第一单元第二课《亮度可调的灯》教学设计　2023-2024学年龙教版（2018）初中信息技术七年级下册

第一单元第二课《亮度可调的灯》教学设计2023-2024学年龙教版（2018）初中信息技术七年级下册课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、课程基本信息1.课程名称：《亮度可调的灯》教学设计

2.教学年级和班级：初中信息技术七年级下册

3.授课时间：2023年11月10日

4.教学时数：1课时二、核心素养目标1.信息意识：培养学生对信息技术在日常生活和未来学习中的应用有初步的认识，提高对信息技术的敏感度和创新意识。

2.计算思维：通过分析亮度可调灯的工作原理，锻炼学生的逻辑思维和问题解决能力。

3.数字化学习与创新：引导学生运用编程知识设计并实现亮度可调的灯，培养创新能力和实践能力。

4.信息社会责任：使学生理解信息技术在生活中的作用，树立正确的信息伦理观念，增强网络安全意识。三、教学难点与重点1.教学重点，

①理解亮度可调灯的工作原理，包括电路图的分析和元器件的作用。

②掌握编程语言的基本语法，能够编写控制LED灯亮度的程序。

③学会使用编程软件，将程序上传至Arduino板，实现亮度调节功能。

2.教学难点，

①理解模拟信号与数字信号之间的转换过程，以及如何通过编程来模拟这种转换。

②分析并解决程序运行中可能出现的错误，如语法错误、逻辑错误等。

③灵活运用编程技巧，设计出既能实现亮度调节又能满足实际应用需求的程序。

④在实际操作中，正确连接电路，确保Arduino板与LED灯之间的信号传输无误。四、教学资源-软硬件资源：Arduino开发板、LED灯、电阻、面包板、连接线、电源供应器。

-课程平台：学校内部网络教学平台，用于上传教学课件和学生作业。

-信息化资源：在线编程教程、Arduino官方文档、相关技术论坛和社区。

-教学手段：实物演示、编程软件操作演示、学生实践操作指导、小组讨论。五、教学过程【导入新课】

同学们，大家好！今天我们来学习《亮度可调的灯》这一课。你们在生活中有没有遇到需要调节灯光亮度的情况呢？比如，在阅读时，我们可能需要调暗灯光，而在看电影时，又可能需要调亮灯光。今天，我们就来学习如何通过编程控制LED灯的亮度，实现这样的功能。

【活动一：理论讲解】

1.首先，我会向同学们介绍LED灯的基本原理和特性，包括LED的工作原理、发光原理以及亮度调节的原理。

2.接着，我会讲解Arduino开发板的基本组成和功能，包括其各个模块的作用，如数字输出、模拟输入等。

3.然后，我会介绍如何使用编程语言编写控制LED灯亮度的程序，包括变量定义、循环语句、条件语句等。

【活动二：实践操作】

1.在理论讲解结束后，我会将同学们分成小组，每组发放一套Arduino开发板和LED灯等硬件设备。

2.我会指导同学们如何搭建简单的电路，包括连接Arduino板、LED灯、电阻等元器件。

3.我会演示如何使用编程软件编写控制LED灯亮度的程序，并讲解程序中的关键代码和作用。

4.我会让每个小组按照自己的设计方案，编写并上传程序，尝试控制LED灯的亮度。

【活动三：小组讨论】

1.在同学们尝试控制LED灯亮度后，我会组织小组讨论，分享各自的编程经验和遇到的问题。

2.我会引导同学们分析问题产生的原因，并提出解决方案。

3.我会鼓励同学们互相学习，共同进步。

【活动四：总结与拓展】

1.在小组讨论结束后，我会对本次课程进行总结，强调亮度可调灯的工作原理、编程技巧和电路搭建方法。

2.我会鼓励同学们在课后继续探索，尝试使用不同的编程方法或电路设计来实现亮度调节功能。

3.我会布置课后作业，要求同学们设计一个具有亮度调节功能的智能灯控系统。

【教学反思】

在今后的教学中，我将继续关注同学们的学习需求，提高课堂教学的趣味性和实用性，使同学们在学习过程中获得更多的收获。同时，我还会不断丰富教学内容，引入更多有趣的项目，激发同学们的学习兴趣，提高他们的创新能力。六、学生学习效果学生学习效果

1.理解与掌握亮度可调灯的基本原理：通过本节课的学习，学生能够理解LED灯的工作原理，包括其发光原理、亮度调节的原理，以及模拟信号与数字信号之间的转换过程。

2.编程技能的提升：学生在学习过程中，通过编写控制LED灯亮度的程序，提高了编程技能，掌握了编程语言的基本语法，如变量定义、循环语句、条件语句等。

3.实践操作能力的增强：学生在实际操作中，学会了如何搭建电路，连接Arduino板、LED灯、电阻等元器件，并能够将程序上传至Arduino板，实现亮度调节功能。

4.问题解决能力的培养：学生在遇到程序运行错误时，能够分析问题产生的原因，并尝试不同的解决方案，从而提高了问题解决能力。

5.团队合作意识的加强：在小组讨论和合作中，学生学会了如何与他人沟通、分享经验，共同解决问题，增强了团队合作意识。

6.创新能力的激发：学生在课后作业中，设计具有亮度调节功能的智能灯控系统，激发了他们的创新思维，培养了创新能力。

7.信息素养的提高：通过本节课的学习，学生认识到信息技术在生活中的应用，提高了信息素养，树立了正确的信息伦理观念。

8.学科知识的综合运用：学生在学习过程中，将物理、数学、信息技术等学科知识综合运用，提高了跨学科学习能力。

9.学习兴趣的激发：通过有趣的实验和项目，学生激发了学习信息技术的兴趣，为今后的学习奠定了基础。

10.自主学习能力的发展：学生在学习过程中，学会了自主学习，能够独立查找资料、解决问题，提高了自主学习能力。七、课后作业1.设计一个简单的亮度调节程序，要求能够通过Arduino板控制LED灯的亮度，并使亮度能够在一定范围内连续变化。

作业示例：编写一个Arduino程序，使得LED灯的亮度能够从最低调到最高，每秒钟亮度增加或减少一定的量。

答案示例：

```cpp

intledPin=9;//定义LED灯连接的引脚

intbrightness=0;//初始化亮度值

intfadeAmount=5;//亮度变化的步长

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);//设置引脚为输出模式

}

voidloop(){

analogWrite(ledPin,brightness);//设置LED灯的亮度

delay(30);//延时，以便观察亮度变化

//根据fadeAmount增加或减少亮度

brightness=brightness+fadeAmount;

//如果亮度达到最大或最小值，反转fadeAmount的符号

if(brightness<=0||brightness>=255){

fadeAmount=-fadeAmount;

}

}

```

2.修改上述程序，使得LED灯在亮度达到最大值后，能够自动跳转到最小亮度，并在最小亮度后自动跳转到最大亮度。

作业示例：修改Arduino程序，实现LED灯亮度在最大值和最小值之间循环。

答案示例（与上题类似，只需在`if`条件判断中增加循环逻辑）：

```cpp

//...（省略部分代码）

if(brightness<=0||brightness>=255){

fadeAmount=-fadeAmount;

}

//...（省略部分代码）

```

3.设计一个程序，使得LED灯的亮度随外部输入的模拟电压值变化而变化。

作业示例：编写一个Arduino程序，使用模拟输入引脚读取电压值，并据此调整LED灯的亮度。

答案示例：

```cpp

intledPin=9;//定义LED灯连接的引脚

intanalogPin=A0;//定义模拟输入引脚

intsensorValue=0;//存储模拟输入值

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);//设置引脚为输出模式

}

voidloop(){

sensorValue=analogRead(analogPin);//读取模拟输入值

analogWrite(ledPin,map(sensorValue,0,1023,0,255));//根据输入值调整LED亮度

delay(100);//延时，以便观察亮度变化

}

```

4.编写一个程序，使得LED灯的亮度随外部输入的数字信号变化而变化。

作业示例：编写一个Arduino程序，使用数字输入引脚读取开关状态，并据此调整LED灯的亮度。

答案示例：

```cpp

intledPin=9;//定义LED灯连接的引脚

intbuttonPin=2;//定义按钮连接的引脚

intbuttonState=0;//存储按钮状态

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);//设置引脚为输出模式

pinMode(buttonPin,INPUT);//设置引脚为输入模式

}

voidloop(){

buttonState=digitalRead(buttonPin);//读取按钮状态

if(buttonState==HIGH){

analogWrite(ledPin,255);//按钮按下时，LED灯全亮

}else{

analogWrite(ledPin,0);//按钮未按下时，LED灯熄灭

}

}

```

5.设计一个程序，使得LED灯的亮度随时间变化，并在特定时间点切换到不同的亮度模式。

作业示例：编写一个Arduino程序，使用`millis()`函数记录时间，并根据时间来调整LED灯的亮度，达到不同的亮度模式。

答案示例：

```cpp

intledPin=9;//定义LED灯连接的引脚

unsignedlongpreviousMillis=0;//上次改变亮度的时刻

constlonginterval=1000;//亮度变化的时间间隔

intbrightness=0;//初始化亮度值

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);//设置引脚为输出模式

}

voidloop(){

unsignedlongcurrentMillis=millis();

if(currentMillis-previousMillis>=interval){

previousMillis=currentMillis;//保存下一次改变亮度的时刻

//根据当前时间调整亮度

if(brightness<=128){

brightness=brightness+2;//亮度逐渐增加

}else{

brightness=0;//亮度达到最大值后重置

}

analogWrite(ledPin,brightness);//设置LED灯的亮度

}

}

```八、作业布置与反馈作业布置：

为了巩固本节课所学的亮度可调灯的编程知识，以下布置了以下作业：

1.完成课后练习题，包括设计一个简单的亮度调节程序，并实现亮度在最大值和最小值之间循环的复杂程序。

2.编写一个Arduino程序，使得LED灯的亮度随外部输入的模拟电压值变化而变化，并绘制一个简单的图表来展示亮度变化趋势。

3.设计一个程序，使得LED灯的亮度随外部输入的数字信号变化而变化，并使用按钮来控制LED灯的开关。

4.编写一个程序，使得LED灯的亮度随时间变化，并在特定时间点切换到不同的亮度模式，例如在白天和夜晚使用不同的亮度设置。

5.制作一个简单的演示项目，将上述程序整合到Arduino板上，并展示给同学或家人，说明其功能和操作方法。

作业反馈：

1.及时批改：在学生提交作业后，我会尽快进行批改，确保每个学生都能及时收到反馈。

2.详细反馈：在批改作业时，我会仔细检查学生的程序代码，包括语法错误、逻辑错误和代码可读性等方面。

3.问题指出：对于作业中的错误，我会具体指出问题所在，并说明正确的方法或代码。

4.改进建议：针对学生的错误，我会给出改进建议，帮助学生理解并改正错误。

5.鼓励创新：对于表现良好的学生，我会给予表扬，并鼓励他们在原有基础上进行创新和改进。

6.集体反馈：在课堂上，我会对学生的作业进行集体反馈，让学生了解自己的不足和改进方向。

7.个别辅导：对于作业中遇到困难的学生，我会提供个别辅导，帮助他们克服学习中的障碍。

8.定期回顾：在下一节课的开始，我会回顾上节课的作业情况，让学生知道自己的进步和需要继续努力的地方。教学反思与总结哎呀，这节课上完了我得好好反思一下。咱们这节课是关于《亮度可调的灯》，说实话，我挺满意的，但也发现了一些可以改进的地方。

首先，我觉得我在教学方法上做得还不错。我尽量让同学们参与到实际操作中来，比如搭建电路、编写程序，这样他们学得更有兴趣。我注意到，当同学们亲自