六年级下学期信息技术仿真光控节能灯-星星点灯-体验光环板编程（教案）

六年级下学期信息技术仿真光控节能灯--星星点灯——体验光环板编程（教案）学校授课教师课时授课班级授课地点教具课程基本信息1.课程名称：六年级下学期信息技术——仿真光控节能灯--星星点灯——体验光环板编程

2.教学年级和班级：六年级（2）班

3.授课时间：2023年5月15日

4.教学时数：1课时核心素养目标分析本节课旨在培养学生的信息素养、创新思维及问题解决能力。通过学习仿真光控节能灯的编程，学生将掌握光环板的基本操作，提高信息技术的实际应用能力。同时，通过小组合作完成项目，培养学生的团队协作和沟通交流能力，激发学生的创新意识，培养他们解决实际问题的能力。教学难点与重点1.教学重点

-光环板的基本操作与编程：本节课的核心在于让学生掌握光环板的初始化、编程以及与仿真光控节能灯的连接。重点包括如何通过编程控制LED灯的亮灭、颜色变化等，例如使用MicroPython语言编写控制代码。

-仿真光控节能灯的原理：学生需要理解光控节能灯的工作原理，包括光敏传感器的应用和节能控制逻辑。通过实例讲解，如设计一个简单的光控灯电路，让学生明白光敏传感器如何根据光线强度调整灯的亮度。

2.教学难点

-光环板编程语言的掌握：对于初学者来说，MicroPython编程语言可能较为复杂，学生可能难以理解代码结构和逻辑。可以通过分步骤讲解代码块的功能，例如先介绍如何控制单个LED灯的亮灭，再逐步引入循环和条件语句，帮助学生逐步掌握。

-光控逻辑的实现：如何将光敏传感器的数据转换为控制LED灯的逻辑，是学生面临的另一个难点。可以通过设计互动实验，让学生亲自动手调整光敏传感器，观察数据变化，并编写相应的控制代码，从而理解光控逻辑的实现过程。例如，当环境光线低于一定阈值时，LED灯自动点亮。教学资源准备1.教材：提前为学生准备《信息技术》课本中关于光环板编程的相关章节，确保每位学生都能查阅到。

2.辅助材料：收集与光环板编程相关的教学视频、PPT演示文稿，以及在线编程平台的使用说明。

3.实验器材：准备充足的光环板、连接线、电脑等硬件设备，并确保所有设备的正常运作。

4.教室布置：将教室分为实验操作区和讨论区，确保学生能在舒适的环境中学习和操作。教学实施过程1.课前自主探索

-教师活动：

发布预习任务：通过班级微信群，发布预习资料，包括光环板编程的基础知识PPT和操作视频，要求学生了解光环板的基本功能。

设计预习问题：设计问题如“光环板如何控制LED灯的亮度？”引导学生思考编程控制逻辑。

监控预习进度：通过在线平台收集学生的预习笔记，监控预习效果。

-学生活动：

自主阅读预习资料：学生观看视频，阅读PPT，理解光环板编程的基本概念。

思考预习问题：学生根据问题思考编程逻辑，尝试理解如何通过编程控制LED灯。

提交预习成果：学生将预习笔记和思考的问题提交至在线平台。

-教学方法/手段/资源：

自主学习法：鼓励学生自主探索编程逻辑。

信息技术手段：利用微信群和在线平台进行资源分享和进度监控。

-作用与目的：

帮助学生初步了解光环板编程，为课堂学习打下基础。

2.课中强化技能

-教师活动：

导入新课：通过展示节能灯的实际应用，引出光环板编程课题。

讲解知识点：详细讲解光环板编程的语法和逻辑，通过示例代码展示如何控制LED灯。

组织课堂活动：设计小组编程挑战，让学生合作完成一个简单的光控节能灯程序。

解答疑问：针对学生在编程过程中遇到的问题，提供及时的帮助和指导。

-学生活动：

听讲并思考：学生认真听讲，理解编程逻辑。

参与课堂活动：学生分组进行编程实践，实际操作光环板。

提问与讨论：学生在实践中遇到问题时，向教师提问并参与小组讨论。

-教学方法/手段/资源：

讲授法：讲解编程语法和逻辑。

实践活动法：通过编程实践，加深对知识点的理解。

合作学习法：小组合作，培养学生的团队合作能力。

-作用与目的：

帮助学生掌握光环板编程的技能，通过实践加深对知识点的理解。

3.课后拓展应用

-教师活动：

布置作业：布置编写一个完整的光控节能灯程序的任务，要求学生结合课堂所学知识。

提供拓展资源：提供相关的编程网站和书籍，供学生进一步学习。

反馈作业情况：批改作业，给出具体反馈，指导学生改进。

-学生活动：

完成作业：学生根据课堂学习，独立完成光控节能灯程序的编写。

拓展学习：利用提供的资源，深入学习编程知识。

反思总结：学生对自己的编程过程进行反思，总结学习经验。

-教学方法/手段/资源：

自主学习法：鼓励学生独立完成作业和拓展学习。

反思总结法：引导学生总结学习过程，提升自我学习能力。

-作用与目的：

巩固课堂所学，拓展学生的编程知识，提高问题解决能力。知识点梳理1.光控节能灯的原理

-光控节能灯的定义：光控节能灯是一种通过光敏传感器检测光线强度，自动控制开关或亮度的灯具。

-光敏传感器的工作原理：光敏传感器是一种能够将光信号转换为电信号的装置，常见的有光敏电阻、光敏二极管等。

-节能控制逻辑：当环境光线低于设定阈值时，灯自动点亮；当环境光线高于设定阈值时，灯自动熄灭。

2.光环板的基本操作与编程

-光环板概述：光环板是一种可编程的开源硬件平台，具有多个LED灯和可编程微控制器。

-光环板的硬件组成：包括微控制器、LED灯、传感器接口等。

-光环板的编程环境：使用MicroPython编程语言，通过在线编程平台或本地IDE进行编程。

-基本编程指令：了解MicroPython中的基本语法，如变量定义、循环、条件判断等。

-控制LED灯的亮灭：通过编程控制LED灯的亮灭，例如使用`led.on()`和`led.off()`函数。

-控制LED灯的颜色和亮度：通过编程调整LED灯的颜色和亮度，例如使用`led.color()`和`led.brightness()`函数。

3.光控节能灯的编程实践

-读取光敏传感器数据：使用MicroPython的`adc.read()`函数读取光敏传感器的模拟值。

-判断光线强度：通过比较读取到的光敏传感器数据与设定的阈值，判断光线强度。

-控制LED灯：根据光线强度的判断结果，使用相应的编程指令控制LED灯的亮灭、颜色和亮度。

4.编程逻辑与算法

-循环结构：使用`for`循环和`while`循环实现程序的重复执行。

-条件判断结构：使用`if-else`语句实现程序的条件分支。

-函数定义与调用：了解函数的定义和调用方法，通过函数实现代码的模块化。

-算法设计：根据光控节能灯的需求，设计相应的算法，如阈值判断、LED灯控制等。

5.实验与调试

-实验步骤：按照实验指导书进行实验，连接光环板、光敏传感器等硬件设备。

-调试方法：通过观察LED灯的反应，检查程序的正确性，根据需要进行调试和优化。

-实验注意事项：注意安全操作，避免短路等危险情况的发生。

6.团队合作与交流

-团队合作：在实验和编程过程中，鼓励学生进行团队合作，共同解决问题。

-交流分享：组织学生进行成果展示和交流，分享编程经验和心得体会。

-反馈与改进：根据同学和老师的反馈，对程序进行优化和改进。典型例题讲解例题1：编写一个MicroPython程序，使得当光敏传感器的值低于300时，LED灯点亮；高于300时，LED灯熄灭。

答案：

```python

frommachineimportPin,ADC

importtime

#初始化光敏传感器和LED灯

photo_sensor=ADC(0)

led=Pin(2,Pin.OUT)

whileTrue:

#读取光敏传感器的值

photo_value=photo_sensor.read()

#根据光敏传感器的值控制LED灯

ifphoto_value<300:

led.value(1)#LED灯点亮

else:

led.value(0)#LED灯熄灭

time.sleep(0.5)#每隔0.5秒检测一次

```

例题2：编写一个MicroPython程序，使得LED灯的颜色随着光敏传感器值的变化而变化，当光敏传感器的值低时显示红色，中等时显示绿色，高时显示蓝色。

答案：

```python

frommachineimportPin,ADC

importtime

#初始化光敏传感器和LED灯

photo_sensor=ADC(0)

led=Pin(2,Pin.OUT)

whileTrue:

#读取光敏传感器的值

photo_value=photo_sensor.read()

#根据光敏传感器的值改变LED灯颜色

ifphoto_value<256:

led.value(0x01)#红色

elifphoto_value<512:

led.value(0x02)#绿色

else:

led.value(0x03)#蓝色

time.sleep(0.5)#每隔0.5秒检测一次

```

例题3：编写一个MicroPython程序，使用一个按钮控制LED灯的开关。当按钮按下时，LED灯点亮；当按钮释放时，LED灯熄灭。

答案：

```python

frommachineimportPin

importtime

#初始化按钮和LED灯

button=Pin(0,Pin.IN,Pin.PULL_UP)

led=Pin(2,Pin.OUT)

whileTrue:

#检测按钮状态

ifbutton.value()==0:

led.value(1)#LED灯点亮

else:

led.value(0)#LED灯熄灭

time.sleep(0.1)#每隔0.1秒检测一次

```

例题4：编写一个MicroPython程序，实现一个简单的光控节能灯功能。当环境光线弱时（光敏传感器值小于某个阈值），LED灯自动点亮；当环境光线强时，LED灯自动熄灭。

答案：

```python

frommachineimportPin,ADC

importtime

#初始化光敏传感器和LED灯

photo_sensor=ADC(0)

led=Pin(2,Pin.OUT)

THRESHOLD=300#光线阈值

whileTrue:

#读取光敏传感器的值

photo_value=photo_sensor.read()

#根据光敏传感器的值控制LED灯

ifphoto_value<THRESHOLD:

led.value(1)#LED灯点亮

else:

led.value(0)#LED灯熄灭

time.sleep(0.5)#每隔0.5秒检测一次

```

例题5：编写一个MicroPython程序，使用两个按钮控制LED灯的亮度。一个按钮增加亮度，另一个按钮减少亮度。亮度分为10级，初始亮度为5级。

答案：

```python

frommachineimportPin

importtime

#初始化按钮和LED灯

increase_button=Pin(0,Pin.IN,Pin.PULL_UP)

decrease_button=Pin(1,Pin.IN,Pin.PULL_UP)

led=Pin(2,Pin.OUT)

brightness=5#初始亮度级别

whileTrue:

#检测增加亮度按钮

ifincrease_button.value()==0andbrightness<10:

brightness+=1

time.sleep(0.2)#防抖动

#检测减少亮度按钮

ifdecrease_button.value()==0andbrightness>0:

brightness-=1

time.sleep(0.2)#防抖动

#设置LED灯亮度

led.value(brightness*0x10)#假设亮度级别与PWM占空比成正比

time.sleep(0.1)#每隔0.1秒检测一次

```板书设计1.光控节能灯的原理

-①光控节能灯定义：通过光敏传感器自动控制开关或亮度的灯具。

-②光敏传感器：将光信号转换为电信号。

-③节能控制逻辑：光线低于阈值，灯点亮；高于阈值，灯熄灭。

2.光环板的基本操作与编程

-①光环板概述：可编程的开源硬件平台。

-②硬件组成：微控制器、LED灯、传感器接口等。

-③编程环境：MicroPython，在线编程平台或本地IDE。

-④基本编程指令：变量定义、循环、条件判断等。

-⑤控制LED灯：`led.on()`,`led.off()`,`led.color()`,`led.brightness()`.

3.光控节能灯的编程实践

-①读取光敏传感器数据：`photo_sensor.read()`.

-②判断光线强度：比较