第十五课 智能红外遥控风扇教学设计　-2023-2024学年青岛版（2019）初中信息技术第四册

第十五课智能红外遥控风扇教学设计-2023—2024学年青岛版（2019）初中信息技术第四册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：智能红外遥控风扇教学设计

2.教学年级和班级：八年级2班

3.授课时间：2023年11月8日星期三第三节课

4.教学时数：1课时核心素养目标1.培养学生的信息意识，让学生认识到信息技术在生活中的广泛应用。

2.提升学生的计算思维，通过编程实践，让学生学会分析问题、设计解决方案。

3.增强学生的动手实践能力，通过实际操作，让学生体验编程的乐趣。

4.培养学生的创新精神和团队协作能力，在项目实践中，让学生学会与他人合作解决问题。教学难点与重点1.教学重点，

①理解红外遥控技术的基本原理，能够识别并解释红外遥控信号的工作方式。

②掌握使用编程语言编写简单的控制程序，实现对风扇的开关、风速调节等基本功能。

③熟悉硬件接口的使用，能够将编程与硬件设备（如红外发射器）连接，实现智能控制。

2.教学难点，

①红外遥控信号的接收与处理：学生需要理解如何捕捉和处理红外信号，并将其转换为控制命令。

②编程逻辑的复杂性：学生需要设计复杂的编程逻辑来处理不同的控制需求，如智能风速控制。

③硬件与软件的集成：学生需要将编程代码与硬件设备正确连接，确保程序能够顺利运行。

④问题解决能力的培养：在遇到程序运行错误或硬件故障时，学生需要具备较强的分析问题和解决问题的能力。教学资源-软硬件资源：智能红外遥控风扇、计算机、编程软件（如ArduinoIDE）、红外发射器模块、连接线、USB接口。

-课程平台：学校信息技术课程平台或在线教育平台。

-信息化资源：红外遥控技术原理视频教程、编程语言教程、相关案例库、在线编程工具。

-教学手段：多媒体教学设备（投影仪、电脑）、实物演示、小组合作学习、课堂讨论。教学流程1.导入新课

-详细内容：教师通过展示家用智能风扇的图片或视频，引导学生思考智能设备在日常生活中的应用。接着，教师提出问题：“如何让我们的风扇通过遥控器进行控制？”以此引出本节课的主题——智能红外遥控风扇。

2.新课讲授

-详细内容：

①用时5分钟：教师简要介绍红外遥控技术的基本原理，通过实物演示红外发射器的工作过程，让学生直观理解红外信号的传输方式。

②用时10分钟：教师讲解编程语言的基本语法，以Arduino编程为例，介绍如何编写控制风扇的程序，包括变量声明、函数调用等。

③用时10分钟：教师展示风扇控制程序的示例代码，分析代码的结构和功能，强调程序中的关键部分，如红外信号接收、控制指令发送等。

3.实践活动

-详细内容：

①用时10分钟：学生按照教师提供的程序示例，尝试编写控制风扇的基本程序，并在计算机上编译、运行。

②用时10分钟：学生将编写好的程序下载到Arduino板，连接红外发射器模块，实现风扇的遥控控制。

③用时15分钟：学生分组进行实践，尝试对程序进行修改和优化，如增加风速调节功能、实现定时关闭风扇等。

4.学生小组讨论

-3方面内容举例回答：

①如何优化程序结构，提高代码可读性？

-例如：使用函数封装重复代码，使用有意义的变量名，添加注释等。

②如何处理程序运行过程中出现的错误？

-例如：检查代码中的语法错误，检查硬件连接是否正确，使用调试工具等。

③如何在有限的时间内完成更多的功能？

-例如：使用条件语句实现逻辑判断，利用循环结构简化代码，学习并应用更高级的编程技巧等。

5.总结回顾

-内容：教师引导学生回顾本节课所学内容，强调红外遥控技术、编程语言、硬件集成等方面的知识点。接着，教师针对本节课的重难点进行具体分析和举例，如：

-红外遥控信号的处理：通过分析红外信号的特征，让学生理解如何捕捉和处理红外信号。

-编程逻辑的复杂性：通过展示风扇控制程序的示例，让学生了解如何设计复杂的编程逻辑。

-硬件与软件的集成：通过实际操作，让学生掌握如何将编程代码与硬件设备正确连接，确保程序能够顺利运行。拓展与延伸六、拓展与延伸

1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料

-《红外遥控技术原理与应用》：这本书详细介绍了红外遥控技术的基本原理、应用领域和发展趋势，适合学生深入了解红外遥控技术。

-《Arduino编程入门》：通过这本书，学生可以学习到Arduino编程的基础知识，包括编程环境搭建、基础语法、常用库函数等。

-《智能硬件开发实战》：这本书以实际案例为主，介绍了如何将编程与硬件设备相结合，实现智能控制，适合有一定编程基础的学生。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究

-学生可以尝试使用其他编程语言（如Python、C++）编写控制风扇的程序，比较不同编程语言的优缺点。

-探究如何利用红外遥控技术实现其他智能设备的控制，如电视、空调等。

-学习如何使用其他传感器（如温度传感器、湿度传感器）与风扇进行联动，实现更智能的环境控制。

-研究红外遥控技术在智能家居、智能交通等领域的应用，了解其发展前景。

-通过网络资源或图书馆查阅相关资料，了解红外遥控技术的最新研究成果和技术发展趋势。

-参与学校或社区组织的科技创新活动，将所学知识应用于实际项目中，提升自己的实践能力。板书设计①红外遥控技术原理

-红外线传输原理

-红外发射器与接收器

-信号调制与解调

②编程语言基础

-变量与数据类型

-控制结构（if、for、while）

-函数定义与调用

③硬件接口与连接

-Arduino板引脚功能

-红外发射器模块接口

-连接线与电路搭建

④程序示例

-程序结构

-控制指令发送

-信号接收与处理

⑤实践活动要点

-编写控制程序

-连接红外发射器模块

-实现风扇遥控控制

⑥小组讨论引导

-优化程序结构

-处理程序错误

-实现更多功能反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.实践导向的教学模式：在课程设计中，我注重将理论知识与实践操作相结合，让学生通过动手实践来加深对红外遥控技术和编程语言的理解。这种模式不仅提高了学生的学习兴趣，也增强了他们的动手能力和问题解决能力。

2.互动式教学方法的运用：我尝试在课堂上采用小组讨论、角色扮演等方式，鼓励学生积极参与课堂活动，提高他们的沟通能力和团队合作精神。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.学生编程基础参差不齐：部分学生在编程基础方面较弱，导致他们在编写程序时遇到困难，影响了课程的整体进度。

2.硬件操作环节时间控制不足：在硬件操作环节，由于学生操作不熟练，导致时间消耗较多，影响了后续课程的进行。

3.评价方式单一：目前主要依靠学生的课堂表现和作业完成情况来评价学生的学习效果，缺乏对学生在实践中创新能力的评价。

反思改进措施（三）

1.针对学生编程基础参差不齐的问题，我计划在课程开始前进行一次编程基础水平的摸底，根据学生的实际情况进行分层教学，为不同层次的学生提供相应的学习资源和支持。

2.为了更好地控制硬件操作环节的时间，我将在课前准备详细的操作步骤和视频教程，让学生在课前预习，课堂上进行实际操作时能够更加高效。

3.在评价方式上，我将引入项目制学习，让学生在完成实际项目的过程中展示自己的创新能力。同时，我也将设计多元化的评价标准，包括团队合作、问题解决、创新思维等方面，以全面评价学生的学习成果。通过这些改进措施，我相信能够更好地激发学生的学习兴趣，提高他们的学习效果。典型例题讲解1.例题：

编写一个Arduino程序，当检测到温度高于30摄氏度时，通过红外发射器控制风扇开启。

答案：

```cpp

#include<IRremote.h>

IRsendirsend;

voidsetup(){

//初始化红外发射器

irsend.begin();

}

voidloop(){

//假设tempSensor为温度传感器实例

inttemp=tempSensor.readTemperature();

if(temp>30){

//发送控制信号给风扇开启

irsend.sendSony(0xFFA25D,32);//假设这是控制风扇开启的IR码

}

delay(1000);//每隔1秒检查一次温度

}

```

2.例题：

编写一个Arduino程序，当检测到光线强度低于50勒克斯时，通过红外发射器控制灯光开启。

答案：

```cpp

#include<IRremote.h>

#include<LightSensor.h>

IRsendirsend;

LightSensorlightSensor;

voidsetup(){

irsend.begin();

lightSensor.begin();

}

voidloop(){

intlightIntensity=lightSensor.readLightIntensity();

if(lightIntensity<50){

irsend.sendSony(0xFF629D,32);//假设这是控制灯光开启的IR码

}

delay(1000);

}

```

3.例题：

编写一个Arduino程序，实现风扇的风速可调节功能，通过红外发射器发送不同的风速指令。

答案：

```cpp

#include<IRremote.h>

IRsendirsend;

voidsetup(){

irsend.begin();

}

voidloop(){

//假设用户通过红外遥控器发送了不同的风速指令

//这里用随机数模拟风速指令的接收

intspeedCommand=random(1,4);//1-3代表不同的风速

switch(speedCommand){

case1:

irsend.sendSony(0xFFE21D,32);//低风速指令

break;

case2:

irsend.sendSony(0xFF22DD,32);//中风速指令

break;

case3:

irsend.sendSony(0xFF02FD,32);//高风速指令

break;

}

delay(1000);

}

```

4.例题：

编写一个Arduino程序，实现定时关闭风扇的功能，当设定的时间到达后自动关闭风扇。

答案：

```cpp

#include<IRremote.h>

IRsendirsend;

unsignedlongpreviousMillis=0;

constlonginterval=60000;//1分钟

voidsetup(){

irsend.begin();

}

voidloop(){

unsignedlongcurrentMillis=millis();

if(currentMillis-previousMillis>=interval){

previousMillis=currentMillis;

irsend.sendSony(0xFFA857,32);//关闭风扇的IR码

}

}

```

5.例题：

编写一个Arduino程序，实现风扇的自动开关功能，当温度达到设定值时自动开启，低于设定值时自动关闭。

答案：

```cpp

#include<IRremote.h>

#include<tempSensor.h>//假设这是温度传感器的库

IRsendirsend;

tempSensortempSensor;

voidsetup(){

irsend.begin();

tempSensor.begin();

}

voidloop(){

inttemp=tempSensor.readTemperature();

if(temp>30){

irsend.sendSony(0xFFA25D,32);//开启风扇的IR码

}else{

irsend.sendSony(0xFFA857,32);//关闭风扇的IR码

}

delay(1000);

}

```教学评价与反馈1.课堂表现：

学生在课堂上的参与度较高，能够积极回答问题，提出自己的见解。在编程实践环节，大部分学生能够按照要求完成程序编写和硬件连接，显示出良好的动手能力。

2.小组讨论成果展示：

在小组讨论环节，学生能够就程序优化、错误处理等问题进行深入探讨，提出了一些创新性的解决方案。通过小组合作，学生的团队协作能力和沟通能力得到了提升。

3.随堂测试：

在课程结束后，进行了一次随堂测试，主要考察学生对红外遥控技术、编程语言和硬件接口的理解程度。测试结果显示，学生对基础知识掌握较好，但在程序设计和问题解决方面仍有待提高。

4.学生自评与互评：

学生在课程结束后进行自评和互评，评价自己的学习成果和不足之处。通过这种评价方式，学生能够更加客观地认识自己的学习情况，为今后的学习制定合理的目标。

5.教师评价与反馈：

针对课堂表现：

-针对编程基础较弱的学生，建议加强基础知识的学习，可以通过课后辅导或小组互助来提高他们的编程能力。

-对于编程基础较好的学生，鼓