《第17课 自动跟踪-红外传感器和碰撞传感器的综合应用》教学设计教学反思-2023-2024学年初中信息技术清华大学版2012九年级下册

《第17课自动跟踪——红外传感器和碰撞传感器的综合应用》教学设计教学反思-2023-2024学年初中信息技术清华大学版2012九年级下册科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）《第17课自动跟踪——红外传感器和碰撞传感器的综合应用》教学设计教学反思-2023-2024学年初中信息技术清华大学版2012九年级下册课程基本信息1.课程名称：《第17课自动跟踪——红外传感器和碰撞传感器的综合应用》

2.教学年级和班级：初中信息技术课程，九年级下册

3.授课时间：2023年11月15日，第2节课

4.教学时数：1课时核心素养目标1.技术意识：培养学生对传感器技术的认识，提高学生对自动跟踪系统的理解。

2.设计思维：通过红外传感器和碰撞传感器的综合应用，引导学生运用设计思维解决问题。

3.创新实践：鼓励学生在实践中探索新的传感器应用方式，培养学生的创新意识和实践能力。

4.信息安全：教育学生意识到在传感器应用中保护信息安全的重要性，提高安全意识。教学难点与重点1.教学重点，

①红外传感器和碰撞传感器的工作原理及特性；

②将红外传感器和碰撞传感器应用于自动跟踪系统的设计方法；

③编写控制程序，实现自动跟踪功能；

④分析和解决实际操作中可能出现的问题。

2.教学难点，

①红外传感器和碰撞传感器的精确度和响应速度对自动跟踪系统性能的影响；

②系统设计中的抗干扰能力和稳定性；

③编程逻辑的复杂性和程序调试技巧；

④学生动手实践时对传感器参数调整和系统调试的技巧掌握。教学资源-软硬件资源：红外传感器模块、碰撞传感器模块、Arduino开发板、连接线、面包板、电源适配器

-课程平台：学校信息技术教学平台

-信息化资源：红外传感器和碰撞传感器的工作原理视频、自动跟踪系统设计案例库

-教学手段：实物演示、分组讨论、编程实践、课堂提问教学流程1.导入新课（5分钟）

-展示生活中常见的自动跟踪应用，如自动门、自动售货机等，引导学生思考这些设备是如何实现自动跟踪的。

-提问：同学们知道什么是传感器吗？它们在自动跟踪系统中扮演什么角色？

-简要介绍传感器的基本概念和作用，引出本节课的主题——红外传感器和碰撞传感器的综合应用。

2.新课讲授（15分钟）

-讲解红外传感器和碰撞传感器的工作原理，展示其结构图和电路图。

-举例说明红外传感器和碰撞传感器在自动跟踪系统中的应用场景。

-分析红外传感器和碰撞传感器的优缺点，以及如何根据实际需求选择合适的传感器。

3.新课讲授（15分钟）

-讲解Arduino编程基础，包括变量、函数、循环等概念。

-以具体案例展示如何编写控制程序，实现红外传感器和碰撞传感器的数据采集和处理。

-分析程序中的关键代码，解释其工作原理。

4.实践活动（15分钟）

-将学生分成小组，每组发放红外传感器、碰撞传感器、Arduino开发板等实验器材。

-指导学生按照教材中的案例，搭建自动跟踪系统。

-鼓励学生在实验过程中发现问题，并尝试解决问题。

5.学生小组讨论（10分钟）

-举例回答以下三个方面：

①如何根据实际需求选择合适的传感器？

②如何优化传感器参数，提高自动跟踪系统的性能？

③如何解决实验过程中遇到的问题？

-学生分组讨论，分享各自的想法和解决方案。

6.总结回顾（5分钟）

-总结本节课的重点内容，包括红外传感器和碰撞传感器的工作原理、应用场景、编程方法等。

-举例说明如何将所学知识应用于实际项目中。

-强调本节课的教学难点，如传感器参数的优化、程序调试等，并鼓励学生在课后继续学习和实践。

用时：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：

-学生能够熟练掌握红外传感器和碰撞传感器的工作原理及特性。

-学生了解传感器在自动跟踪系统中的应用，并能举例说明其实际应用场景。

-学生能够理解Arduino编程基础，包括变量、函数、循环等概念，并能将这些概念应用于编程实践中。

2.技能提升：

-学生具备搭建简单自动跟踪系统的能力，能够根据实际需求选择合适的传感器。

-学生能够编写控制程序，实现红外传感器和碰撞传感器的数据采集和处理。

-学生在实验过程中，能够发现并解决问题，提高问题解决能力。

3.创新意识：

-学生在实践活动和小组讨论中，能够发挥自己的想象力，提出新的传感器应用方案。

-学生能够结合所学知识，设计出具有创新性的自动跟踪系统。

4.团队协作：

-学生在小组讨论和实验过程中，学会与他人沟通、协作，共同完成任务。

-学生能够尊重他人的意见，学会倾听和表达，提高团队协作能力。

5.安全意识：

-学生在实验过程中，能够意识到传感器应用中的安全问题，提高安全意识。

-学生了解传感器在信息收集、处理和传输过程中可能存在的风险，并能采取措施降低风险。

6.实践能力：

-学生通过动手实践，将理论知识应用于实际操作，提高实践能力。

-学生能够将所学知识应用于解决实际问题，提高综合运用知识的能力。

7.学习兴趣：

-学生对传感器技术和自动跟踪系统产生浓厚兴趣，愿意主动探索相关知识。

-学生在学习过程中，感受到信息技术课程的魅力，激发学习热情。教学评价与反馈1.课堂表现：

-观察学生在课堂上的参与度，包括提问、回答问题、参与讨论的积极性。

-评价学生的注意力集中程度，如是否能持续关注教学活动，是否能够跟随教师的教学节奏。

-评估学生的课堂纪律，如是否遵守课堂规则，是否能够保持安静的学习环境。

2.小组讨论成果展示：

-评价学生在小组讨论中的贡献，包括是否能够积极参与讨论，是否能够提出有建设性的意见。

-评估小组合作的效果，如小组成员之间的沟通是否顺畅，是否能够有效分工合作。

-评价小组最终展示的成果，包括创意的独到性、解决方案的可行性以及展示的清晰度。

3.随堂测试：

-通过随堂测试，评估学生对红外传感器和碰撞传感器基本知识的掌握情况。

-测试学生对编程逻辑的理解和应用能力，如编写简单的控制程序。

-评价学生在实验操作中的技能，包括传感器连接、程序调试等。

4.学生自评与互评：

-引导学生进行自我评价，反思自己在课堂上的表现，包括学习态度、参与程度等。

-实施学生互评，让学生互相评价，培养批判性思维和同理心。

-通过自评和互评，学生能够认识到自己的优点和不足，为后续的学习提供方向。

5.教师评价与反馈：

-针对学生的课堂表现，给予具体、及时的反馈，如表扬学生的积极提问或鼓励学生的创新思维。

-针对学生的实践操作，提供详细的指导和建议，帮助学生改进操作技巧。

-针对学生的编程代码，指出错误并提供修正建议，帮助学生提高编程能力。

-教师评价应注重学生的个体差异，针对不同学生的学习情况给予个性化的反馈。

-定期与学生和家长沟通，分享学生的学习进展和存在的问题，共同促进学生的学习成长。反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.案例教学法的应用：在讲授红外传感器和碰撞传感器的应用时，我们可以结合实际案例，让学生看到这些技术在现实生活中的具体应用，这样不仅能提高学生的学习兴趣，还能让他们更加深刻地理解理论知识。

2.实践操作与理论教学相结合：在教学中，我尝试将理论教学与实践操作相结合，让学生在动手实践中学习，这样不仅能够巩固知识，还能提高他们的动手能力和解决问题的能力。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.学生基础参差不齐：在课堂教学中，我发现学生的信息技术基础参差不齐，这导致了一些学生在理解编程逻辑和传感器应用时遇到困难。

2.教学资源不足：目前的教学资源有限，如传感器模块数量不足，这限制了学生实践操作的次数和质量。

3.评价方式单一：目前的评价方式主要是随堂测试和作业，缺乏对学生创新能力和团队协作能力的评价。

反思改进措施（三）

1.个性化教学：针对学生基础参差不齐的问题，我计划在课后进行辅导，帮助基础较弱的学生跟上进度，同时鼓励基础好的学生进行拓展学习。

2.丰富教学资源：积极争取学校或企业支持，增加传感器模块数量，提高实践操作的机会，让学生在实践中学习和提高。

3.多元化评价方式：引入项目式学习，通过小组合作完成项目，评价学生的创新能力、团队协作能力和解决问题的能力。同时，增加课堂表现、作业完成情况等多方面的评价，全面了解学生的学习情况。课后作业1.实验报告：

-题目：设计一个简单的自动跟随小车，使用红外传感器和碰撞传感器。

-要求：详细描述实验步骤，包括传感器连接、程序编写、测试过程和结果分析。

-答案示例：

实验步骤：

1.将红外传感器和碰撞传感器连接到Arduino开发板上。

2.编写程序，使红外传感器检测前方障碍物，碰撞传感器检测侧面障碍物。

3.当红外传感器检测到障碍物时，小车转向避开；当碰撞传感器检测到障碍物时，小车停止。

4.进行测试，记录小车在直线路径和弯曲路径上的表现。

2.编程练习：

-题目：编写一个Arduino程序，实现以下功能：

-使用红外传感器检测前方距离。

-当距离小于10厘米时，发出警报。

-当距离大于10厘米时，关闭警报。

-答案示例：

```cpp

#include<Servo.h>

ServoservoMotor;

intdistance;

inttrigPin=9;

intechoPin=10;

intbuzzerPin=8;

voidsetup(){

pinMode(trigPin,OUTPUT);

pinMode(echoPin,INPUT);

pinMode(buzzerPin,OUTPUT);

servoMotor.attach(3);

}

voidloop(){

digitalWrite(trigPin,LOW);

delayMicroseconds(2);

digitalWrite(trigPin,HIGH);

delayMicroseconds(10);

digitalWrite(trigPin,LOW);

distance=pulseIn(echoPin,HIGH)*0.034/2;

if(distance<10){

digitalWrite(buzzerPin,HIGH);

servoMotor.write(90);//转向

}else{

digitalWrite(buzzerPin,LOW);

servoMotor.write(0);//直行

}

}

```

3.设计题：

-题目：设计一个自动跟随宠物喂食器，使用红外传感器检测宠物是否在喂食区域。

-要求：描述喂食器的结构、工作原理和程序设计。

-答案示例：

结构：

-Arduino开发板

-红外传感器

-食物容器

-电机驱动喂食装置

工作原理：

1.红外传感器检测宠物是否在喂食区域。

2.当宠物进入区域，喂食装置自动启动，开始喂食。

3.当宠物离开区域，喂食装置停止喂食。

程序设计：

-使用红外传感器状态检测宠物位置。

-根据宠物位置控制喂食装置的启动和停止。

4.分析题：

-题目：分析红外传感器和碰撞传感器在自动跟踪系统中的应用差异。

-要求：比较两种传感器在检测范围、响应速度、抗干扰能力等方面的差异。

-答案示例：

红外传感器：

-检测范围：较远，适用于大范围检测。

-响应速度：较快，适合实时检测。

-抗干扰能力：一般，可能受到光线、颜色等因素干扰。

碰撞传感器：

-检测范围：较近，适用于近距离检测。

-响应速度：较慢，适合检测静态或慢速移动的物体。

-抗干扰能力：较强，对光线