第13課 忠誠衛(wèi)士-紅外傳感器和計數(shù)器的應用 教學設(shè)計　　-2023-2024學年粵教清華版初中信息技術(shù)九年級下冊

第13課忠誠衛(wèi)士——紅外傳感器和計數(shù)器的應用教學設(shè)計-2023—2024學年粵教清華版初中信息技術(shù)九年級下冊學校授課教師課時授課班級授課地點教具教學內(nèi)容本節(jié)課教學內(nèi)容選自2023—2024學年粵教清華版初中信息技術(shù)九年級下冊第13課“忠誠衛(wèi)士——紅外傳感器和計數(shù)器的應用”。主要內(nèi)容包括紅外傳感器的工作原理、計數(shù)器的功能及其在生活中的應用。通過學習，學生將了解紅外傳感器和計數(shù)器的基本知識，掌握其在實際生活中的應用，提高學生的實踐能力和創(chuàng)新思維。核心素養(yǎng)目標分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學生的信息技術(shù)應用能力、問題解決能力和創(chuàng)新思維能力。學生將通過實際操作學習紅外傳感器和計數(shù)器的應用，提高信息素養(yǎng)，學會運用信息技術(shù)解決實際問題。同時，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神和實踐探究能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識和探索精神，為未來學習打下堅實基礎(chǔ)。學習者分析1.學生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識：

學生在進入九年級之前，已經(jīng)學習了基本的計算機操作和編程基礎(chǔ)，對傳感器和計數(shù)器有一定的了解。他們可能已經(jīng)接觸過簡單的電路連接和電子元件，具備一定的邏輯思維和動手能力。

2.學生的學習興趣、能力和學習風格：

九年級學生對信息技術(shù)課程普遍保持較高的興趣，他們喜歡動手實踐，對新技術(shù)和新知識充滿好奇心。學生的學習能力較強，能夠快速掌握新技能。學習風格上，部分學生偏好通過實驗和操作來學習，而另一部分學生則更傾向于理論學習和獨立思考。

3.學生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

在學習紅外傳感器和計數(shù)器的應用時，學生可能會遇到以下困難和挑戰(zhàn)：一是理解傳感器的工作原理和計數(shù)器的邏輯關(guān)系；二是電路連接和編程過程中可能出現(xiàn)的錯誤；三是將理論知識應用到實際項目中的創(chuàng)新能力不足。此外，部分學生可能對電路知識缺乏直觀感受，難以將抽象概念與實際操作相結(jié)合。教學資源準備1.教材：確保每位學生都有本節(jié)課所需的教材或?qū)W習資料，包括粵教清華版初中信息技術(shù)九年級下冊第13課的教材內(nèi)容。

2.輔助材料：準備與教學內(nèi)容相關(guān)的圖片、圖表、視頻等多媒體資源，以幫助學生更好地理解紅外傳感器和計數(shù)器的原理和應用。

3.實驗器材：準備紅外傳感器、計數(shù)器、連接線、電路板等實驗器材，確保其完整性和安全性，以便學生進行實際操作。

4.教室布置：根據(jù)教學需要，布置教室環(huán)境，包括分組討論區(qū)、實驗操作臺，確保學生能夠舒適地進行學習和實驗。教學過程一、導入新課

（老師）同學們，大家好！今天我們來學習第13課“忠誠衛(wèi)士——紅外傳感器和計數(shù)器的應用”。在日常生活中，傳感器和計數(shù)器無處不在，它們是如何工作的呢？今天我們就一起來揭開這個神秘的面紗。

（學生）老師好！我們很期待學習這個內(nèi)容。

二、新課講授

1.紅外傳感器的工作原理

（老師）首先，我們來探討一下紅外傳感器的工作原理。紅外傳感器是一種利用紅外線進行檢測的裝置，它可以將紅外線信號轉(zhuǎn)換為電信號。那么，紅外線是如何產(chǎn)生和檢測的呢？

（學生）紅外線是由物體發(fā)射的一種電磁波，可以通過紅外傳感器來檢測。

（老師）很好，那么紅外傳感器是如何將紅外線轉(zhuǎn)換為電信號的？讓我們通過實驗來觀察一下。

（學生）通過實驗觀察，我們發(fā)現(xiàn)紅外傳感器內(nèi)部有一個紅外探測器，當紅外線照射到探測器上時，探測器會產(chǎn)生電信號。

2.計數(shù)器的功能及其應用

（老師）接下來，我們來學習計數(shù)器的功能及其應用。計數(shù)器是一種用來統(tǒng)計事件發(fā)生次數(shù)的電子設(shè)備。在生活中，計數(shù)器有著廣泛的應用，比如交通流量統(tǒng)計、商品計數(shù)等。

（學生）計數(shù)器可以統(tǒng)計事件發(fā)生的次數(shù)，很實用。

（老師）是的，那么計數(shù)器是如何實現(xiàn)計數(shù)的呢？讓我們一起探究。

（學生）計數(shù)器內(nèi)部有若干個觸發(fā)器，當輸入信號達到一定條件時，觸發(fā)器狀態(tài)發(fā)生改變，從而實現(xiàn)計數(shù)。

3.紅外傳感器和計數(shù)器的應用實例

（老師）現(xiàn)在，我們已經(jīng)了解了紅外傳感器和計數(shù)器的基本原理，接下來，讓我們來看一些實際應用案例。

（學生）好的，老師。

（老師）例如，在停車場，我們可以利用紅外傳感器和計數(shù)器來統(tǒng)計車輛進出次數(shù)；在工廠，可以利用計數(shù)器來統(tǒng)計產(chǎn)品產(chǎn)量等。

（學生）這些應用案例很貼近我們的生活，讓我們更加直觀地了解了紅外傳感器和計數(shù)器的實際作用。

4.電路連接與編程

（老師）在實際應用中，我們需要將紅外傳感器和計數(shù)器連接到電路板上，并進行編程控制。下面，我將為大家演示如何進行電路連接和編程。

（學生）請老師演示。

（老師）首先，我們將紅外傳感器和計數(shù)器按照電路圖連接到電路板上。然后，通過編程，我們可以控制計數(shù)器的計數(shù)速度和計數(shù)方式。

（學生）老師，我明白了，原來電路連接和編程是如此重要的一環(huán)。

三、課堂練習

（老師）現(xiàn)在，請大家跟隨我的步驟，嘗試自己動手連接電路并進行編程。

（學生）好的，老師。

（老師）在操作過程中，如果遇到問題，請及時舉手提問。

（學生）明白了，老師。

四、總結(jié)與拓展

（老師）同學們，通過本節(jié)課的學習，我們了解了紅外傳感器和計數(shù)器的工作原理及其在生活中的應用。接下來，請大家談?wù)勛约旱膶W習收獲。

（學生）我學會了紅外傳感器和計數(shù)器的原理，還了解了一些實際應用案例。

（老師）很好，大家不僅掌握了理論知識，還提高了動手實踐能力。在課后，希望大家能夠繼續(xù)探索更多關(guān)于傳感器和計數(shù)器的應用，將其運用到實際生活中。

（學生）謝謝老師，我們會努力的。

五、布置作業(yè)

（老師）同學們，今天的作業(yè)是：結(jié)合本節(jié)課所學內(nèi)容，設(shè)計一個利用紅外傳感器和計數(shù)器的實際應用項目，并嘗試進行電路連接和編程。

（學生）明白了，老師，我們會認真完成作業(yè)的。

（老師）好的，希望大家在完成作業(yè)的過程中，能夠充分發(fā)揮自己的創(chuàng)意和想象力，期待大家的作品。

（學生）謝謝老師，我們一定會努力的！教學資源拓展一、拓展資源

1.紅外傳感器原理圖集

為了讓學生更深入地理解紅外傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理，可以提供一些紅外傳感器原理圖集。這些圖集可以展示紅外傳感器的不同類型、工作原理以及如何將其集成到電路中。

2.計數(shù)器應用案例庫

收集并整理一些使用計數(shù)器的實際應用案例，如交通流量統(tǒng)計、生產(chǎn)過程監(jiān)控等，以幫助學生理解計數(shù)器在實際工程中的應用。

3.傳感器與微控制器結(jié)合教程

提供一些關(guān)于如何將傳感器與微控制器（如Arduino、RaspberryPi等）結(jié)合使用的教程，這些教程可以展示如何通過編程控制傳感器和計數(shù)器，實現(xiàn)更復雜的系統(tǒng)。

4.電路設(shè)計與仿真軟件

介紹一些電路設(shè)計與仿真軟件，如Multisim、LTspice等，這些軟件可以幫助學生進行電路設(shè)計和仿真，提前預測電路的性能。

5.傳感器技術(shù)發(fā)展動態(tài)

分享一些關(guān)于傳感器技術(shù)發(fā)展動態(tài)的資料，包括新型傳感器的研發(fā)、傳感器技術(shù)的應用領(lǐng)域拓展等，以拓寬學生的視野。

二、拓展建議

1.實踐項目設(shè)計

建議學生設(shè)計一個基于紅外傳感器和計數(shù)器的實際項目，如智能停車場管理系統(tǒng)、運動步數(shù)計數(shù)器等。通過實際操作，學生可以加深對傳感器和計數(shù)器應用的理解。

2.編程技能提升

鼓勵學生通過編寫程序來控制傳感器和計數(shù)器，提升編程技能?？梢試L試使用不同編程語言（如Python、C++等）來實現(xiàn)相同的控制功能，比較不同編程語言的特點。

3.小組合作學習

組織學生進行小組合作學習，每個小組負責一個傳感器或計數(shù)器的應用項目。通過小組討論和協(xié)作，學生可以共同解決問題，提高團隊協(xié)作能力。

4.傳感器與人工智能結(jié)合

探討傳感器技術(shù)與人工智能（AI）的結(jié)合，例如使用傳感器收集數(shù)據(jù)，然后通過機器學習算法進行分析和預測。學生可以嘗試設(shè)計一個簡單的AI模型，結(jié)合傳感器數(shù)據(jù)進行訓練。

5.創(chuàng)新思維培養(yǎng)

鼓勵學生發(fā)揮創(chuàng)新思維，思考如何將傳感器和計數(shù)器技術(shù)應用于未來生活。可以組織創(chuàng)意工作坊，讓學生提出新的應用想法，并進行可行性分析。

6.電路故障排除技巧

教授學生一些電路故障排除的技巧，如使用萬用表檢測電路元件、分析電路圖等。這些技巧對于學生將來進行電子產(chǎn)品的維護和改進非常有幫助。典型例題講解例題1：

設(shè)計一個簡單的交通流量監(jiān)控系統(tǒng)，使用紅外傳感器來檢測車輛通過路口的情況，并使用計數(shù)器來統(tǒng)計每小時的車輛總數(shù)。請繪制電路圖，并編寫相應的程序代碼。

解答：

電路圖設(shè)計：

-紅外傳感器放置在路口的地面，當車輛經(jīng)過時，傳感器輸出信號。

-計數(shù)器接入紅外傳感器的輸出信號，用于計數(shù)。

-微控制器（如Arduino）連接紅外傳感器和計數(shù)器，讀取計數(shù)器的數(shù)據(jù)。

程序代碼（假設(shè)使用Arduino）：

```cpp

//定義連接計數(shù)器的引腳

constintcounterPin=2;

//定義連接紅外傳感器的引腳

constintsensorPin=3;

voidsetup(){

pinMode(counterPin,INPUT_PULLUP);//設(shè)置計數(shù)器引腳為輸入，并啟用內(nèi)部上拉電阻

pinMode(sensorPin,INPUT);//設(shè)置紅外傳感器引腳為輸入

Serial.begin(9600);//開始串行通信

}

voidloop(){

intcounterValue=digitalRead(counterPin);//讀取計數(shù)器狀態(tài)

if(counterValue==HIGH){

delay(1000);//簡單的去抖動處理

counterValue=digitalRead(counterPin);//再次讀取計數(shù)器狀態(tài)

if(counterValue==HIGH){

Serial.println("Vehicledetected!");//輸出檢測到的車輛信息

//這里可以添加代碼來增加計數(shù)器的值

}

}

delay(1000);//每隔一秒鐘檢測一次

}

```

例題2：

編寫一個程序，使用計數(shù)器來統(tǒng)計在一定時間內(nèi)通過特定區(qū)域的車輛總數(shù)。假設(shè)車輛通過時，計數(shù)器的計數(shù)值增加。

解答：

程序代碼（假設(shè)使用Arduino）：

```cpp

//定義計數(shù)器計數(shù)值的變量

intcounterValue=0;

//定義開始和結(jié)束時間的變量

unsignedlongstartTime,endTime;

voidsetup(){

Serial.begin(9600);

startTime=millis();//獲取開始時間

}

voidloop(){

endTime=millis();//獲取結(jié)束時間

if(endTime-startTime>=3600000){//如果已經(jīng)過去了1小時

Serial.print("Totalvehiclesin1hour:");

Serial.println(counterValue);

startTime=endTime;//重置開始時間

counterValue=0;//重置計數(shù)值

}

}

```

例題3：

設(shè)計一個系統(tǒng)，當有行人通過紅外傳感器時，計數(shù)器會增加，同時LED燈亮起，顯示有行人通過。編寫相應的程序代碼。

解答：

程序代碼（假設(shè)使用Arduino）：

```cpp

//定義連接紅外傳感器的引腳

constintsensorPin=3;

//定義連接LED的引腳

constintledPin=13;

voidsetup(){

pinMode(sensorPin,INPUT);//設(shè)置紅外傳感器引腳為輸入

pinMode(ledPin,OUTPUT);//設(shè)置LED引腳為輸出

Serial.begin(9600);

}

voidloop(){

if(digitalRead(sensorPin)==HIGH){//如果紅外傳感器檢測到行人

digitalWrite(ledPin,HIGH);//打開LED燈

Serial.println("Persondetected!");

//這里可以添加代碼來增加計數(shù)器的值

}else{

digitalWrite(ledPin,LOW);//關(guān)閉LED燈

}

}

```

例題4：

編寫一個程序，當傳感器檢測到物體移動時，計數(shù)器會增加，并且通過串口輸出當前計數(shù)值。

解答：

程序代碼（假設(shè)使用Arduino）：

```cpp

//定義連接傳感器的引腳

constintsensorPin=3;

//定義連接計數(shù)器的引腳

constintcounterPin=2;

voidsetup(){

pinMode(sensorPin,INPUT);//設(shè)置傳感器引腳為輸入

pinMode(counterPin,OUTPUT);//設(shè)置計數(shù)器引腳為輸出

Serial.begin(9600);

digitalWrite(counterPin,LOW);//初始化計數(shù)器

}

voidloop(){

if(digitalRead(sensorPin)==HIGH){//如果傳感器檢測到物體移動

delay(1000);//簡單的去抖動處理

if(digitalRead(sensorPin)==HIGH){//再次確認物體移動

digitalWrite(counterPin,HIGH);//增加計數(shù)器的值

delay(1000);//確保計數(shù)器只增加一次

digitalWrite(counterPin,LOW);//重置計數(shù)器

Serial.print("Count:");

Serial.println(digitalRead(counterPin));//輸出當前計數(shù)值

}

}

}

```

例題5：

編寫一個程序，使用計數(shù)器來統(tǒng)計在一定時間內(nèi)通過特定區(qū)域的車輛總數(shù)，并顯示在LCD屏幕上。

解答：

程序代碼（假設(shè)使用Arduino與LCD屏幕連接）：

```cpp

//定義LCD屏幕的引腳

constintrs=12,en=11,d4=5,d5=4,d6=3,d7=2;

LiquidCrystallcd(rs,en,d4,d5,d6,d7);

//定義計數(shù)器計數(shù)值的變量

intcounterValue=0;

//定義開始和結(jié)束時間的變量

unsignedlongstartTime,endTime;

voidsetup(){

lcd.begin(16,2);//初始化LCD屏幕

Serial.begin(9600);

startTime=millis();//獲取開始時間

}

voidloop(){

endTime=millis();//獲取結(jié)束時間

if(endTime-startTime>=3600000){//如果已經(jīng)過去了1小時

lcd.clear();//清除LCD屏幕

lcd.print("Totalvehicles:");

lcd.print(counterValue);

startTime=endTime;//重置開始時間

counterValue=0;//重置計數(shù)值

}

}

```教學反思與總結(jié)同學們，今天的課就到這里了。讓我們一起來回顧一下這節(jié)課的內(nèi)容吧。

首先，我想說的是，今天的課堂氛圍非常好。大家都很積極地參與到課堂討論和實踐中來，這讓我感到非常欣慰。在講解紅外傳感器和計數(shù)器的應用時，我采用了實驗演示和編程實踐相結(jié)合的方式，希望能夠讓大家更加直觀地理解這些概念。

在教學過程中，我發(fā)現(xiàn)了一些值得反思的地方。比如，在講解傳感器的工作原理時，有些學生可能覺得比較抽象，不容易理解。為了解決這個問題，我嘗試了將抽象的概念與實際生活中的例子相結(jié)合，比如用交通流量監(jiān)控系統(tǒng)的例子來說明紅外傳感器的作用。這樣做之后，學生們似乎更容易接受了。

另外，我在課堂上也注意到了一些學生的互動和參與度。有些學生非?；钴S，能夠迅速理解并參與到課堂活動中來，而有些學生則相對較為內(nèi)向，不太愿意發(fā)言。為了提高所有學生的參與度，我決定在今后的教學中更多地鼓勵學生提問和發(fā)表自己的觀點，同時也嘗試設(shè)計一些小組合作的活動，讓每個學生都有機會參與到討論中來。

至于教學效果，我覺得整體上是不錯的。從學生的表現(xiàn)來看，他們對紅外傳感器和計數(shù)器的應用有了更深入的理解，很多同學都能夠獨立完成簡單的電路連接和編程任務(wù)。在情感態(tài)度方面，同學們對信息技術(shù)課程的學習興趣也有所提高，這讓我感到非常高興。

當然，也存在一些不足之處。比如，有些學生在電路連接和編程時遇到了困難，我在課堂上可能沒有給予足夠的個別指導。為了解決這個問題，我計劃在今后的教學中增加一些個別輔導的時間，幫助學生克服學習中的障礙。

此外，我還發(fā)現(xiàn)了一些潛在的問題。例如，部分學生對傳感器