第4单元第17课《自动跟踪-红外传感器和碰撞传感器的综合应用》教学设计 2023-2024学年清华大学版（2012）初中信息技术九年级下册

第4单元第17课《自动跟踪--红外传感器和碰撞传感器的综合应用》教学设计2023—2024学年清华大学版（2012）初中信息技术九年级下册课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教材分析第4单元第17课《自动跟踪--红外传感器和碰撞传感器的综合应用》教学设计2023—2024学年清华大学版（2012）初中信息技术九年级下册。本节课结合课本内容，通过实际操作，引导学生学习红外传感器和碰撞传感器的应用，掌握基本编程方法，培养学生动手实践和创新能力。二、核心素养目标培养学生信息意识，通过红外传感器和碰撞传感器的应用，理解信息获取与处理的重要性。提升计算思维，通过编程实现自动跟踪功能，发展逻辑推理和问题解决能力。增强数字化学习与创新，鼓励学生在实践中探索新的应用方式，提高技术伦理和社会责任意识。三、学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：学生在之前的学习中已熟悉基本编程语言和逻辑结构，了解传感器的基本概念，对编程环境有一定的操作经验。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：学生对信息技术学科充满好奇心，具备一定的动手操作能力，学习风格以实践操作和问题解决为主，但对理论知识的深入理解可能存在一定困难。

3.学生可能遇到的困难和挑战：学生在编程时可能对传感器编程接口不熟悉，导致无法正确读取传感器数据；在编写程序时可能面临逻辑错误，影响程序执行；此外，部分学生可能对编程语言的语法规则掌握不牢固，影响编程效率。四、教学方法与策略1.采用讲授与实验结合的教学方法，讲解传感器原理和编程技巧，确保学生理解基础概念。

2.设计小组项目导向学习活动，让学生通过实际搭建自动跟踪系统，提高动手能力和问题解决能力。

3.利用编程软件和实物传感器，通过角色扮演和游戏化的教学活动，激发学生的学习兴趣，促进学生互动和合作。五、教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料（如PPT、视频、文档等），明确预习目标和要求。设计预习问题：围绕红外传感器和碰撞传感器的应用，设计一系列具有启发性和探究性的问题，引导学生自主思考。监控预习进度：利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。

学生活动：

自主阅读预习资料：按照预习要求，自主阅读预习资料，理解传感器的基本原理和编程接口。思考预习问题：针对预习问题，进行独立思考，记录自己的理解和疑问。提交预习成果：将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：引导学生自主思考，培养自主学习能力。信息技术手段：利用在线平台、微信群等，实现预习资源的共享和监控。

作用与目的：

帮助学生提前了解传感器应用的相关知识，为课堂学习做好准备。培养学生的自主学习能力和独立思考能力。

2.课中强化技能

教师活动：

导入新课：通过实际应用案例，如自动门或机器人避障，引出红外传感器和碰撞传感器的应用，激发学生的学习兴趣。讲解知识点：详细讲解传感器的工作原理和编程接口，结合实例帮助学生理解。组织课堂活动：设计小组讨论，让学生分析传感器在自动跟踪系统中的应用场景，并分组进行编程实践。

学生活动：

听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。参与课堂活动：积极参与小组讨论，共同分析问题，并尝试编程实现自动跟踪功能。提问与讨论：针对不懂的问题或新的想法，勇敢提问并参与讨论。

教学方法/手段/资源：

讲授法：通过详细讲解，帮助学生理解传感器编程。实践活动法：设计实践活动，让学生在实践中掌握编程技能。合作学习法：通过小组讨论等活动，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

作用与目的：

帮助学生深入理解传感器编程的知识点，掌握编程实现自动跟踪的技能。通过实践活动，培养学生的动手能力和解决问题的能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

布置作业：布置设计一个简单的自动跟踪系统的作业，要求学生结合所学知识，实现特定功能。提供拓展资源：提供与传感器应用相关的拓展项目案例，供学生进一步学习。反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈和指导。

学生活动：

完成作业：认真完成老师布置的作业，巩固学习效果。拓展学习：利用拓展资源，尝试设计更复杂的自动跟踪系统。反思总结：对自己的学习过程和成果进行反思和总结，提出改进建议。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：引导学生自主完成作业和拓展学习。反思总结法：引导学生对自己的学习过程和成果进行反思和总结。

作用与目的：

巩固学生在课堂上学到的知识点和技能。通过拓展学习，拓宽学生的知识视野和思维方式。通过反思总结，帮助学生发现自己的不足并提出改进建议，促进自我提升。六、教学资源拓展1.拓展资源：

-传感器原理与应用：介绍不同类型的传感器及其工作原理，如温度传感器、湿度传感器、光敏传感器等，以及它们在日常生活和工业领域的应用。

-编程语言基础：提供Python、Arduino等编程语言的入门教程，帮助学生掌握编程基础，为后续深入学习传感器编程打下基础。

-传感器编程案例：收集整理一些基于红外传感器和碰撞传感器的编程案例，如智能家居、机器人控制等，让学生了解传感器在实际项目中的应用。

-传感器硬件平台：介绍Arduino、RaspberryPi等硬件平台，以及它们在传感器应用中的优势和使用方法。

-传感器编程库：介绍一些常用的传感器编程库，如Adafruit库、ArduinoIDE内置库等，帮助学生快速实现传感器编程。

2.拓展建议：

-鼓励学生利用网络资源，查阅更多关于传感器原理和应用的知识，拓宽视野。

-引导学生关注传感器在各个领域的应用，如环境保护、医疗健康、智能家居等，激发学生的学习兴趣。

-建议学生参加相关的科技竞赛或创新项目，将所学知识应用于实践，提高解决问题的能力。

-鼓励学生自主设计传感器应用项目，如制作一个简单的自动清洁机器人、智能植物浇灌系统等，培养学生的创新精神和实践能力。

-建议学生组建学习小组，共同研究传感器编程，分享学习心得，提高团队协作能力。

-引导学生关注传感器技术的发展趋势，了解新型传感器和智能传感器的应用前景。

-建议学生阅读与传感器相关的书籍，如《传感器原理与应用》、《嵌入式系统设计与实践》等，提高理论水平。

-鼓励学生参加传感器技术相关的培训和讲座，了解行业动态，为将来的职业发展做好准备。

-建议学生关注国内外传感器领域的权威期刊和学术会议，了解最新研究成果，提高学术素养。

-引导学生关注传感器技术的伦理和社会责任，关注其在环境保护、资源节约等方面的积极作用。七、板书设计①自动跟踪系统概述

-自动跟踪系统定义

-红外传感器与碰撞传感器简介

②红外传感器

-工作原理

-优点与缺点

-应用场景

③碰撞传感器

-工作原理

-优点与缺点

-应用场景

④编程实现

-编程环境

-编程语言基础

-传感器编程步骤

⑤实验步骤

-系统搭建

-数据采集

-结果分析

⑥总结与反思

-自动跟踪系统应用

-编程技巧与优化

-学生实践体会八、教学反思与总结这节课下来，我总体感觉还是蛮充实的。咱们一起回顾一下。

首先，我觉得在教学方法上，我尝试了讲授法和实践活动法相结合的方式。讲授法帮助同学们建立了基本的知识框架，而实践活动法则让同学们在动手操作中加深了对知识的理解。不过，我发现有些同学在编程过程中遇到了困难，这让我意识到我在讲解编程步骤时可能过于简略，需要更加细致地分解步骤，让同学们更容易跟得上。

在策略上，我设计了一些小组讨论和角色扮演的活动，目的是提高同学们的团队合作能力和沟通能力。从反馈来看，这个策略还是蛮有效的，同学们在讨论中提出了很多有创意的想法，我也看到了他们在团队协作方面的进步。

管理方面，我尽量营造了一个轻松的学习氛围，鼓励同学们积极提问和交流。但是，我发现课堂上的纪律有时候还是不够好，有个别同学在活动过程中分心，这可能需要我今后在课堂管理上更加严格一些。

说到教学效果，我觉得同学们在知识上有了明显的进步。他们能够理解红外传感器和碰撞传感器的基本原理，并能够通过编程实现简单的自动跟踪功能。在技能上，同学们的编程能力也有所提升，能够独立完成一些基础的编程任务。

情感态度方面，同学们对信息技术学科的兴趣似乎更加浓厚了。他们对于自己动手制作的小项目感到自豪，这种成就感和满足感是我在教学过程中非常希望看到的。

当然，也存在一些不足。比如，部分同学在编程时对传感器编程接口不熟悉，导致程序无法正常运行。这个问题需要我在今后的教学中更加注重传感器编程接口的讲解和实践。

针对这些问题，我提出以下改进措施和建议：

1.在讲解编程步骤时，我会更加细致地分解步骤，确保每个步骤都清晰易懂。

2.对于传感器编程接口的讲解，我会增加实践环节，让同学们在实际操作中熟悉接口的使用。

3.加强课堂管理，提高同学们的纪律意识，确保课堂秩序。

4.鼓励同学们在学习过程中多交流、多讨论，提高他们的团队合作能力。

5.定期组织小组讨论和项目分享活动，让同学们在交流中学习，共同进步。重点题型整理1.题型：红外传感器的工作原理及应用

细节补充：红外传感器通过发射红外线，检测反射回来的红外线强度来判断物体的位置和距离。请举例说明红外传感器在生活中的应用。

举例题型：请列举至少三个红外传感器在生活中的应用实例，并简述其工作原理。

答案示例：

1.自动门：红外传感器检测到人接近时，自动打开门，实现无接触开门。

2.电视遥控器：红外传感器接收遥控器发出的红外信号，控制电视的开关、音量调节等功能。

3.热释电红外探测器：用于夜视设备，如红外摄像机、红外探测器等，探测人体的红外辐射。

2.题型：碰撞传感器的工作原理及应用

细节补充：碰撞传感器通过检测物体之间的接触或碰撞，产生信号输出。请举例说明碰撞传感器在生活中的应用。

举例题型：请列举至少三个碰撞传感器在生活中的应用实例，并简述其工作原理。

答案示例：

1.汽车安全气囊：碰撞传感器检测到车辆发生碰撞时，迅速触发气囊弹出，保护乘客安全。

2.楼梯扶手传感器：当有人靠近楼梯扶手时，传感器检测到碰撞信号，自动打开扶手，方便行走。

3.球类游戏机：碰撞传感器检测球与游戏机之间的碰撞，实现游戏中的得分和效果。

3.题型：红外传感器和碰撞传感器的编程实现

细节补充：红外传感器和碰撞传感器通常需要通过编程接口与微控制器连接，实现数据采集和控制输出。请举例说明如何通过编程实现红外传感器和碰撞传感器的数据采集和控制。

举例题型：请编写一段Arduino代码，实现红外传感器和碰撞传感器的数据采集，并在串口监视器中显示。

答案示例：

```cpp

constintinfraredPin=2;//红外传感器连接的引脚

constintcollisionPin=3;//碰撞传感器连接的引脚

voidsetup(){

pinMode(infraredPin,INPUT);

pinMode(collisionPin,INPUT);

Serial.begin(9600);

}

voidloop(){

intinfraredValue=digitalRead(infraredPin);

intcollisionValue=digitalRead(collisionPin);

Serial.print("Infrared:");

Serial.print(infraredValue);

Serial.print("Collision:");

Serial.println(collisionValue);

delay(1000);

}

```

4.题型：自动跟踪系统的设计与实现

细节补充：自动跟踪系统通常由传感器、控制器和执行机构组成。请举例说明如何设计一个简单的自动跟踪系统。

举例题型：请设计一个简单的自动跟踪系统，并简要说明其工作原理。

答案示例：

设计：使用红外传感器作为跟踪目标，控制器（如Arduino）接收传感器数据，根据数据调整执行机构（如电机）的方