第2單元第6課 奔向光明-亮度傳感器的應(yīng)用和條件控制-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2單元第6課《奔向光明--亮度傳感器的應(yīng)用和條件控制-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)主備人備課成員教材分析第2單元第6課《奔向光明--亮度傳感器的應(yīng)用和條件控制》選自清華大學(xué)版初中信息技術(shù)九年級(jí)下冊(cè)。本節(jié)課圍繞亮度傳感器展開(kāi)，旨在讓學(xué)生了解亮度傳感器的工作原理及其在生活中的應(yīng)用，通過(guò)條件控制實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備的功能。教學(xué)內(nèi)容與課本緊密相連，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，符合教學(xué)實(shí)際。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的信息意識(shí)，理解信息技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。

2.增強(qiáng)學(xué)生的計(jì)算思維，學(xué)會(huì)通過(guò)編程控制傳感器實(shí)現(xiàn)功能。

3.提升學(xué)生的問(wèn)題解決能力，通過(guò)分析亮度傳感器的應(yīng)用場(chǎng)景，解決實(shí)際問(wèn)題。

4.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)創(chuàng)意應(yīng)用，提高創(chuàng)新能力。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

①理解亮度傳感器的工作原理及其在電路中的連接方式。

②掌握基于亮度傳感器的基本編程方法，實(shí)現(xiàn)條件控制的邏輯判斷。

③能夠設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的亮度感應(yīng)控制電路，如自動(dòng)燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

2.教學(xué)難點(diǎn)

①理解亮度傳感器的靈敏度調(diào)節(jié)和響應(yīng)時(shí)間對(duì)電路的影響。

②掌握復(fù)雜條件控制邏輯的編寫(xiě)，如多條件組合判斷。

③將亮度傳感器的應(yīng)用與實(shí)際生活場(chǎng)景相結(jié)合，設(shè)計(jì)具有實(shí)用性和創(chuàng)新性的解決方案。學(xué)具準(zhǔn)備Xxx課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)資源-軟硬件資源：亮度傳感器模塊、Arduino或RaspberryPi控制器、連接線、面包板、LED燈。

-課程平臺(tái)：在線編程平臺(tái)（如Scratch、Python編程環(huán)境）。

-信息化資源：亮度傳感器工作原理動(dòng)畫(huà)演示、相關(guān)應(yīng)用案例視頻。

-教學(xué)手段：實(shí)物演示、分組實(shí)驗(yàn)、課堂討論。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)一、導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）

1.情境創(chuàng)設(shè)：展示一個(gè)典型的家居場(chǎng)景，家中燈光自動(dòng)隨著外界光線變化而調(diào)整。

2.提出問(wèn)題：為什么家中的燈光可以自動(dòng)調(diào)整？這背后是什么技術(shù)？

3.學(xué)生思考：引導(dǎo)學(xué)生思考與光線傳感器相關(guān)的技術(shù)及其應(yīng)用。

二、講授新課（20分鐘）

1.亮度傳感器的工作原理（5分鐘）

-解釋亮度傳感器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。

-展示亮度傳感器的圖形符號(hào)和基本參數(shù)。

-通過(guò)動(dòng)畫(huà)或?qū)嵨镅菔?，讓學(xué)生直觀理解亮度傳感器的工作過(guò)程。

2.亮度傳感器的應(yīng)用和條件控制（10分鐘）

-講解亮度傳感器在電路中的應(yīng)用，如連接方式、信號(hào)處理。

-通過(guò)實(shí)際案例，介紹亮度傳感器在不同場(chǎng)景下的應(yīng)用。

-介紹條件控制的概念，講解如何通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)亮度傳感器的條件控制。

3.實(shí)踐操作演示（5分鐘）

-展示如何使用Arduino或RaspberryPi控制器連接亮度傳感器。

-編寫(xiě)并演示一個(gè)簡(jiǎn)單的亮度控制程序，讓學(xué)生直觀感受編程實(shí)現(xiàn)的功能。

三、鞏固練習(xí)（15分鐘）

1.編程練習(xí)（10分鐘）

-學(xué)生分組，每人或每組編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的亮度控制程序。

-提供代碼示例，幫助學(xué)生理解和修改代碼。

-教師巡回指導(dǎo)，解答學(xué)生疑問(wèn)。

2.案例分析（5分鐘）

-分析亮度傳感器在不同應(yīng)用場(chǎng)景中的優(yōu)缺點(diǎn)。

-引導(dǎo)學(xué)生思考如何優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提高系統(tǒng)性能。

四、課堂提問(wèn)與討論（10分鐘）

1.課堂提問(wèn)（5分鐘）

-提出與亮度傳感器應(yīng)用相關(guān)的問(wèn)題，如“如何調(diào)整傳感器的靈敏度？”

-鼓勵(lì)學(xué)生積極回答，并對(duì)回答進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。

2.小組討論（5分鐘）

-將學(xué)生分成小組，討論如何設(shè)計(jì)一個(gè)智能照明系統(tǒng)。

-小組內(nèi)分工合作，每組提出自己的設(shè)計(jì)方案。

五、總結(jié)與拓展（5分鐘）

1.總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)亮度傳感器的應(yīng)用和條件控制。

2.拓展思考：鼓勵(lì)學(xué)生在生活中尋找類(lèi)似的應(yīng)用場(chǎng)景，并嘗試設(shè)計(jì)相應(yīng)的解決方案。

教學(xué)時(shí)長(zhǎng)總計(jì)：45分鐘。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)掌握：通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠理解亮度傳感器的工作原理，掌握其在電路中的連接方式和基本參數(shù)。他們能夠識(shí)別亮度傳感器的圖形符號(hào)，并了解其靈敏度調(diào)節(jié)和響應(yīng)時(shí)間對(duì)電路的影響。

2.技能提升：學(xué)生在實(shí)際操作中學(xué)會(huì)了如何使用Arduino或RaspberryPi控制器連接亮度傳感器，并能夠編寫(xiě)簡(jiǎn)單的編程代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)亮度傳感器的條件控制。這種技能的掌握為他們?cè)谖磥?lái)的學(xué)習(xí)和生活中應(yīng)用類(lèi)似技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

3.創(chuàng)新思維：在課程設(shè)計(jì)和案例分析環(huán)節(jié)，學(xué)生需要運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)設(shè)計(jì)智能照明系統(tǒng)，這激發(fā)了他們的創(chuàng)新思維。通過(guò)小組討論和合作，學(xué)生能夠提出不同的設(shè)計(jì)方案，并學(xué)會(huì)從多個(gè)角度思考問(wèn)題。

4.解決問(wèn)題能力：在遇到編程難題時(shí)，學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)和同伴互助，學(xué)會(huì)了如何分析問(wèn)題、尋找解決方案。這種能力的提升有助于他們?cè)谟龅綄?shí)際問(wèn)題時(shí)能夠迅速找到解決問(wèn)題的方法。

5.信息意識(shí)：學(xué)生通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，對(duì)信息技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用有了更深入的認(rèn)識(shí)。他們能夠意識(shí)到信息技術(shù)在改善生活品質(zhì)和提高工作效率方面的作用，從而增強(qiáng)了信息意識(shí)。

6.團(tuán)隊(duì)合作：在小組討論和實(shí)踐中，學(xué)生學(xué)會(huì)了如何與他人合作，共同完成任務(wù)。這種團(tuán)隊(duì)合作能力的培養(yǎng)對(duì)于他們?cè)谖磥?lái)的學(xué)習(xí)和工作中都是非常重要的。

7.實(shí)踐操作能力：通過(guò)實(shí)際操作亮度傳感器，學(xué)生鍛煉了自己的動(dòng)手能力。他們能夠熟練地使用電路連接工具，進(jìn)行電路搭建和調(diào)試，這有助于他們?cè)谖磥?lái)的學(xué)習(xí)和生活中更好地應(yīng)對(duì)實(shí)際問(wèn)題。

8.情感態(tài)度：學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中體驗(yàn)到了成功的喜悅和挑戰(zhàn)的樂(lè)趣，這有助于培養(yǎng)他們的積極情感態(tài)度。他們能夠更加自信地面對(duì)學(xué)習(xí)中的困難和挑戰(zhàn)。典型例題講解1.例題：

設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的亮度感應(yīng)燈控制電路，當(dāng)環(huán)境光線低于設(shè)定閾值時(shí)，LED燈自動(dòng)點(diǎn)亮；當(dāng)光線高于設(shè)定閾值時(shí)，LED燈熄滅。

解答：

-連接亮度傳感器到Arduino的A0模擬輸入端。

-將LED燈的正極連接到Arduino的數(shù)字輸出端口（例如D13），負(fù)極通過(guò)限流電阻連接到地。

-編寫(xiě)程序如下：

```cpp

constintsensorPin=A0;//亮度傳感器連接到A0

constintledPin=13;//LED燈連接到D13

intthreshold=512;//設(shè)定閾值

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);

pinMode(sensorPin,INPUT);

}

voidloop(){

intsensorValue=analogRead(sensorPin);

if(sensorValue<threshold){

digitalWrite(ledPin,HIGH);//光線暗，LED點(diǎn)亮

}else{

digitalWrite(ledPin,LOW);//光線亮，LED熄滅

}

}

```

2.例題：

編寫(xiě)一個(gè)程序，使用亮度傳感器控制一組LED燈，當(dāng)環(huán)境光線低于設(shè)定閾值時(shí)，LED燈依次點(diǎn)亮；當(dāng)光線高于設(shè)定閾值時(shí)，LED燈依次熄滅。

解答：

-假設(shè)有5個(gè)LED燈連接到Arduino的D2到D6端口。

-程序如下：

```cpp

constintsensorPin=A0;//亮度傳感器連接到A0

constintledPins[]={2,3,4,5,6};//LED燈連接到D2到D6

intthreshold=512;//設(shè)定閾值

voidsetup(){

for(inti=0;i<5;i++){

pinMode(ledPins[i],OUTPUT);

}

pinMode(sensorPin,INPUT);

}

voidloop(){

intsensorValue=analogRead(sensorPin);

if(sensorValue<threshold){

for(inti=0;i<5;i++){

digitalWrite(ledPins[i],HIGH);

}

}else{

for(inti=0;i<5;i++){

digitalWrite(ledPins[i],LOW);

}

}

}

```

3.例題：

設(shè)計(jì)一個(gè)亮度感應(yīng)燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過(guò)滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)亮度傳感器的閾值，從而改變LED燈的亮度。

解答：

-將滑動(dòng)變阻器的一端連接到Arduino的5V，另一端連接到A0模擬輸入端。

-將LED燈的正極連接到Arduino的PWM輸出端口（例如D9），負(fù)極連接到地。

-程序如下：

```cpp

constintsensorPin=A0;//亮度傳感器連接到A0

constintledPin=9;//LED燈連接到D9

intsensorValue=0;

intoutputValue=0;

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);

pinMode(sensorPin,INPUT);

}

voidloop(){

sensorValue=analogRead(sensorPin);

outputValue=map(sensorValue,0,1023,0,255);

analogWrite(ledPin,outputValue);

}

```

4.例題：

編寫(xiě)一個(gè)程序，使用亮度傳感器控制一個(gè)風(fēng)扇，當(dāng)環(huán)境光線低于設(shè)定閾值時(shí)，風(fēng)扇開(kāi)啟；當(dāng)光線高于設(shè)定閾值時(shí)，風(fēng)扇關(guān)閉。

解答：

-將風(fēng)扇的電源線連接到Arduino的數(shù)字輸出端口（例如D8）。

-程序如下：

```cpp

constintsensorPin=A0;//亮度傳感器連接到A0

constintfanPin=8;//風(fēng)扇連接到D8

intthreshold=512;//設(shè)定閾值

voidsetup(){

pinMode(fanPin,OUTPUT);

pinMode(sensorPin,INPUT);

}

voidloop(){

intsensorValue=analogRead(sensorPin);

if(sensorValue<threshold){

digitalWrite(fanPin,HIGH);//光線暗，風(fēng)扇開(kāi)啟

}else{

digitalWrite(fanPin,LOW);//光線亮，風(fēng)扇關(guān)閉

}

}

```

5.例題：

設(shè)計(jì)一個(gè)亮度感應(yīng)燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當(dāng)環(huán)境光線低于設(shè)定閾值時(shí)，LED燈亮度逐漸增加；當(dāng)光線高于設(shè)定閾值時(shí)，LED燈亮度逐漸減少。

解答：

-使用PWM輸出控制LED燈的亮度。

-程序如下：

```cpp

constintsensorPin=A0;//亮度傳感器連接到A0

constintledPin=9;//LED燈連接到D9

intsensorValue=0;

intoutputValue=0;

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);

pinMode(sensorPin,INPUT);

}

voidloop(){

sensorValue=analogRead(sensorPin);

outputValue=map(sensorValue,0,1023,255,0);

analogWrite(ledPin,outputValue);

}

```板書(shū)設(shè)計(jì)1.知識(shí)點(diǎn)

①亮度傳感器的工作原理

②亮度傳感器的連接方式

③亮度傳感器在電路中的信號(hào)處理

④Arduino與亮度傳感器的接口

2.關(guān)鍵詞

①光敏電阻

②電壓輸出

③數(shù)字輸出

④模擬輸出

⑤PWM

3.句子

①亮度傳感器通過(guò)光敏電阻感知環(huán)境光線強(qiáng)度。

②電壓輸出型傳感器輸出電壓值與光線強(qiáng)度成正比。

③數(shù)字輸出型傳感器輸出高電平或低電平信號(hào)。

④模擬輸出型傳感器輸出模擬電壓信號(hào)，可用于PWM控制。

⑤通過(guò)Arduino的PWM端口可以調(diào)節(jié)LED燈的亮度。課堂1.課堂評(píng)價(jià)

1.1提問(wèn)評(píng)價(jià)

-通過(guò)提問(wèn)的方式，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)亮度傳感器工作原理、連接方式及編程控制的理解程度。

-針對(duì)亮度傳感器在實(shí)際應(yīng)用中的問(wèn)題，提問(wèn)學(xué)生如何設(shè)計(jì)電路，如何編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)特定的功能。

-通過(guò)學(xué)生的回答，了解他們對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和內(nèi)容。

1.2觀察評(píng)價(jià)

-觀察學(xué)生在實(shí)踐操作中的表現(xiàn)，如連接電路、編寫(xiě)程序、調(diào)試等環(huán)節(jié)的熟練程度。

-注意學(xué)生在小組討論中的互動(dòng)情況，觀察他們是否能夠有效溝通、分工合作。

-通過(guò)觀察，評(píng)估學(xué)生的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。

1.3測(cè)試評(píng)價(jià)

-設(shè)計(jì)一些針對(duì)性的測(cè)試題，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)亮度傳感器相關(guān)知識(shí)的掌握情況。

-測(cè)試題包括選擇題、填空題和編程題，涵蓋亮度傳感器的原理、連接、編程和應(yīng)用等方面。

-通過(guò)測(cè)試，了解學(xué)生的整體學(xué)習(xí)效果，為后續(xù)教學(xué)提供參考。

2.作業(yè)評(píng)價(jià)

2.1作業(yè)內(nèi)容

-布置一些與亮度傳感器應(yīng)用相關(guān)的作業(yè)，如設(shè)計(jì)一個(gè)基于亮度傳感器的智能控制系統(tǒng)。

-作業(yè)要求學(xué)生獨(dú)立完成，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)提交。

2.2作業(yè)批改

-對(duì)學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行認(rèn)真批改，關(guān)注學(xué)生的設(shè)計(jì)思路、電路連接、編程邏輯等方面。

-對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤進(jìn)行指正，給出改進(jìn)建議。

2.3作業(yè)反饋

-及時(shí)向?qū)W生反饋?zhàn)鳂I(yè)評(píng)價(jià)結(jié)果，鼓勵(lì)學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力。

-針對(duì)學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)和不足，進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)，幫助他們提高學(xué)習(xí)效果。

2.4作業(yè)展示

-在課堂上展示學(xué)生的優(yōu)秀作業(yè)，分享他們的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法。

-通過(guò)展示，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)同學(xué)之間的交流與合作。教學(xué)反思這節(jié)課下來(lái)，我感到既有成就感也有不少需要改進(jìn)的