项目教学案例

“使用灯语交流信息”项目活动

【学科核心素养】

（1）针对给定的任务进行需求分析，明确需要解决的关键问题。

（2）能提取问题的基本特征，进行抽象处理，并用形式化的方 法表述问题。

（3）运用基本算法设计解决问题的方案，能使用编程语言或其他 数字化工具实现这一方案。

（4）针对不同模块，设计或选择合适的算法，利用编程语言或其 他数字化工具实现各模块功能。

【内容要求】

必修课程模块 1 ：

1.1 在具体感知数据与信息的基础上，描述数据与信息的特征，

知道数据编码的基本方式。

1.7 掌握一种程序设计语言的基本知识，使用程序设计语言实现 简单算法。通过解决实际问题，体验程序设计的基本流程，感受算法 的效率，掌握程序调试与运行的方法。

必修课程模块 2 ：

2.3 通过分析物联网应用实例，知道信息系统与外部世界的连接 方式，了解常见的传感与控制机制。

【学业要求】

（1）学生能够描述数据与信息的基本特征，知道数据编码的基本 方式。

（2）依据解决问题的需要，设计和表示简单算法。

（3）掌握一种程序设计语言的基本知识，利用程序设计语言实现 简单算法，解决问题。

（4）知道网络的结构，理解物联网的概念，认识与物联网相关的

应用。

【情境设置】

小明在电影中看到海军使用探照灯用灯语向其他船只发出信息，

自己也想用简单的工具和学过的知识，通过编程的方法来实现。

【项目主题】

使用灯语交流信息。通过手电筒、计算机及网络等器材、设备，

实现灯语的识别及信息的交流。

【项目活动】

活动 1 ：用手电筒传递信息 要求：

（1）两人一组，一人控制手电筒开关，按照莫尔斯码发送一组字 母，另一人观察手电筒发出的光信号，记录数据，并使用莫尔斯码译 出这组字母；

（2）双方核对信息，多次重复实验；

（3）通过分析实验数据，总结该方法传递信息的利弊，提出改进 方法；

（4）设计一套自己的灯语，用“密码”传送信息。

活动 2 ：用计算机识别灯语 要求：

（1）设计一个使用手电筒发送灯语、计算机自动翻译的解决方案；

（2）完善方案，并编程实现；

（3）分析实验方法及数据，提出改进方案并实施，提高信息翻译的 准确率。

活动 3 ：利用计算机网络实现灯语远程交流 要求：

（1）在计算机单机识别灯语实验的基础上，设计能通过网络实现 的灯语远程交流方案；

（2）完善方案，并编程实现；

（3）优化程序，利用网络实现灯语远程交流。

【拓展思考】

（1）如何用计算机实现对发光源的控制，使其发送端信号能发送 得更准确？设想一种解决方案。

（2）如何通过移动终端实现灯语交流？谈谈你的设想。

【项目实施说明】

灯语是一种通信手段，用灯光一明一暗的间歇作出长短不同的信 号来传递信息。灯语通信需要双方约定的明暗表达方式，这就是灯语 编码，目前国际上流行的灯语编码是莫尔斯码。过去，培养一个专业 灯语识别人员需要 2~3 年的时间。即使是专业人员，由于各种条件限 制，解码错误或者无法解码的情况是难以完全避免的。如果考虑发送 信号的不稳定性，错误发生的可能性就更大。本案例从灯语传递信息 的活动出发，让学生设计并通过计算机网络实现灯语发送和解码的自 动化，从而学习“根据实际需求，设计方案并用计算机解决问题”的 方法。

活动 1 为学生提供了一个了解灯语的场景：通过两人使用灯语传 送和翻译信息，了解人工传送与接收灯语信息的不足，激发学生用 计算机解决问题的欲望。活动 2 是用计算机设计方案、解决问题的过 程。可以利用计算机的摄像头捕捉手电筒的光信号，达到信号输入的 目的；然后在计算机里将莫尔斯码建库，用计算机实现自动翻译。活 动 3 是在活动 2 的基础上，通过网络传输，实现远程信息传送和译码。

在难度水平的把握上，可以通过提供程序功能模块的方式加以调 节。例如：教师提供“利用计算机的摄像头捕捉手电筒光信号”的模 块，供学生编程时直接调用，就大大降低了活动 2 的难度。采用此类 方法调节，该项目适用于学科核心素养要求在水平 1 和水平 2 的不同 教学场合。

拓展思考（1）的意义在于让学生通过该实验，了解自动控制及 远程控制的方法，从而了解物联网概念。拓展思考（2）是为了解移

动应用而设计的，条件具备的学生可以将局域网的应用扩展到移动 终端。

【课时建议】

活动 1 和活动 2 共 2 课时，建议连堂进行；活动 3 建议 2 课时。所 列活动可在相应模块内容学习完成后分别进行，同时应配合必要的课 外活动时间，让学生能有充裕的时间开展活动。