4 智能调光 （教学设计）-川教版（2019） 六年级上册信息技术

4智能调光（教学设计）-川教版（2019）六年级上册信息技术主备人备课成员设计意图嗨，同学们！今天咱们一起探索信息技术中的“智能调光”这一章节。我打算通过这个主题，让你们亲身体验科技如何改变我们的生活。我们不仅会学习智能调光的基本原理，还会动手实践，看看自己能不能设计出一个简单的智能调光系统。这样一来，既能培养你们的动手能力，又能激发对科技的兴趣哦！🌟🤖💡核心素养目标分析在本章节中，我们旨在培养学生以下核心素养：

1.信息意识：通过智能调光的学习，让学生认识到信息技术在生活中的应用，增强信息意识。

2.计算思维：通过分析调光原理，锻炼学生的逻辑思维和问题解决能力。

3.数字化学习与创新实践：通过实际操作，激发学生的创新意识，培养动手实践能力。

4.信息伦理与信息安全：了解智能调光系统中的信息安全问题，培养学生遵守信息伦理的素养。教学难点与重点1.教学重点

-理解智能调光的原理：本节课的核心是让学生明白智能调光系统如何根据环境光线自动调节亮度，重点在于解释光敏传感器如何感应光线强度，以及电子电路如何控制灯泡的亮度和色温。

-掌握基本电路连接：学生需要学习如何连接简单的电路，包括电源、开关、传感器和灯泡，这有助于他们理解电子组件之间的相互作用。

2.教学难点

-复杂电路的理解与调试：学生可能难以理解多个传感器和执行器同时工作时的电路复杂性，以及如何解决电路中可能出现的问题。

-编程逻辑的应用：编程是智能调光系统的关键部分，学生可能对编写程序来控制传感器和执行器感到困难，特别是理解条件语句和循环。

-实践操作中的安全问题：在实际搭建电路时，学生可能因为不熟悉电子元件的特性而遇到安全风险，例如电流过大导致元件损坏。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：光敏传感器、LED灯泡、可编程微控制器（如Arduino或RaspberryPi）、电源模块、连接线、电阻、电容等电子元件。

-课程平台：学校内部信息技术教学平台，用于发布教学资料和作业。

-信息化资源：智能调光相关教学视频、在线教程、电路图设计软件（如Fritzing）。

-教学手段：实物展示、多媒体教学课件、互动式编程软件（如Scratch或Blockly）。教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：同学们，你们有没有想过，家里的灯光是怎么根据天气和光线自动调节的呢？今天我们就来揭开这个神秘的面纱，探索智能调光的奥秘！

-回顾旧知：在之前的学习中，我们了解了传感器和电子电路的基础知识，今天我们要将这些知识运用到智能调光的设计中。

2.新课呈现（约30分钟）

-讲解新知：

-首先，我会介绍智能调光的基本概念，包括它的定义、工作原理和应用场景。

-接着，我会详细讲解光敏传感器的原理和功能，以及它是如何检测环境光线的强度的。

-然后，我会介绍电子电路的基本组成部分，包括电源、开关、传感器和执行器（如LED灯泡），并解释它们在智能调光系统中的角色。

-举例说明：

-我会通过实际案例，比如智能家居中的智能调光系统，来展示智能调光在实际生活中的应用。

-同时，我会展示一些电路图，让学生直观地看到电路的连接方式。

-互动探究：

-我会提出一些问题，让学生思考智能调光系统可能遇到的问题和解决方案。

-组织小组讨论，让学生分享他们对智能调光系统的设计想法。

3.动手实践（约60分钟）

-学生活动：

-学生分组，每组选择一个智能调光系统的设计主题，如阅读灯、厨房照明等。

-每组根据讨论结果，设计电路图，并准备所需的电子元件。

-学生开始搭建电路，连接光敏传感器、LED灯泡和微控制器。

-教师指导：

-教师巡回指导，帮助学生解决搭建过程中遇到的问题。

-提供必要的工具和材料，确保学生能够顺利完成实践任务。

-鼓励学生尝试不同的设计方案，培养创新思维。

4.编程实践（约45分钟）

-学生活动：

-学生使用编程软件（如ArduinoIDE）编写控制程序，实现智能调光功能。

-学生测试程序，确保系统能够根据环境光线自动调节亮度。

-教师指导：

-教师演示编程的基本步骤，包括变量声明、条件语句和循环的使用。

-教师提供编程示例，帮助学生理解代码逻辑。

-教师解答学生在编程过程中遇到的问题。

5.总结与反思（约10分钟）

-学生活动：

-学生展示自己的智能调光系统，分享设计过程中的心得体会。

-学生讨论智能调光系统的改进空间，提出自己的想法。

-教师总结：

-教师回顾本节课的学习内容，强调智能调光系统的基本原理和设计要点。

-教师鼓励学生在日常生活中关注信息技术的发展，并思考如何将这些技术应用到实际生活中。

6.作业布置（约5分钟）

-教师布置作业，要求学生完成以下任务：

-完成智能调光系统的编程和测试。

-撰写一份设计报告，包括设计思路、电路图、程序代码和测试结果。

-准备一次小型的展示，向同学和老师介绍自己的智能调光系统。教学资源拓展1.拓展资源：

-智能家居系统的发展趋势：介绍智能家居领域的发展动态，包括智能照明、智能安防、智能温控等系统的最新技术。

-传感器技术进展：探讨不同类型传感器的原理和应用，如红外传感器、超声波传感器、压力传感器等，这些技术在智能调光系统中的应用。

-电子电路设计基础：深入学习电子电路的基础知识，包括电路元件的特性、电路图的阅读与绘制、电路分析等。

-编程语言基础：拓展对编程语言的学习，如Python、C++等，这些语言在电子工程和自动化控制领域的应用。

2.拓展建议：

-阅读相关书籍：推荐学生阅读《智能家居技术与应用》、《传感器技术基础》等书籍，以深入了解智能家居和传感器技术。

-观看在线课程：引导学生观看Coursera、edX等平台上的电子工程和编程相关课程，提高他们的专业素养。

-参与科技竞赛：鼓励学生参加机器人竞赛、电子设计竞赛等，通过实践提高解决实际问题的能力。

-加入科技社团：推荐学生加入学校的电子技术或编程兴趣小组，与其他对科技感兴趣的同学一起学习和交流。

-实地考察：组织学生参观智能家居展览或电子工厂，了解智能调光系统的实际应用和制作过程。

-实践项目：鼓励学生自行设计并制作简单的智能调光系统，如制作一个可调节亮度和色温的阅读灯，提升动手能力和创新意识。

-科研探索：对于对电子工程和编程有浓厚兴趣的学生，可以引导他们进行科研项目，如设计一个基于物联网的智能照明系统。课堂小结，当堂检测课堂小结：

今天我们一起探索了智能调光这个有趣的话题。首先，我们了解了智能调光的基本概念，知道它是一种根据环境光线自动调节灯光亮度的技术。通过学习，我们知道了光敏传感器在智能调光系统中的作用，它能够感应环境光线的变化，并将这些信息传递给微控制器。

在讲解过程中，我重点介绍了电子电路的基本组成，包括电源、开关、传感器和执行器。通过电路图的展示，同学们能够清晰地看到这些元件是如何连接在一起的，以及它们在智能调光系统中的作用。

在课堂小结环节，我想强调以下几点：

1.智能调光技术的应用非常广泛，不仅可以用于家居照明，还可以应用于商场、工厂、办公场所等场所，提高能源利用效率。

2.在设计和搭建智能调光系统时，我们要注意电路的安全性，避免因为电路连接不当造成安全隐患。

3.编程是实现智能调光的关键，我们要熟练掌握编程语言，以便更好地实现我们的设计理念。

当堂检测：

为了检测同学们对今天所学内容的掌握情况，我将进行以下几项检测：

1.简答题：

-请简要说明光敏传感器在智能调光系统中的作用。

-请列举三种智能调光系统的应用场景。

2.选择题：

-智能调光系统的核心部件是（）。

A.电源

B.传感器

C.执行器

D.微控制器

3.编程题：

-编写一段简单的程序，实现以下功能：当环境光线低于一定阈值时，LED灯泡亮起；当环境光线高于一定阈值时，LED灯泡熄灭。

同学们，请认真思考并完成以上检测题目，这将有助于巩固我们今天所学的知识。检测结束后，我会进行讲解和点评，帮助大家更好地理解和掌握智能调光的相关内容。典型例题讲解1.例题：

设计一个智能调光系统，当环境光线低于20勒克斯时，LED灯自动点亮；当光线高于50勒克斯时，LED灯自动熄灭。

解答：

-首先，我们需要一个光敏传感器来检测环境光线强度。

-然后，设计一个简单的电路，将光敏传感器与LED灯泡连接。

-使用微控制器（如Arduino）作为控制核心，编写程序来读取光敏传感器的值，并根据预设的光线阈值控制LED灯的开关。

-代码示例：

```cpp

constintsensorPin=A0;//光敏传感器连接到模拟输入A0

constintledPin=13;//LED灯连接到数字输出13

intsensorValue=0;//用于存储光敏传感器的值

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);//设置LED灯为输出模式

pinMode(sensorPin,INPUT);//设置光敏传感器为输入模式

}

voidloop(){

sensorValue=analogRead(sensorPin);//读取光敏传感器的值

if(sensorValue<20){

digitalWrite(ledPin,HIGH);//光线低于20勒克斯，点亮LED灯

}elseif(sensorValue>50){

digitalWrite(ledPin,LOW);//光线高于50勒克斯，熄灭LED灯

}

delay(1000);//延时1秒，避免频繁读取

}

```

2.例题：

设计一个智能调光系统，当光线变化超过10勒克斯时，LED灯闪烁3次。

解答：

-类似于第一个例题，我们需要光敏传感器和LED灯泡。

-使用微控制器来检测光线变化，并在变化超过10勒克斯时，控制LED灯闪烁。

-代码示例：

```cpp

constintsensorPin=A0;

constintledPin=13;

intsensorValue=0;

intlastSensorValue=0;

intthreshold=10;//光线变化阈值

intblinkCount=0;//闪烁次数计数器

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);

pinMode(sensorPin,INPUT);

}

voidloop(){

sensorValue=analogRead(sensorPin);

if(abs(sensorValue-lastSensorValue)>threshold){

blinkCount=3;//重置闪烁次数

}

while(blinkCount>0){

digitalWrite(ledPin,HIGH);

delay(500);

digitalWrite(ledPin,LOW);

delay(500);

blinkCount--;

}

lastSensorValue=sensorValue;

delay(1000);

}

```

3.例题：

设计一个智能调光系统，当光线低于30勒克斯时，LED灯以1Hz的频率闪烁。

解答：

-使用光敏传感器和LED灯泡。

-使用微控制器来检测光线强度，并在低于30勒克斯时，使LED灯以1Hz的频率闪烁。

-代码示例：

```cpp

constintsensorPin=A0;

constintledPin=13;

intsensorValue=0;

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);

pinMode(sensorPin,INPUT);

}

voidloop(){

sensorValue=analogRead(sensorPin);

if(sensorValue<30){

digitalWrite(ledPin,HIGH);

delay(500);

digitalWrite(ledPin,LOW);

delay(500);

}

}

```

4.例题：

设计一个智能调光系统，当光线强度在30到50勒克斯之间时，LED灯保持常亮。

解答：

-使用光敏传感器和LED灯泡。

-使用微控制器来检测光线强度，并在光线强度在30到50勒克斯之间时，使LED灯保持常亮。

-代码示例：

```cpp

constintsensorPin=A0;

constintledPin=13;

intsensorValue=0;

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);

pinMode(sensorPin,INPUT);

}

voidloop(){

sensorValue=analogRead(sensorPin);

if(sensorValue>=30&&sensorValue<=50){

digitalWrite(ledPin,HIGH);

}else{

digitalWrite(ledPin,LOW);

}

}

```

5.例题：

设计一个智能调光系统，当光线低于20勒克斯时，LED灯变亮；当光线高于70勒克斯时，LED灯变暗。

解答：

-使用光敏传感器和LED灯泡。

-使用微控制器来检测光线强度，并根据光线强度调整LED灯的亮度。

-代码示例：

```cpp

constintsensorPin=A0;

constintledPin=13;

intsensorValue=0;

intbrightness=0;

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);

pinMode(sensorPin,INPUT);

}

voidloop(){

sensorValue=analogRead(sensorPin);

if(sensorValue<20){

brightness=255;//最亮

}elseif(sensorValue>70){

brightness=0;//最暗

}else{

brightness=map(sensorValue,20,70,255,0);//根据光线强度调整亮度

}

analogWrite(ledPin,brightness);//设置LED灯亮度

}

```教学反思与改进教学反思与改进

回顾今天的信息技术课，我深感教学是一个不断学习和调整的过程。以下是我对本次教学的反思和一些改进措施。

首先，我注意到学生在理解智能调光系统的原理时存在一定的困难。特别是在电路连接和编程逻辑方面，很多学生表现出迷茫。这让我意识到，我在讲解新知时可能过于理论化，没有充分结合实际操作来帮助学生理解。

为了改进这一点，我计划在未来的教学中增加更多动手实践环节。比如，在讲解电路连接时，我会先展示一个完整的电路图，然后逐步讲解每个元件的作用和连接方式，最后让学生自己动手搭建电路，这样能够更直观地理解理论知识。

其次，我发