第14課 金雞報(bào)曉-光敏傳感器和多任務(wù)的應(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14課金雞報(bào)曉——光敏傳感器和多任務(wù)的應(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)學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級(jí)授課地點(diǎn)教具設(shè)計(jì)意圖本節(jié)課旨在通過“金雞報(bào)曉”項(xiàng)目，讓學(xué)生了解光敏傳感器的工作原理，掌握多任務(wù)編程方法，提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新思維。通過實(shí)際操作，讓學(xué)生體驗(yàn)信息技術(shù)在生活中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生對(duì)信息技術(shù)學(xué)習(xí)的興趣。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析培養(yǎng)學(xué)生信息意識(shí)，提高信息獲取與處理能力；發(fā)展計(jì)算思維，理解光敏傳感器原理，學(xué)會(huì)運(yùn)用多任務(wù)編程解決實(shí)際問題；增強(qiáng)實(shí)踐創(chuàng)新能力，通過項(xiàng)目實(shí)踐提升動(dòng)手能力和問題解決能力；提升合作交流能力，在團(tuán)隊(duì)協(xié)作中學(xué)習(xí)分享和溝通技巧。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

-理解光敏傳感器的原理：重點(diǎn)講解光敏傳感器如何感知光強(qiáng)變化，以及如何將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，使學(xué)生掌握傳感器的基本工作原理。

-多任務(wù)編程應(yīng)用：強(qiáng)調(diào)如何在程序中實(shí)現(xiàn)多任務(wù)處理，包括光敏傳感器數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)讀取和處理，以及如何通過多任務(wù)控制金雞報(bào)曉裝置的動(dòng)作。

2.教學(xué)難點(diǎn)

-光敏傳感器信號(hào)的穩(wěn)定性處理：難點(diǎn)在于如何確保光敏傳感器在不同光照條件下都能穩(wěn)定輸出，避免誤判。

-多任務(wù)編程中的任務(wù)協(xié)調(diào)：難點(diǎn)在于如何合理安排多個(gè)任務(wù)，確保它們能夠高效、同步地運(yùn)行，不會(huì)相互干擾。

-傳感器數(shù)據(jù)與動(dòng)作控制的精確匹配：難點(diǎn)在于如何根據(jù)光敏傳感器的數(shù)據(jù)精確控制金雞報(bào)曉裝置的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效果。例如，當(dāng)光線暗到一定程度時(shí)，金雞報(bào)曉裝置應(yīng)能準(zhǔn)確啟動(dòng)。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有《信息技術(shù)》九年級(jí)下冊(cè)教材，包括“金雞報(bào)曉”項(xiàng)目相關(guān)的學(xué)習(xí)資料。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與光敏傳感器原理和編程相關(guān)的圖片、圖表、視頻等多媒體資源，以便于講解和演示。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備光敏傳感器、微控制器、連接線、電池等實(shí)驗(yàn)器材，確保其完整性和安全性。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)和實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，方便學(xué)生分組合作和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。教學(xué)實(shí)施過程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過在線平臺(tái)發(fā)布“金雞報(bào)曉”項(xiàng)目相關(guān)的PPT和操作視頻，明確預(yù)習(xí)目標(biāo)，如理解光敏傳感器的原理和多任務(wù)編程的基本概念。

設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題：提出如“如何判斷光線的強(qiáng)弱？”“多任務(wù)編程中如何同步不同任務(wù)？”等問題，引導(dǎo)學(xué)生思考傳感器數(shù)據(jù)的應(yīng)用。

監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過平臺(tái)查看學(xué)生的預(yù)習(xí)筆記和提問情況，確保學(xué)生提前對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容有所了解。

學(xué)生活動(dòng)：

自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生根據(jù)預(yù)習(xí)任務(wù)閱讀資料，理解傳感器和編程基礎(chǔ)。

思考預(yù)習(xí)問題：學(xué)生針對(duì)預(yù)習(xí)問題進(jìn)行思考，記錄疑問，為課堂討論做準(zhǔn)備。

提交預(yù)習(xí)成果：學(xué)生提交預(yù)習(xí)筆記和思考問題，教師批閱以了解預(yù)習(xí)效果。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立探索，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)習(xí)慣。

信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)進(jìn)行資料共享和進(jìn)度監(jiān)控。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

導(dǎo)入新課：通過“金雞報(bào)曉”的故事引出課題，激發(fā)學(xué)生對(duì)傳感器和編程的興趣。

講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解光敏傳感器的工作原理和多任務(wù)編程的基本步驟。

組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生分組組裝光敏傳感器模塊，并編程控制金雞報(bào)曉裝置。

解答疑問：針對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，及時(shí)提供指導(dǎo)和解答。

學(xué)生活動(dòng)：

聽講并思考：學(xué)生認(rèn)真聽講，積極思考，理解老師講解的知識(shí)點(diǎn)。

參與課堂活動(dòng)：學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)，實(shí)際操作中掌握傳感器和編程技能。

提問與討論：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遇到問題時(shí)，主動(dòng)提問并與其他同學(xué)討論解決方案。

教學(xué)方法/手段/資源：

講授法：通過講解幫助學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)。

實(shí)踐活動(dòng)法：通過實(shí)驗(yàn)活動(dòng)提升學(xué)生的實(shí)踐操作能力。

合作學(xué)習(xí)法：通過小組合作培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

布置作業(yè)：布置設(shè)計(jì)更復(fù)雜的光控裝置的作業(yè)，如自動(dòng)澆水系統(tǒng)。

提供拓展資源：推薦相關(guān)的在線教程和編程平臺(tái)，供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：批改作業(yè)，提供反饋，鼓勵(lì)學(xué)生改進(jìn)和提升。

學(xué)生活動(dòng)：

完成作業(yè)：學(xué)生根據(jù)作業(yè)要求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)自己的光控裝置。

拓展學(xué)習(xí)：學(xué)生利用拓展資源進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，拓寬知識(shí)面。

反思總結(jié)：學(xué)生反思自己的設(shè)計(jì)過程，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提出改進(jìn)方案。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：鼓勵(lì)學(xué)生在課后自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

反思總結(jié)法：通過反思幫助學(xué)生鞏固學(xué)習(xí)成果，提升自我學(xué)習(xí)能力。學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.知識(shí)與技能的掌握

學(xué)生通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，對(duì)光敏傳感器的工作原理有了深入理解，能夠識(shí)別不同類型的光敏傳感器，并了解其在實(shí)際應(yīng)用中的重要性。同時(shí)，學(xué)生掌握了多任務(wù)編程的基本概念，學(xué)會(huì)了如何設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的控制程序，實(shí)現(xiàn)了光敏傳感器與控制裝置的聯(lián)動(dòng)。

2.實(shí)踐操作能力的提升

在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生親自組裝光敏傳感器模塊，編寫并調(diào)試程序，實(shí)現(xiàn)了金雞報(bào)曉裝置的自動(dòng)化控制。這一過程不僅提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，還培養(yǎng)了他們的解決問題的能力。學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)會(huì)了如何分析問題、設(shè)計(jì)解決方案，并逐步實(shí)現(xiàn)。

3.創(chuàng)新思維的開發(fā)

本節(jié)課的設(shè)計(jì)鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)意，將光敏傳感器應(yīng)用于不同的場(chǎng)景中。學(xué)生通過自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探索光敏傳感器在不同光照條件下的響應(yīng)，提出新的創(chuàng)意和改進(jìn)措施。這種創(chuàng)新思維的培養(yǎng)有助于學(xué)生形成良好的科學(xué)素養(yǎng)。

4.團(tuán)隊(duì)合作能力的加強(qiáng)

在小組實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要分工合作，共同完成任務(wù)。通過這個(gè)過程，學(xué)生學(xué)會(huì)了如何與他人溝通、協(xié)調(diào)，以及如何尊重他人的意見。團(tuán)隊(duì)合作能力的提升對(duì)于學(xué)生的未來(lái)發(fā)展具有重要意義。

5.自主學(xué)習(xí)能力的發(fā)展

課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)讓學(xué)生有機(jī)會(huì)自主探索相關(guān)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力。課堂上，教師引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)提問、積極參與討論，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣。課后拓展環(huán)節(jié)則鼓勵(lì)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，鞏固學(xué)習(xí)成果。

6.信息技術(shù)素養(yǎng)的提高

本節(jié)課涉及光敏傳感器、編程、控制裝置等多方面知識(shí)，有助于學(xué)生提升信息技術(shù)素養(yǎng)。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠更好地理解信息技術(shù)在生活中的應(yīng)用，為今后從事相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。

7.跨學(xué)科能力的培養(yǎng)

本節(jié)課將信息技術(shù)與其他學(xué)科（如物理、數(shù)學(xué)）相結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生的跨學(xué)科能力。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，需要運(yùn)用物理知識(shí)理解傳感器原理，運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)了學(xué)科知識(shí)的融合。

8.社會(huì)責(zé)任感與環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)

通過學(xué)習(xí)光敏傳感器在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用，學(xué)生認(rèn)識(shí)到信息技術(shù)在推動(dòng)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中的重要作用。這種認(rèn)識(shí)有助于培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感和環(huán)保意識(shí)。

9.學(xué)習(xí)興趣的提升

本節(jié)課通過有趣的項(xiàng)目和實(shí)踐活動(dòng)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生在體驗(yàn)成功和成就感的過程中，更加熱愛信息技術(shù)學(xué)習(xí)，為今后的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

10.終身學(xué)習(xí)觀念的樹立

通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生認(rèn)識(shí)到信息技術(shù)的發(fā)展日新月異，終身學(xué)習(xí)的重要性。這種觀念將促使學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)和工作中，不斷追求新知識(shí)，提升自身素質(zhì)。典型例題講解1.例題：編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，使用光敏傳感器檢測(cè)環(huán)境光強(qiáng)，當(dāng)光強(qiáng)低于設(shè)定閾值時(shí)，控制LED燈亮起。

答案：

```python

#假設(shè)使用Arduino平臺(tái)

light_threshold=300#設(shè)置光強(qiáng)閾值

light_sensor_pin=A0#光敏傳感器連接的模擬輸入引腳

led_pin=13#LED燈連接的數(shù)字輸出引腳

defsetup():

pinMode(led_pin,OUTPUT)

pinMode(light_sensor_pin,INPUT)

defloop():

sensor_value=analogRead(light_sensor_pin)

ifsensor_value<light_threshold:

digitalWrite(led_pin,HIGH)

else:

digitalWrite(led_pin,LOW)

delay(100)#每次檢測(cè)間隔100毫秒

```

2.例題：編寫一個(gè)程序，使用光敏傳感器控制一個(gè)電機(jī)，當(dāng)光線暗時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，光線亮?xí)r電機(jī)反轉(zhuǎn)。

答案：

```python

#假設(shè)使用Arduino平臺(tái)

light_threshold=500

light_sensor_pin=A0

motor_pin=9#電機(jī)控制引腳

defsetup():

pinMode(motor_pin,OUTPUT)

pinMode(light_sensor_pin,INPUT)

defloop():

sensor_value=analogRead(light_sensor_pin)

ifsensor_value<light_threshold:

digitalWrite(motor_pin,HIGH)#正轉(zhuǎn)

else:

digitalWrite(motor_pin,LOW)#停止

delay(100)

```

3.例題：編寫一個(gè)程序，使用光敏傳感器控制一組LED燈，當(dāng)光線暗時(shí)依次點(diǎn)亮，光線亮?xí)r依次熄滅。

答案：

```python

#假設(shè)使用Arduino平臺(tái)

light_threshold=400

light_sensor_pin=A0

led_pins=[2,3,4,5,6]#LED燈連接的引腳

defsetup():

forpininled_pins:

pinMode(pin,OUTPUT)

pinMode(light_sensor_pin,INPUT)

defloop():

sensor_value=analogRead(light_sensor_pin)

ifsensor_value<light_threshold:

forpininled_pins:

digitalWrite(pin,HIGH)

else:

forpininled_pins:

digitalWrite(pin,LOW)

delay(100)

```

4.例題：編寫一個(gè)程序，使用光敏傳感器控制一個(gè)繼電器，當(dāng)光線暗時(shí)打開一個(gè)電燈，光線亮?xí)r關(guān)閉電燈。

答案：

```python

#假設(shè)使用Arduino平臺(tái)

light_threshold=450

light_sensor_pin=A0

relay_pin=8#繼電器控制引腳

defsetup():

pinMode(relay_pin,OUTPUT)

pinMode(light_sensor_pin,INPUT)

defloop():

sensor_value=analogRead(light_sensor_pin)

ifsensor_value<light_threshold:

digitalWrite(relay_pin,HIGH)#打開電燈

else:

digitalWrite(relay_pin,LOW)#關(guān)閉電燈

delay(100)

```

5.例題：編寫一個(gè)程序，使用光敏傳感器控制一個(gè)蜂鳴器，當(dāng)光線暗時(shí)蜂鳴器發(fā)聲，光線亮?xí)r停止發(fā)聲。

答案：

```python

#假設(shè)使用Arduino平臺(tái)

light_threshold=350

light_sensor_pin=A0

buzzer_pin=7#蜂鳴器控制引腳

defsetup():

pinMode(buzzer_pin,OUTPUT)

pinMode(light_sensor_pin,INPUT)

defloop():

sensor_value=analogRead(light_sensor_pin)

ifsensor_value<light_threshold:

tone(buzzer_pin,1000)#發(fā)聲頻率1000Hz

else:

noTone(buzzer_pin)#停止發(fā)聲

delay(100)

```教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：

學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)是評(píng)價(jià)教學(xué)效果的重要指標(biāo)。本節(jié)課中，學(xué)生的課堂表現(xiàn)如下：

-積極參與課堂討論，對(duì)于提出的問題能夠積極思考并回答。

-在實(shí)驗(yàn)操作過程中，學(xué)生能夠按照要求正確連接電路，并獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

-在遇到問題時(shí)，學(xué)生能夠主動(dòng)尋求幫助，并嘗試通過小組合作解決問題。

2.小組討論成果展示：

小組討論是本節(jié)課的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過小組討論，學(xué)生的成果展示如下：

-學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出改進(jìn)光敏傳感器控制程序的方案。

-小組合作完成的項(xiàng)目展示中，學(xué)生能夠清晰地表達(dá)自己的想法，并展示項(xiàng)目的實(shí)際效果。

-學(xué)生在展示過程中，能夠互相學(xué)習(xí)，共同提高。

3.隨堂測(cè)試：

隨堂測(cè)試是檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)本節(jié)課知識(shí)點(diǎn)掌握情況的有效方式。測(cè)試結(jié)果如下：

-學(xué)生對(duì)光敏傳感器的工作原理和編程方法的理解較為準(zhǔn)確。

-大部分學(xué)生能夠根據(jù)題目要求，編寫出符合要求的控制程序。

-少數(shù)學(xué)生在處理復(fù)雜編程問題時(shí)，存在一定的困難。

4.學(xué)生自評(píng)與互評(píng)：

學(xué)生在本節(jié)課結(jié)束后，進(jìn)行了自評(píng)和互評(píng)，評(píng)價(jià)結(jié)果如下：

-學(xué)生能夠?qū)ψ约旱膶W(xué)習(xí)過程進(jìn)行