【Python园地】 《LED闪烁——MicroPython编程入门》教学设计

信息意识

了解LED的应用与发展，识别LED模块、主板关键接口，感知信息科技在生活中的价值，建立对电子技术的探究兴趣。

计算思维

拆解LED闪烁任务，理解电平信号与编程逻辑，掌握模块化编程和循环结构，形成“需求—拆解—实现”的思维路径。

数字操作与创新

规范完成电路连接、程序编写与运行，能修改参数拓展闪烁效果，提升硬件操作与编程实践能力。

信息社会责任

养成爱护器材、规范操作的习惯，通过合作交流培养协作精神，树立安全使用电子设备的意识。

教学重点

LED模块与扩展板的正确电路连接（正负极、引脚对应关系）。

MicroPython基础程序编写（模块导入、引脚设置、循环结构、延时函数）。

程序上传与运行的规范操作流程。

教学难点

理解电平信号“1”和“0”与LED亮灭的对应关系。

梳理编程逻辑，将实际需求转化为程序代码。

解决程序运行过程中可能出现的硬件连接错误、代码语法错误等问题。

硬件准备：ESP32主板、蓝色LED模块、扩展板、导线（每组1套）。

软件准备：Thonny编程软件（提前安装到学生电脑）。

教学资源：教学课件（PPT）、LED闪烁基础程序代码、故障排查指南。

其他准备：分组座位安排、器材分发清单、课堂评价表。

情境导入，激发兴趣（5分钟）

展示生活中的LED应用场景图片（红绿灯、救护车警报灯、汽车大灯、手机闪光灯等），提问：“同学们，这些设备中都有一个共同的元件，你们知道是什么吗？”引导学生说出“LED”。

介绍LED的由来：“50年前人们就了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是发光二极管的缩写，它的抗震性能好，在生活中应用广泛。”

提出问题：“我们能不能通过编程让LED灯按照我们的想法闪烁呢？”引出本节课主题——LED闪烁的MicroPython编程实现，激发学生的探究欲望。

认识器材，理解原理（10分钟）

认识核心器材：分发LED模块、扩展板，引导学生观察：

LED模块的正负极标识（“+”为正极，“-”为负极），说明其单向导电性的特点。

扩展板上的关键接口：GND（地线）、5号引脚、VCC（电源），解释GND是公共端，5号引脚是本节课控制LED的关键引脚。

电路连接教学：

展示电路连接表格，明确LED模块与扩展板的对应关系：LED正极（+）接扩展板5号引脚，LED负极（-）接扩展板GND。

示范连接方法，强调“正负极不能接反”，否则LED无法点亮甚至损坏元件；提醒学生连接时轻插轻拔，避免损坏接口。

原理讲解：

介绍电平信号：“电平分为高电平‘1’和低电平‘0’，高电平时主板输出5V电压，低电平时输出0V电压。”

结合LED亮灭：“当5号引脚输出高电平‘1’时，LED灯点亮；输出低电平‘0’时，LED灯熄灭。”用简单通俗的语言帮助学生理解电压与LED状态的关系。

编程实践，实现功能（20分钟）

流程梳理：

展示LED闪烁程序流程图，引导学生一起梳理步骤：导入模块→设置引脚5为输出模式→点亮LED→延时1秒→熄灭LED→延时1秒→循环执行。

强调“循环结构”的作用：“while True:”语句能让后面的代码不断重复，实现LED持续闪烁。

代码讲解：

打开Thonny软件，逐一讲解基础代码的含义：

From machine import Pin：导入控制硬件引脚的模块。

Import time：导入实现延时功能的模块。

led=Pin(5,Pin.OUT)：创建引脚对象，将5号引脚设为输出模式。

led.value(1)：输出高电平，点亮LED；

led.value(0)：输出低电平，熄灭LED。

time.sleep(1)：延时1秒；

while True:：无限循环。

学生编程实践：

学生分组按照步骤编写代码，教师巡视指导，重点关注：

代码语法错误（如大小写、标点符号）。

引脚编号是否正确（确保是5号引脚）。

遇到问题时，引导学生先对照流程图检查逻辑，再查看代码是否与示范一致，培养自主排查问题的能力。

分步讲解离线运行操作：

第一步：找到“00boot”文件夹，打开boot.py程序，上传到ESP32主板。

第二步：将编写好的LED闪烁程序（命名为Blink.py）保存到主板中。

第三步：按下主板复位按键，观察LED是否闪烁。

教师针对学生出现的“LED不亮”“闪烁异常”等问题进行集中排查（如电路接反、代码错误、引脚插错等）。

拓展延伸，创新应用（5分钟）

提出拓展任务：“如果想让LED灯点亮2秒、熄灭1秒，或者点亮0.5秒、熄灭0.5秒，应该修改代码中的哪个部分？”

引导学生尝试修改time.sleep()函数中的参数，重新上传程序，观察不同延时参数带来的闪烁效果差异。

鼓励学生小组讨论：“还可以通过什么方式改变LED的闪烁效果？”（如增加多个LED、设置不同的闪烁节奏等），为后续学习埋下伏笔。

复习总结，巩固提升（5分钟）

学生展示：邀请2-3组学生展示自己的作品，介绍电路连接方式、编程思路及拓展创新点。

课堂小结：

知识回顾：LED的应用、电路连接规则、电平信号概念。

技能梳理：Thonny软件使用、基础编程语句、程序上传流程。

方法总结：“先梳理流程，再编写代码，最后调试优化”的问题解决思路。

布置作业

记录本节课的实验过程与收获，画出LED闪烁的流程图。

尝试修改程序，实现“点亮3秒、熄灭2秒”的闪烁效果，下节课分享。

器材整理

提醒学生规范整理实验器材，确保硬件完好。