六年級下學期信息技術(shù)仿真光控節(jié)能燈--星星點燈——體驗光環(huán)板編程（教案）學校授課教師課時授課班級授課地點教具課程基本信息1.課程名稱：六年級下學期信息技術(shù)——仿真光控節(jié)能燈--星星點燈——體驗光環(huán)板編程

2.教學年級和班級：六年級（2）班

3.授課時間：2023年5月15日

4.教學時數(shù)：1課時核心素養(yǎng)目標分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新思維及問題解決能力。通過學習仿真光控節(jié)能燈的編程，學生將掌握光環(huán)板的基本操作，提高信息技術(shù)的實際應用能力。同時，通過小組合作完成項目，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作和溝通交流能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)他們解決實際問題的能力。教學難點與重點1.教學重點

-光環(huán)板的基本操作與編程：本節(jié)課的核心在于讓學生掌握光環(huán)板的初始化、編程以及與仿真光控節(jié)能燈的連接。重點包括如何通過編程控制LED燈的亮滅、顏色變化等，例如使用MicroPython語言編寫控制代碼。

-仿真光控節(jié)能燈的原理：學生需要理解光控節(jié)能燈的工作原理，包括光敏傳感器的應用和節(jié)能控制邏輯。通過實例講解，如設(shè)計一個簡單的光控燈電路，讓學生明白光敏傳感器如何根據(jù)光線強度調(diào)整燈的亮度。

2.教學難點

-光環(huán)板編程語言的掌握：對于初學者來說，MicroPython編程語言可能較為復雜，學生可能難以理解代碼結(jié)構(gòu)和邏輯。可以通過分步驟講解代碼塊的功能，例如先介紹如何控制單個LED燈的亮滅，再逐步引入循環(huán)和條件語句，幫助學生逐步掌握。

-光控邏輯的實現(xiàn)：如何將光敏傳感器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為控制LED燈的邏輯，是學生面臨的另一個難點?？梢酝ㄟ^設(shè)計互動實驗，讓學生親自動手調(diào)整光敏傳感器，觀察數(shù)據(jù)變化，并編寫相應的控制代碼，從而理解光控邏輯的實現(xiàn)過程。例如，當環(huán)境光線低于一定閾值時，LED燈自動點亮。教學資源準備1.教材：提前為學生準備《信息技術(shù)》課本中關(guān)于光環(huán)板編程的相關(guān)章節(jié)，確保每位學生都能查閱到。

2.輔助材料：收集與光環(huán)板編程相關(guān)的教學視頻、PPT演示文稿，以及在線編程平臺的使用說明。

3.實驗器材：準備充足的光環(huán)板、連接線、電腦等硬件設(shè)備，并確保所有設(shè)備的正常運作。

4.教室布置：將教室分為實驗操作區(qū)和討論區(qū)，確保學生能在舒適的環(huán)境中學習和操作。教學實施過程1.課前自主探索

-教師活動：

發(fā)布預習任務：通過班級微信群，發(fā)布預習資料，包括光環(huán)板編程的基礎(chǔ)知識PPT和操作視頻，要求學生了解光環(huán)板的基本功能。

設(shè)計預習問題：設(shè)計問題如“光環(huán)板如何控制LED燈的亮度？”引導學生思考編程控制邏輯。

監(jiān)控預習進度：通過在線平臺收集學生的預習筆記，監(jiān)控預習效果。

-學生活動：

自主閱讀預習資料：學生觀看視頻，閱讀PPT，理解光環(huán)板編程的基本概念。

思考預習問題：學生根據(jù)問題思考編程邏輯，嘗試理解如何通過編程控制LED燈。

提交預習成果：學生將預習筆記和思考的問題提交至在線平臺。

-教學方法/手段/資源：

自主學習法：鼓勵學生自主探索編程邏輯。

信息技術(shù)手段：利用微信群和在線平臺進行資源分享和進度監(jiān)控。

-作用與目的：

幫助學生初步了解光環(huán)板編程，為課堂學習打下基礎(chǔ)。

2.課中強化技能

-教師活動：

導入新課：通過展示節(jié)能燈的實際應用，引出光環(huán)板編程課題。

講解知識點：詳細講解光環(huán)板編程的語法和邏輯，通過示例代碼展示如何控制LED燈。

組織課堂活動：設(shè)計小組編程挑戰(zhàn)，讓學生合作完成一個簡單的光控節(jié)能燈程序。

解答疑問：針對學生在編程過程中遇到的問題，提供及時的幫助和指導。

-學生活動：

聽講并思考：學生認真聽講，理解編程邏輯。

參與課堂活動：學生分組進行編程實踐，實際操作光環(huán)板。

提問與討論：學生在實踐中遇到問題時，向教師提問并參與小組討論。

-教學方法/手段/資源：

講授法：講解編程語法和邏輯。

實踐活動法：通過編程實踐，加深對知識點的理解。

合作學習法：小組合作，培養(yǎng)學生的團隊合作能力。

-作用與目的：

幫助學生掌握光環(huán)板編程的技能，通過實踐加深對知識點的理解。

3.課后拓展應用

-教師活動：

布置作業(yè)：布置編寫一個完整的光控節(jié)能燈程序的任務，要求學生結(jié)合課堂所學知識。

提供拓展資源：提供相關(guān)的編程網(wǎng)站和書籍，供學生進一步學習。

反饋作業(yè)情況：批改作業(yè)，給出具體反饋，指導學生改進。

-學生活動：

完成作業(yè)：學生根據(jù)課堂學習，獨立完成光控節(jié)能燈程序的編寫。

拓展學習：利用提供的資源，深入學習編程知識。

反思總結(jié)：學生對自己的編程過程進行反思，總結(jié)學習經(jīng)驗。

-教學方法/手段/資源：

自主學習法：鼓勵學生獨立完成作業(yè)和拓展學習。

反思總結(jié)法：引導學生總結(jié)學習過程，提升自我學習能力。

-作用與目的：

鞏固課堂所學，拓展學生的編程知識，提高問題解決能力。知識點梳理1.光控節(jié)能燈的原理

-光控節(jié)能燈的定義：光控節(jié)能燈是一種通過光敏傳感器檢測光線強度，自動控制開關(guān)或亮度的燈具。

-光敏傳感器的工作原理：光敏傳感器是一種能夠?qū)⒐庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號的裝置，常見的有光敏電阻、光敏二極管等。

-節(jié)能控制邏輯：當環(huán)境光線低于設(shè)定閾值時，燈自動點亮；當環(huán)境光線高于設(shè)定閾值時，燈自動熄滅。

2.光環(huán)板的基本操作與編程

-光環(huán)板概述：光環(huán)板是一種可編程的開源硬件平臺，具有多個LED燈和可編程微控制器。

-光環(huán)板的硬件組成：包括微控制器、LED燈、傳感器接口等。

-光環(huán)板的編程環(huán)境：使用MicroPython編程語言，通過在線編程平臺或本地IDE進行編程。

-基本編程指令：了解MicroPython中的基本語法，如變量定義、循環(huán)、條件判斷等。

-控制LED燈的亮滅：通過編程控制LED燈的亮滅，例如使用`led.on()`和`led.off()`函數(shù)。

-控制LED燈的顏色和亮度：通過編程調(diào)整LED燈的顏色和亮度，例如使用`led.color()`和`led.brightness()`函數(shù)。

3.光控節(jié)能燈的編程實踐

-讀取光敏傳感器數(shù)據(jù)：使用MicroPython的`adc.read()`函數(shù)讀取光敏傳感器的模擬值。

-判斷光線強度：通過比較讀取到的光敏傳感器數(shù)據(jù)與設(shè)定的閾值，判斷光線強度。

-控制LED燈：根據(jù)光線強度的判斷結(jié)果，使用相應的編程指令控制LED燈的亮滅、顏色和亮度。

4.編程邏輯與算法

-循環(huán)結(jié)構(gòu)：使用`for`循環(huán)和`while`循環(huán)實現(xiàn)程序的重復執(zhí)行。

-條件判斷結(jié)構(gòu)：使用`if-else`語句實現(xiàn)程序的條件分支。

-函數(shù)定義與調(diào)用：了解函數(shù)的定義和調(diào)用方法，通過函數(shù)實現(xiàn)代碼的模塊化。

-算法設(shè)計：根據(jù)光控節(jié)能燈的需求，設(shè)計相應的算法，如閾值判斷、LED燈控制等。

5.實驗與調(diào)試

-實驗步驟：按照實驗指導書進行實驗，連接光環(huán)板、光敏傳感器等硬件設(shè)備。

-調(diào)試方法：通過觀察LED燈的反應，檢查程序的正確性，根據(jù)需要進行調(diào)試和優(yōu)化。

-實驗注意事項：注意安全操作，避免短路等危險情況的發(fā)生。

6.團隊合作與交流

-團隊合作：在實驗和編程過程中，鼓勵學生進行團隊合作，共同解決問題。

-交流分享：組織學生進行成果展示和交流，分享編程經(jīng)驗和心得體會。

-反饋與改進：根據(jù)同學和老師的反饋，對程序進行優(yōu)化和改進。典型例題講解例題1：編寫一個MicroPython程序，使得當光敏傳感器的值低于300時，LED燈點亮；高于300時，LED燈熄滅。

答案：

```python

frommachineimportPin,ADC

importtime

#初始化光敏傳感器和LED燈

photo_sensor=ADC(0)

led=Pin(2,Pin.OUT)

whileTrue:

#讀取光敏傳感器的值

photo_value=photo_sensor.read()

#根據(jù)光敏傳感器的值控制LED燈

ifphoto_value<300:

led.value(1)#LED燈點亮

else:

led.value(0)#LED燈熄滅

time.sleep(0.5)#每隔0.5秒檢測一次

```

例題2：編寫一個MicroPython程序，使得LED燈的顏色隨著光敏傳感器值的變化而變化，當光敏傳感器的值低時顯示紅色，中等時顯示綠色，高時顯示藍色。

答案：

```python

frommachineimportPin,ADC

importtime

#初始化光敏傳感器和LED燈

photo_sensor=ADC(0)

led=Pin(2,Pin.OUT)

whileTrue:

#讀取光敏傳感器的值

photo_value=photo_sensor.read()

#根據(jù)光敏傳感器的值改變LED燈顏色

ifphoto_value<256:

led.value(0x01)#紅色

elifphoto_value<512:

led.value(0x02)#綠色

else:

led.value(0x03)#藍色

time.sleep(0.5)#每隔0.5秒檢測一次

```

例題3：編寫一個MicroPython程序，使用一個按鈕控制LED燈的開關(guān)。當按鈕按下時，LED燈點亮；當按鈕釋放時，LED燈熄滅。

答案：

```python

frommachineimportPin

importtime

#初始化按鈕和LED燈

button=Pin(0,Pin.IN,Pin.PULL_UP)

led=Pin(2,Pin.OUT)

whileTrue:

#檢測按鈕狀態(tài)

ifbutton.value()==0:

led.value(1)#LED燈點亮

else:

led.value(0)#LED燈熄滅

time.sleep(0.1)#每隔0.1秒檢測一次

```

例題4：編寫一個MicroPython程序，實現(xiàn)一個簡單的光控節(jié)能燈功能。當環(huán)境光線弱時（光敏傳感器值小于某個閾值），LED燈自動點亮；當環(huán)境光線強時，LED燈自動熄滅。

答案：

```python

frommachineimportPin,ADC

importtime

#初始化光敏傳感器和LED燈

photo_sensor=ADC(0)

led=Pin(2,Pin.OUT)

THRESHOLD=300#光線閾值

whileTrue:

#讀取光敏傳感器的值

photo_value=photo_sensor.read()

#根據(jù)光敏傳感器的值控制LED燈

ifphoto_value<THRESHOLD:

led.value(1)#LED燈點亮

else:

led.value(0)#LED燈熄滅

time.sleep(0.5)#每隔0.5秒檢測一次

```

例題5：編寫一個MicroPython程序，使用兩個按鈕控制LED燈的亮度。一個按鈕增加亮度，另一個按鈕減少亮度。亮度分為10級，初始亮度為5級。

答案：

```python

frommachineimportPin

importtime

#初始化按鈕和LED燈

increase_button=Pin(0,Pin.IN,Pin.PULL_UP)

decrease_button=Pin(1,Pin.IN,Pin.PULL_UP)

led=Pin(2,Pin.OUT)

brightness=5#初始亮度級別

whileTrue:

#檢測增加亮度按鈕

ifincrease_button.value()==0andbrightness<10:

brightness+=1

time.sleep(0.2)#防抖動

#檢測減少亮度按鈕

ifdecrease_button.value()==0andbrightness>0:

brightness-=1

time.sleep(0.2)#防抖動

#設(shè)置LED燈亮度

led.value(brightness*0x10)#假設(shè)亮度級別與PWM占空比成正比

time.sleep(0.1)#每隔0.1秒檢測一次

```板書設(shè)計1.光控節(jié)能燈的原理

-①光控節(jié)能燈定義：通過光敏傳感器自動控制開關(guān)或亮度的燈具。

-②光敏傳感器：將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。

-③節(jié)能控制邏輯：光線低于閾值，燈點亮；高于閾值，燈熄滅。

2.光環(huán)板的基本操作與編程

-①光環(huán)板概述：可編程的開源硬件平臺。

-②硬件組成：微控制器、LED燈、傳感器接口等。

-③編程環(huán)境：MicroPython，在線編程平臺或本地IDE。

-④基本編程指令：變量定義、循環(huán)、條件判斷等。

-⑤控制LED燈：`led.on()`,`led.off()`,`led.color()`,`led.brightness()`.

3.光控節(jié)能燈的編程實踐

-①讀取光敏傳感器數(shù)據(jù)：`photo_sensor.read()`.

-②判斷光線強度：比較