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学年粤教清华版初中信息技术九年级下册

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-2023—2024学年粤教清华版初中信息技术九年级下册主备人备课成员设计意图本节课旨在通过红外传感器和碰撞传感器的综合应用，让学生了解传感器在自动控制中的应用，培养学生的动手实践能力和创新思维。通过实际操作，让学生掌握红外传感器和碰撞传感器的原理及使用方法，提高学生解决实际问题的能力。同时，通过项目式学习，激发学生的学习兴趣，培养学生的团队合作精神。核心素养目标培养学生信息意识，理解传感器在信息技术中的重要作用；提升计算思维，通过编程实现传感器的逻辑控制；增强问题解决能力，运用所学知识解决实际情境中的自动跟踪问题；强化创新实践，鼓励学生设计并实施自己的自动跟踪系统；培养团队合作精神，在项目实施过程中学会协作与沟通。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

学生在九年级下册信息技术课程中已经学习了基本的编程知识，如Scratch或Python编程语言，以及简单的逻辑控制。此外，他们对于传感器的基本概念也有所了解，包括传感器的类型、工作原理和常见应用。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

学生对科技和编程通常具有浓厚的兴趣，他们喜欢动手实践，通过制作项目来展示自己的学习成果。在能力方面，学生的编程技能参差不齐，但大多数学生能够理解基本的编程逻辑。学习风格上，学生表现出多样化的特点，有的学生偏好视觉学习，有的则更倾向于动手操作和实验。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

学生在理解和应用红外传感器和碰撞传感器时可能会遇到以下困难：一是编程逻辑的复杂性，尤其是当涉及到多传感器协同工作时；二是传感器参数的调整和调试，需要学生对传感器特性有深入的理解；三是项目实施过程中可能出现的硬件故障和软件错误，需要学生具备问题解决的能力。此外，学生在团队合作中可能遇到沟通不畅、分工不均等问题，需要教师引导和帮助学生克服。学具准备多媒体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：红外传感器模块、碰撞传感器模块、Arduino或RaspberryPi控制器、连接线、面包板、LED指示灯、电阻等电子元件

-课程平台：学校信息平台或在线教学平台

-信息化资源：编程软件（如Scratch、Python等），传感器工作原理教学视频，项目案例库

-教学手段：实物演示、小组讨论、编程实践、项目展示教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对自动跟踪的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们是否曾想过，如何让机器人或机器设备自动跟踪某个目标？”

展示一些自动跟踪机器人的视频片段，让学生初步感受自动跟踪技术的魅力或特点。

简短介绍自动跟踪的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.自动跟踪基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解自动跟踪的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解自动跟踪的定义，包括其主要组成元素或结构。

详细介绍红外传感器和碰撞传感器的组成部分或功能，使用图表或示意图帮助学生理解。

3.自动跟踪案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解自动跟踪的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的自动跟踪案例进行分析，如自动跟随机器人、智能停车系统等。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解自动跟踪的多样性或复杂性。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用自动跟踪技术解决实际问题。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与自动跟踪相关的主题进行深入讨论，如如何提高跟踪的准确性、如何降低能耗等。

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对自动跟踪的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调自动跟踪的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括自动跟踪的基本概念、组成部分、案例分析等。

强调自动跟踪在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用自动跟踪技术。

7.课后作业布置（5分钟）

目标：巩固学习效果，提高学生的实践能力。

过程：

布置课后作业：让学生设计一个简单的自动跟踪系统，并撰写设计报告，包括系统设计、传感器选择、编程实现等。

8.教学反思（5分钟）

目标：教师对教学过程进行反思，总结经验教训。

过程：

教师总结本节课的教学效果，反思教学过程中的优点和不足，为今后的教学提供参考。教学资源拓展1.拓展资源：

-自动跟踪技术的应用领域：介绍自动跟踪技术在工业自动化、智能家居、机器人技术等领域的应用案例，如自动搬运机器人、智能安防系统、自动清洁机器人等。

-传感器技术发展动态：探讨红外传感器和碰撞传感器技术的发展趋势，包括新型传感器的研发、传感器集成技术、传感器与人工智能的结合等。

-编程语言与算法：介绍与自动跟踪系统相关的编程语言，如Python、C++等，以及常用的算法，如PID控制算法、模糊控制算法等。

-传感器数据处理与分析：探讨如何对传感器数据进行处理和分析，包括数据滤波、特征提取、模式识别等。

2.拓展建议：

-学生可以通过网络或图书馆资源，查阅更多关于自动跟踪技术的应用案例和研究论文，以拓宽视野。

-建议学生参加学校或社区举办的科技竞赛，如机器人竞赛、编程比赛等，将所学知识应用于实践。

-鼓励学生尝试使用不同的编程语言和算法实现自动跟踪系统，以提高编程技能和算法应用能力。

-学生可以尝试设计并制作一个简单的自动跟踪项目，如自动跟随小车，通过实际操作加深对传感器和编程的理解。

-建议学生参与学校的科技创新活动，如科技节、发明创造比赛等，展示自己的作品，并与他人交流学习经验。

-学生可以组建学习小组，共同研究和探讨自动跟踪技术的相关课题，通过团队合作提高解决问题的能力。

-建议学生关注传感器技术相关的行业动态，了解最新的技术进展和应用案例，为自己的未来职业规划做准备。

-学生可以通过在线课程或工作坊，学习更多关于传感器和编程的高级知识，如嵌入式系统设计、机器视觉等。

-鼓励学生参加相关的学术讲座和研讨会，与专家学者交流，了解自动跟踪技术的最新研究进展。教学反思与总结哎呀，这节课终于结束了，让我来跟大家分享一下我的教学反思和总结吧。

首先，我觉得在导入新课的时候，我采用了提问和展示图片、视频的方式，这确实能够吸引学生的注意力，激发他们的学习兴趣。不过，我发现有些学生对于自动跟踪这个概念还是有点陌生，所以在讲解基础知识的时候，我可能需要更加耐心地解释，确保每个学生都能理解。

在讲解自动跟踪基础知识的时候，我尽量用通俗易懂的语言和图表来解释红外传感器和碰撞传感器的原理，但是我也注意到，有些学生对于编程逻辑的理解还有一定的困难。这说明我在教学过程中，可能需要更多地结合实际案例，让学生通过动手操作来加深理解。

案例分析的环节，我选择了几个与生活息息相关的案例，希望能够让学生体会到自动跟踪技术的实用性。不过，我发现学生们在讨论的时候，有些小组讨论得比较热烈，有些则显得比较沉默。这可能是因为学生的参与度不够，或者是对话题的兴趣不同。所以，我需要在今后的教学中，更加注重学生的参与，鼓励他们发表自己的观点。

在小组讨论环节，我看到了学生们合作解决问题的能力，但是也发现了一些问题，比如小组内分工不均、沟通不畅等。这让我意识到，我需要更加细致地指导学生如何进行有效的小组合作，比如提前设定讨论规则、培养团队领导能力等。

课堂展示和点评环节，学生的表现总体上还是不错的，他们能够清晰地表达自己的观点。但是，我也发现有些学生在回答问题时显得有些紧张，这可能是由于缺乏自信。因此，我打算在今后的教学中，多给予学生一些展示自己的机会，提高他们的自信心。

当然，也存在一些不足。比如，有些学生对于编程逻辑的理解还不够深入，小组合作的效果也有待提高。针对这些问题，我提出以下改进措施：

1.在讲解编程逻辑时，我会更多地结合实际案例，让学生在实践中学习。

2.加强小组合作训练，通过角色扮演、讨论技巧培训等方式，提高学生的团队协作能力。

3.针对学生的紧张情绪，我会创造更多的展示机会，鼓励学生大胆表达自己。

4.关注学生的学习进度，及时给予反馈和指导，帮助学生克服学习中的困难。重点题型整理1.题型一：红外传感器的工作原理及应用

-例题：请简述红外传感器的原理，并举例说明其在实际应用中的两种场景。

答案：红外传感器通过发射红外线并检测其反射或散射来判断物体的存在和距离。应用场景一：红外遥控器，如电视遥控器；应用场景二：红外热释电传感器，用于人体感应门禁系统。

2.题型二：碰撞传感器的工作原理及应用

-例题：解释碰撞传感器的工作原理，并举例说明其在工业自动化中的应用。

答案：碰撞传感器通过检测物体接触或撞击时的物理变化（如压力、冲击等）来触发信号。应用场景：工业机器人中的碰撞检测，用于保护机器人和操作人员的安全。

3.题型三：红外传感器与碰撞传感器的综合应用

-例题：设计一个自动跟踪系统的基本框架，并说明红外传感器和碰撞传感器在该系统中的作用。

答案：自动跟踪系统的基本框架包括：1）红外传感器用于检测目标位置和距离；2）碰撞传感器用于检测障碍物和防止碰撞；3）控制系统根据传感器信息进行决策，如调整方向或速度。

4.题型四：编程实现自动跟踪

-例题：使用Scratch编写一个简单的Scratch程序，实现小车自动跟踪红外传感器的目标。

答案：（示例代码，使用