖他人，未体现优化意识

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