第4單元第17課《自動(dòng)跟蹤-紅外傳感器和碰撞傳感器的綜合應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì) 2023-2024學(xué)年清華大學(xué)版（2012）初中信息技術(shù)九年級(jí)下冊(cè)

第4單元第17課《自動(dòng)跟蹤--紅外傳感器和碰撞傳感器的綜合應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)2023—2024學(xué)年清華大學(xué)版（2012）初中信息技術(shù)九年級(jí)下冊(cè)課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂?、教材分析?單元第17課《自動(dòng)跟蹤--紅外傳感器和碰撞傳感器的綜合應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)2023—2024學(xué)年清華大學(xué)版（2012）初中信息技術(shù)九年級(jí)下冊(cè)。本節(jié)課結(jié)合課本內(nèi)容，通過(guò)實(shí)際操作，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)紅外傳感器和碰撞傳感器的應(yīng)用，掌握基本編程方法，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐和創(chuàng)新能力。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生信息意識(shí)，通過(guò)紅外傳感器和碰撞傳感器的應(yīng)用，理解信息獲取與處理的重要性。提升計(jì)算思維，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤功能，發(fā)展邏輯推理和問(wèn)題解決能力。增強(qiáng)數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新，鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)踐中探索新的應(yīng)用方式，提高技術(shù)倫理和社會(huì)責(zé)任意識(shí)。三、學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中已熟悉基本編程語(yǔ)言和邏輯結(jié)構(gòu)，了解傳感器的基本概念，對(duì)編程環(huán)境有一定的操作經(jīng)驗(yàn)。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：學(xué)生對(duì)信息技術(shù)學(xué)科充滿好奇心，具備一定的動(dòng)手操作能力，學(xué)習(xí)風(fēng)格以實(shí)踐操作和問(wèn)題解決為主，但對(duì)理論知識(shí)的深入理解可能存在一定困難。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：學(xué)生在編程時(shí)可能對(duì)傳感器編程接口不熟悉，導(dǎo)致無(wú)法正確讀取傳感器數(shù)據(jù)；在編寫(xiě)程序時(shí)可能面臨邏輯錯(cuò)誤，影響程序執(zhí)行；此外，部分學(xué)生可能對(duì)編程語(yǔ)言的語(yǔ)法規(guī)則掌握不牢固，影響編程效率。四、教學(xué)方法與策略1.采用講授與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的教學(xué)方法，講解傳感器原理和編程技巧，確保學(xué)生理解基礎(chǔ)概念。

2.設(shè)計(jì)小組項(xiàng)目導(dǎo)向?qū)W習(xí)活動(dòng)，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)際搭建自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，提高動(dòng)手能力和問(wèn)題解決能力。

3.利用編程軟件和實(shí)物傳感器，通過(guò)角色扮演和游戲化的教學(xué)活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生互動(dòng)和合作。五、教學(xué)實(shí)施過(guò)程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過(guò)在線平臺(tái)或班級(jí)微信群，發(fā)布預(yù)習(xí)資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求。設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題：圍繞紅外傳感器和碰撞傳感器的應(yīng)用，設(shè)計(jì)一系列具有啟發(fā)性和探究性的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生自主思考。監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：利用平臺(tái)功能或?qū)W生反饋，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度，確保預(yù)習(xí)效果。

學(xué)生活動(dòng)：

自主閱讀預(yù)習(xí)資料：按照預(yù)習(xí)要求，自主閱讀預(yù)習(xí)資料，理解傳感器的基本原理和編程接口。思考預(yù)習(xí)問(wèn)題：針對(duì)預(yù)習(xí)問(wèn)題，進(jìn)行獨(dú)立思考，記錄自己的理解和疑問(wèn)。提交預(yù)習(xí)成果：將預(yù)習(xí)成果（如筆記、思維導(dǎo)圖、問(wèn)題等）提交至平臺(tái)或老師處。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主思考，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)、微信群等，實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)資源的共享和監(jiān)控。

作用與目的：

幫助學(xué)生提前了解傳感器應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)，為課堂學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考能力。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

導(dǎo)入新課：通過(guò)實(shí)際應(yīng)用案例，如自動(dòng)門(mén)或機(jī)器人避障，引出紅外傳感器和碰撞傳感器的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解傳感器的工作原理和編程接口，結(jié)合實(shí)例幫助學(xué)生理解。組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論，讓學(xué)生分析傳感器在自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)中的應(yīng)用場(chǎng)景，并分組進(jìn)行編程實(shí)踐。

學(xué)生活動(dòng)：

聽(tīng)講并思考：認(rèn)真聽(tīng)講，積極思考老師提出的問(wèn)題。參與課堂活動(dòng)：積極參與小組討論，共同分析問(wèn)題，并嘗試編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤功能。提問(wèn)與討論：針對(duì)不懂的問(wèn)題或新的想法，勇敢提問(wèn)并參與討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

講授法：通過(guò)詳細(xì)講解，幫助學(xué)生理解傳感器編程。實(shí)踐活動(dòng)法：設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握編程技能。合作學(xué)習(xí)法：通過(guò)小組討論等活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

作用與目的：

幫助學(xué)生深入理解傳感器編程的知識(shí)點(diǎn)，掌握編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤的技能。通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

布置作業(yè)：布置設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的作業(yè)，要求學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)特定功能。提供拓展資源：提供與傳感器應(yīng)用相關(guān)的拓展項(xiàng)目案例，供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，給予學(xué)生反饋和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

完成作業(yè)：認(rèn)真完成老師布置的作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。拓展學(xué)習(xí)：利用拓展資源，嘗試設(shè)計(jì)更復(fù)雜的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。反思總結(jié)：對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)，提出改進(jìn)建議。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)。

作用與目的：

鞏固學(xué)生在課堂上學(xué)到的知識(shí)點(diǎn)和技能。通過(guò)拓展學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野和思維方式。通過(guò)反思總結(jié)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的不足并提出改進(jìn)建議，促進(jìn)自我提升。六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-傳感器原理與應(yīng)用：介紹不同類(lèi)型的傳感器及其工作原理，如溫度傳感器、濕度傳感器、光敏傳感器等，以及它們?cè)谌粘Ｉ詈凸I(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

-編程語(yǔ)言基礎(chǔ)：提供Python、Arduino等編程語(yǔ)言的入門(mén)教程，幫助學(xué)生掌握編程基礎(chǔ)，為后續(xù)深入學(xué)習(xí)傳感器編程打下基礎(chǔ)。

-傳感器編程案例：收集整理一些基于紅外傳感器和碰撞傳感器的編程案例，如智能家居、機(jī)器人控制等，讓學(xué)生了解傳感器在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用。

-傳感器硬件平臺(tái)：介紹Arduino、RaspberryPi等硬件平臺(tái)，以及它們?cè)趥鞲衅鲬?yīng)用中的優(yōu)勢(shì)和使用方法。

-傳感器編程庫(kù)：介紹一些常用的傳感器編程庫(kù)，如Adafruit庫(kù)、ArduinoIDE內(nèi)置庫(kù)等，幫助學(xué)生快速實(shí)現(xiàn)傳感器編程。

2.拓展建議：

-鼓勵(lì)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源，查閱更多關(guān)于傳感器原理和應(yīng)用的知識(shí)，拓寬視野。

-引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注傳感器在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，如環(huán)境保護(hù)、醫(yī)療健康、智能家居等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

-建議學(xué)生參加相關(guān)的科技競(jìng)賽或創(chuàng)新項(xiàng)目，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，提高解決問(wèn)題的能力。

-鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)傳感器應(yīng)用項(xiàng)目，如制作一個(gè)簡(jiǎn)單的自動(dòng)清潔機(jī)器人、智能植物澆灌系統(tǒng)等，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

-建議學(xué)生組建學(xué)習(xí)小組，共同研究傳感器編程，分享學(xué)習(xí)心得，提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

-引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，了解新型傳感器和智能傳感器的應(yīng)用前景。

-建議學(xué)生閱讀與傳感器相關(guān)的書(shū)籍，如《傳感器原理與應(yīng)用》、《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐》等，提高理論水平。

-鼓勵(lì)學(xué)生參加傳感器技術(shù)相關(guān)的培訓(xùn)和講座，了解行業(yè)動(dòng)態(tài)，為將來(lái)的職業(yè)發(fā)展做好準(zhǔn)備。

-建議學(xué)生關(guān)注國(guó)內(nèi)外傳感器領(lǐng)域的權(quán)威期刊和學(xué)術(shù)會(huì)議，了解最新研究成果，提高學(xué)術(shù)素養(yǎng)。

-引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注傳感器技術(shù)的倫理和社會(huì)責(zé)任，關(guān)注其在環(huán)境保護(hù)、資源節(jié)約等方面的積極作用。七、板書(shū)設(shè)計(jì)①自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)概述

-自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)定義

-紅外傳感器與碰撞傳感器簡(jiǎn)介

②紅外傳感器

-工作原理

-優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

-應(yīng)用場(chǎng)景

③碰撞傳感器

-工作原理

-優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

-應(yīng)用場(chǎng)景

④編程實(shí)現(xiàn)

-編程環(huán)境

-編程語(yǔ)言基礎(chǔ)

-傳感器編程步驟

⑤實(shí)驗(yàn)步驟

-系統(tǒng)搭建

-數(shù)據(jù)采集

-結(jié)果分析

⑥總結(jié)與反思

-自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)應(yīng)用

-編程技巧與優(yōu)化

-學(xué)生實(shí)踐體會(huì)八、教學(xué)反思與總結(jié)這節(jié)課下來(lái)，我總體感覺(jué)還是蠻充實(shí)的。咱們一起回顧一下。

首先，我覺(jué)得在教學(xué)方法上，我嘗試了講授法和實(shí)踐活動(dòng)法相結(jié)合的方式。講授法幫助同學(xué)們建立了基本的知識(shí)框架，而實(shí)踐活動(dòng)法則讓同學(xué)們?cè)趧?dòng)手操作中加深了對(duì)知識(shí)的理解。不過(guò)，我發(fā)現(xiàn)有些同學(xué)在編程過(guò)程中遇到了困難，這讓我意識(shí)到我在講解編程步驟時(shí)可能過(guò)于簡(jiǎn)略，需要更加細(xì)致地分解步驟，讓同學(xué)們更容易跟得上。

在策略上，我設(shè)計(jì)了一些小組討論和角色扮演的活動(dòng)，目的是提高同學(xué)們的團(tuán)隊(duì)合作能力和溝通能力。從反饋來(lái)看，這個(gè)策略還是蠻有效的，同學(xué)們?cè)谟懻撝刑岢隽撕芏嘤袆?chuàng)意的想法，我也看到了他們?cè)趫F(tuán)隊(duì)協(xié)作方面的進(jìn)步。

管理方面，我盡量營(yíng)造了一個(gè)輕松的學(xué)習(xí)氛圍，鼓勵(lì)同學(xué)們積極提問(wèn)和交流。但是，我發(fā)現(xiàn)課堂上的紀(jì)律有時(shí)候還是不夠好，有個(gè)別同學(xué)在活動(dòng)過(guò)程中分心，這可能需要我今后在課堂管理上更加嚴(yán)格一些。

說(shuō)到教學(xué)效果，我覺(jué)得同學(xué)們?cè)谥R(shí)上有了明顯的進(jìn)步。他們能夠理解紅外傳感器和碰撞傳感器的基本原理，并能夠通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的自動(dòng)跟蹤功能。在技能上，同學(xué)們的編程能力也有所提升，能夠獨(dú)立完成一些基礎(chǔ)的編程任務(wù)。

情感態(tài)度方面，同學(xué)們對(duì)信息技術(shù)學(xué)科的興趣似乎更加濃厚了。他們對(duì)于自己動(dòng)手制作的小項(xiàng)目感到自豪，這種成就感和滿足感是我在教學(xué)過(guò)程中非常希望看到的。

當(dāng)然，也存在一些不足。比如，部分同學(xué)在編程時(shí)對(duì)傳感器編程接口不熟悉，導(dǎo)致程序無(wú)法正常運(yùn)行。這個(gè)問(wèn)題需要我在今后的教學(xué)中更加注重傳感器編程接口的講解和實(shí)踐。

針對(duì)這些問(wèn)題，我提出以下改進(jìn)措施和建議：

1.在講解編程步驟時(shí)，我會(huì)更加細(xì)致地分解步驟，確保每個(gè)步驟都清晰易懂。

2.對(duì)于傳感器編程接口的講解，我會(huì)增加實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓同學(xué)們?cè)趯?shí)際操作中熟悉接口的使用。

3.加強(qiáng)課堂管理，提高同學(xué)們的紀(jì)律意識(shí)，確保課堂秩序。

4.鼓勵(lì)同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中多交流、多討論，提高他們的團(tuán)隊(duì)合作能力。

5.定期組織小組討論和項(xiàng)目分享活動(dòng)，讓同學(xué)們?cè)诮涣髦袑W(xué)習(xí)，共同進(jìn)步。重點(diǎn)題型整理1.題型：紅外傳感器的工作原理及應(yīng)用

細(xì)節(jié)補(bǔ)充：紅外傳感器通過(guò)發(fā)射紅外線，檢測(cè)反射回來(lái)的紅外線強(qiáng)度來(lái)判斷物體的位置和距離。請(qǐng)舉例說(shuō)明紅外傳感器在生活中的應(yīng)用。

舉例題型：請(qǐng)列舉至少三個(gè)紅外傳感器在生活中的應(yīng)用實(shí)例，并簡(jiǎn)述其工作原理。

答案示例：

1.自動(dòng)門(mén)：紅外傳感器檢測(cè)到人接近時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)門(mén)，實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸開(kāi)門(mén)。

2.電視遙控器：紅外傳感器接收遙控器發(fā)出的紅外信號(hào)，控制電視的開(kāi)關(guān)、音量調(diào)節(jié)等功能。

3.熱釋電紅外探測(cè)器：用于夜視設(shè)備，如紅外攝像機(jī)、紅外探測(cè)器等，探測(cè)人體的紅外輻射。

2.題型：碰撞傳感器的工作原理及應(yīng)用

細(xì)節(jié)補(bǔ)充：碰撞傳感器通過(guò)檢測(cè)物體之間的接觸或碰撞，產(chǎn)生信號(hào)輸出。請(qǐng)舉例說(shuō)明碰撞傳感器在生活中的應(yīng)用。

舉例題型：請(qǐng)列舉至少三個(gè)碰撞傳感器在生活中的應(yīng)用實(shí)例，并簡(jiǎn)述其工作原理。

答案示例：

1.汽車(chē)安全氣囊：碰撞傳感器檢測(cè)到車(chē)輛發(fā)生碰撞時(shí)，迅速觸發(fā)氣囊彈出，保護(hù)乘客安全。

2.樓梯扶手傳感器：當(dāng)有人靠近樓梯扶手時(shí)，傳感器檢測(cè)到碰撞信號(hào)，自動(dòng)打開(kāi)扶手，方便行走。

3.球類(lèi)游戲機(jī)：碰撞傳感器檢測(cè)球與游戲機(jī)之間的碰撞，實(shí)現(xiàn)游戲中的得分和效果。

3.題型：紅外傳感器和碰撞傳感器的編程實(shí)現(xiàn)

細(xì)節(jié)補(bǔ)充：紅外傳感器和碰撞傳感器通常需要通過(guò)編程接口與微控制器連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制輸出。請(qǐng)舉例說(shuō)明如何通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)紅外傳感器和碰撞傳感器的數(shù)據(jù)采集和控制。

舉例題型：請(qǐng)編寫(xiě)一段Arduino代碼，實(shí)現(xiàn)紅外傳感器和碰撞傳感器的數(shù)據(jù)采集，并在串口監(jiān)視器中顯示。

答案示例：

```cpp

constintinfraredPin=2;//紅外傳感器連接的引腳

constintcollisionPin=3;//碰撞傳感器連接的引腳

voidsetup(){

pinMode(infraredPin,INPUT);

pinMode(collisionPin,INPUT);

Serial.begin(9600);

}

voidloop(){

intinfraredValue=digitalRead(infraredPin);

intcollisionValue=digitalRead(collisionPin);

Serial.print("Infrared:");

Serial.print(infraredValue);

Serial.print("Collision:");

Serial.println(collisionValue);

delay(1000);

}

```

4.題型：自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

細(xì)節(jié)補(bǔ)充：自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)通常由傳感器、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。請(qǐng)舉例說(shuō)明如何設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。

舉例題型：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，并簡(jiǎn)要說(shuō)明其工作原理。

答案示例：

設(shè)計(jì)：使用紅外傳感器作為跟蹤目標(biāo)，控制器（如Arduino）接收傳感器數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如電機(jī)）的方