第2单元第6课 奔向光明-亮度传感器的应用和条件控制-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2单元第6课《奔向光明--亮度传感器的应用和条件控制-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主备人备课成员教材分析第2单元第6课《奔向光明--亮度传感器的应用和条件控制》选自清华大学版初中信息技术九年级下册。本节课围绕亮度传感器展开，旨在让学生了解亮度传感器的工作原理及其在生活中的应用，通过条件控制实现智能设备的功能。教学内容与课本紧密相连，注重理论与实践相结合，符合教学实际。核心素养目标1.培养学生的信息意识，理解信息技术在现实生活中的应用。

2.增强学生的计算思维，学会通过编程控制传感器实现功能。

3.提升学生的问题解决能力，通过分析亮度传感器的应用场景，解决实际问题。

4.培养学生的创新精神，鼓励学生设计创意应用，提高创新能力。教学难点与重点1.教学重点

①理解亮度传感器的工作原理及其在电路中的连接方式。

②掌握基于亮度传感器的基本编程方法，实现条件控制的逻辑判断。

③能够设计和实现简单的亮度感应控制电路，如自动灯光调节系统。

2.教学难点

①理解亮度传感器的灵敏度调节和响应时间对电路的影响。

②掌握复杂条件控制逻辑的编写，如多条件组合判断。

③将亮度传感器的应用与实际生活场景相结合，设计具有实用性和创新性的解决方案。学具准备Xxx课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学资源-软硬件资源：亮度传感器模块、Arduino或RaspberryPi控制器、连接线、面包板、LED灯。

-课程平台：在线编程平台（如Scratch、Python编程环境）。

-信息化资源：亮度传感器工作原理动画演示、相关应用案例视频。

-教学手段：实物演示、分组实验、课堂讨论。教学过程设计一、导入环节（5分钟）

1.情境创设：展示一个典型的家居场景，家中灯光自动随着外界光线变化而调整。

2.提出问题：为什么家中的灯光可以自动调整？这背后是什么技术？

3.学生思考：引导学生思考与光线传感器相关的技术及其应用。

二、讲授新课（20分钟）

1.亮度传感器的工作原理（5分钟）

-解释亮度传感器的基本结构和工作原理。

-展示亮度传感器的图形符号和基本参数。

-通过动画或实物演示，让学生直观理解亮度传感器的工作过程。

2.亮度传感器的应用和条件控制（10分钟）

-讲解亮度传感器在电路中的应用，如连接方式、信号处理。

-通过实际案例，介绍亮度传感器在不同场景下的应用。

-介绍条件控制的概念，讲解如何通过编程实现亮度传感器的条件控制。

3.实践操作演示（5分钟）

-展示如何使用Arduino或RaspberryPi控制器连接亮度传感器。

-编写并演示一个简单的亮度控制程序，让学生直观感受编程实现的功能。

三、巩固练习（15分钟）

1.编程练习（10分钟）

-学生分组，每人或每组编写一个简单的亮度控制程序。

-提供代码示例，帮助学生理解和修改代码。

-教师巡回指导，解答学生疑问。

2.案例分析（5分钟）

-分析亮度传感器在不同应用场景中的优缺点。

-引导学生思考如何优化设计方案，提高系统性能。

四、课堂提问与讨论（10分钟）

1.课堂提问（5分钟）

-提出与亮度传感器应用相关的问题，如“如何调整传感器的灵敏度？”

-鼓励学生积极回答，并对回答进行点评。

2.小组讨论（5分钟）

-将学生分成小组，讨论如何设计一个智能照明系统。

-小组内分工合作，每组提出自己的设计方案。

五、总结与拓展（5分钟）

1.总结本节课所学内容，强调亮度传感器的应用和条件控制。

2.拓展思考：鼓励学生在生活中寻找类似的应用场景，并尝试设计相应的解决方案。

教学时长总计：45分钟。学生学习效果学生学习效果主要体现在以下几个方面：

1.知识掌握：通过本节课的学习，学生能够理解亮度传感器的工作原理，掌握其在电路中的连接方式和基本参数。他们能够识别亮度传感器的图形符号，并了解其灵敏度调节和响应时间对电路的影响。

2.技能提升：学生在实际操作中学会了如何使用Arduino或RaspberryPi控制器连接亮度传感器，并能够编写简单的编程代码来实现亮度传感器的条件控制。这种技能的掌握为他们在未来的学习和生活中应用类似技术奠定了基础。

3.创新思维：在课程设计和案例分析环节，学生需要运用所学的知识设计智能照明系统，这激发了他们的创新思维。通过小组讨论和合作，学生能够提出不同的设计方案，并学会从多个角度思考问题。

4.解决问题能力：在遇到编程难题时，学生通过自主学习和同伴互助，学会了如何分析问题、寻找解决方案。这种能力的提升有助于他们在遇到实际问题时能够迅速找到解决问题的方法。

5.信息意识：学生通过本节课的学习，对信息技术在现实生活中的应用有了更深入的认识。他们能够意识到信息技术在改善生活品质和提高工作效率方面的作用，从而增强了信息意识。

6.团队合作：在小组讨论和实践中，学生学会了如何与他人合作，共同完成任务。这种团队合作能力的培养对于他们在未来的学习和工作中都是非常重要的。

7.实践操作能力：通过实际操作亮度传感器，学生锻炼了自己的动手能力。他们能够熟练地使用电路连接工具，进行电路搭建和调试，这有助于他们在未来的学习和生活中更好地应对实际问题。

8.情感态度：学生在学习过程中体验到了成功的喜悦和挑战的乐趣，这有助于培养他们的积极情感态度。他们能够更加自信地面对学习中的困难和挑战。典型例题讲解1.例题：

设计一个简单的亮度感应灯控制电路，当环境光线低于设定阈值时，LED灯自动点亮；当光线高于设定阈值时，LED灯熄灭。

解答：

-连接亮度传感器到Arduino的A0模拟输入端。

-将LED灯的正极连接到Arduino的数字输出端口（例如D13），负极通过限流电阻连接到地。

-编写程序如下：

```cpp

constintsensorPin=A0;//亮度传感器连接到A0

constintledPin=13;//LED灯连接到D13

intthreshold=512;//设定阈值

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);

pinMode(sensorPin,INPUT);

}

voidloop(){

intsensorValue=analogRead(sensorPin);

if(sensorValue<threshold){

digitalWrite(ledPin,HIGH);//光线暗，LED点亮

}else{

digitalWrite(ledPin,LOW);//光线亮，LED熄灭

}

}

```

2.例题：

编写一个程序，使用亮度传感器控制一组LED灯，当环境光线低于设定阈值时，LED灯依次点亮；当光线高于设定阈值时，LED灯依次熄灭。

解答：

-假设有5个LED灯连接到Arduino的D2到D6端口。

-程序如下：

```cpp

constintsensorPin=A0;//亮度传感器连接到A0

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

intthreshold=512;//设定阈值

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.例题：

设计一个亮度感应灯光调节系统，通过滑动变阻器调节亮度传感器的阈值，从而改变LED灯的亮度。

解答：

-将滑动变阻器的一端连接到Arduino的5V，另一端连接到A0模拟输入端。

-将LED灯的正极连接到Arduino的PWM输出端口（例如D9），负极连接到地。

-程序如下：

```cpp

constintsensorPin=A0;//亮度传感器连接到A0

constintledPin=9;//LED灯连接到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.例题：

编写一个程序，使用亮度传感器控制一个风扇，当环境光线低于设定阈值时，风扇开启；当光线高于设定阈值时，风扇关闭。

解答：

-将风扇的电源线连接到Arduino的数字输出端口（例如D8）。

-程序如下：

```cpp

constintsensorPin=A0;//亮度传感器连接到A0

constintfanPin=8;//风扇连接到D8

intthreshold=512;//设定阈值

voidsetup(){

pinMode(fanPin,OUTPUT);

pinMode(sensorPin,INPUT);

}

voidloop(){

intsensorValue=analogRead(sensorPin);

if(sensorValue<threshold){

digitalWrite(fanPin,HIGH);//光线暗，风扇开启

}else{

digitalWrite(fanPin,LOW);//光线亮，风扇关闭

}

}

```

5.例题：

设计一个亮度感应灯光调节系统，当环境光线低于设定阈值时，LED灯亮度逐渐增加；当光线高于设定阈值时，LED灯亮度逐渐减少。

解答：

-使用PWM输出控制LED灯的亮度。

-程序如下：

```cpp

constintsensorPin=A0;//亮度传感器连接到A0

constintledPin=9;//LED灯连接到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);

}

```板书设计1.知识点

①亮度传感器的工作原理

②亮度传感器的连接方式

③亮度传感器在电路中的信号处理

④Arduino与亮度传感器的接口

2.关键词

①光敏电阻

②电压输出

③数字输出

④模拟输出

⑤PWM

3.句子

①亮度传感器通过光敏电阻感知环境光线强度。

②电压输出型传感器输出电压值与光线强度成正比。

③数字输出型传感器输出高电平或低电平信号。

④模拟输出型传感器输出模拟电压信号，可用于PWM控制。

⑤通过Arduino的PWM端口可以调节LED灯的亮度。课堂1.课堂评价

1.1提问评价

-通过提问的方式，检验学生对亮度传感器工作原理、连接方式及编程控制的理解程度。

-针对亮度传感器在实际应用中的问题，提问学生如何设计电路，如何编写程序实现特定的功能。

-通过学生的回答，了解他们对知识点的掌握情况，及时调整教学进度和内容。

1.2观察评价

-观察学生在实践操作中的表现，如连接电路、编写程序、调试等环节的熟练程度。

-注意学生在小组讨论中的互动情况，观察他们是否能够有效沟通、分工合作。

-通过观察，评估学生的动手能力和团队合作能力。

1.3测试评价

-设计一些针对性的测试题，检验学生对亮度传感器相关知识的掌握情况。

-测试题包括选择题、填空题和编程题，涵盖亮度传感器的原理、连接、编程和应用等方面。

-通过测试，了解学生的整体学习效果，为后续教学提供参考。

2.作业评价

2.1作业内容

-布置一些与亮度传感器应用相关的作业，如设计一个基于亮度传感器的智能控制系统。

-作业要求学生独立完成，并在规定时间内提交。

2.2作业批改

-对学生的作业进行认真批改，关注学生的设计思路、电路连接、编程逻辑等方面。

-对学生的错误进行指正，给出改进建议。

2.3作业反馈

-及时向学生反馈作业评价结果，鼓励学生在今后的学习中继续努力。

-针对学生的优点和不足，进行个性化指导，帮助他们提高学习效果。

2.4作业展示

-在课堂上展示学生的优秀作业，分享他们的设计思路和实现方法。

-通过展示，激发学生的学习兴趣，促进同学之间的交流与合作。教学反思这节课下来，我感到既有成就感也有不少需要改进的