第2章开源硬件项目剖析2.3通信模块与扩展板 教案(表格式)-高中教学同步《信息技术人工-开源硬件项目设计》(人教-中图版2019)

《信息技术-开源硬件项目设计》教案 课 题 第2章开源硬件项目剖析2.3通信模块与扩展板 课 型 班课 课 时 1 授课班级 高一1班 学习目标 理解扩展板的功能和必要性：学生应能解释扩展板如何扩充核心板的功能和引脚数量，以及其在开源硬件项目中的重要性。 了解扩展板的兼容性和接口类型：学生应理解不同核心板和扩展板间的兼容性问题，以及如何根据核心板的引脚布局选择合适的扩展板。 认识大功率驱动模块的类型和应用：学生应能区分不同类型的大功率驱动模块（如继电器、电机驱动模块），并了解它们在开源硬件项目中的应用实例。 学习使用电机驱动模块：学生应掌握如何使用电机驱动模块（例如L298模块）来控制直流电机，包括驱动电流的理解及电路的基本配置。 学习重难点 教学重点 2.3.1 通信模块 串口通信的基本概念和设置：理解串口通信作为点对点通信方式的基本原理，学习如何通过转换模块（例如蓝牙、WiFi）实现无线数据传输。 波特率的设定和编程实现：掌握如何设置串口通信的波特率以匹配不同设备间的通信需求，并能通过编程实现波特率的调整。 I2C通信的特性与应用：了解I2C接口的特点，包括单线数据发送/接收和无需设置波特率的时钟线协调机制，以及如何在开源硬件项目中利用I2C总线连接多个设备。 核心板与通信模块的连接方法：熟悉核心板上TXD和RXD引脚的使用，及其与蓝牙等通信模块的连接方式。 2.3.2 扩展板 扩展板的作用与连接方式：认识到扩展板在增加核心板功能和引脚数量方面的重要性，并学会如何将扩展板堆叠接插到核心板上。 开源硬件的规范与兼容性：理解开源硬件开发中遵循的统一规范，以及如何根据这些规范选择合适的扩展板。 大功率驱动模块的必要性和应用：明白核心板输出电流的限制，并学习使用继电器和电机驱动模块来控制高功率设备。 教学难点 2.3.1 通信模块 串口与I2C通信的区别和选择：学生可能难以理解串口和I2C两种通信方式的差异及适用场景，选择恰当的通信方式进行项目设计将是一大挑战。 波特率的编程设置：对于初学者来说，理解波特率的概念及其在串口通信中的重要性，并通过编程正确设置波特率可能会比较困难。 蓝牙模块的实际连接和配置：实际连接蓝牙模块到核心板，并进行必要的配置以实现无线通信可能会对初学者构成挑战。 2.3.2 扩展板 扩展板的引脚扩展和功能扩充理解：学生可能难以完全理解扩展板如何通过引脚扩展来实现功能的增加，尤其是在面对多样化的传感器和模块时。 兼容性问题和实际应用：选择合适的扩展板以兼容不同的核心板，并在实际项目中应用，可能会因为缺乏经验而遇到困难。 大功率驱动模块的使用和电路设计：理解和应用继电器和电机驱动模块来设计电路，以控制高功率设备，这需要一定的电路设计知识和实践经验。 教学方法 理论讲解与实际案例结合：在介绍通信模块和扩展板的基本概念时，结合了具体的应用案例（如使用蓝牙模块实现手机控制开源硬件），以帮助学生更好地理解抽象概念。 图示辅助教学：通过示意图（如图2.3.2至图2.3.10）来展示模块的连接方式、电路设计等关键信息，使学生能够直观地理解教学内容。 代码示例：提供了设置串口通信波特率的示例代码，让学生不仅理解理论，还能学会如何在实际编程中应用这些设置。 比较分析法：教学中对串口通信和I2C通信进行了对比，突出它们的区别和各自的特点，这有助于学生根据实际需求选择最合适的通信方式。 问题引导法：在讲解过程中可能穿插问题，引导学生思考，例如询问学生为何需要使用扩展板以及如何选择合适的通信模块，以促进学生的主动学习和深入思考。 实操演示：虽然课程内容为理论教学，但通过详细讲解模块连接和配置步骤，为实际操作提供了清晰指导，使学生能够将理论知识应用于实践操作中。 知识归纳 ... ...