《第17課自動跟蹤——紅外傳感器和碰撞傳感器的綜合應(yīng)用》教學設(shè)計教學反思-2023-2024學年初中信息技術(shù)清華大學版2012九年級下冊學校授課教師課時授課班級授課地點教具教學內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學內(nèi)容：本節(jié)課主要教授學生如何綜合運用紅外傳感器和碰撞傳感器實現(xiàn)自動跟蹤功能，并以此為基礎(chǔ)進行編程實踐。

2.教學內(nèi)容與學生已有知識的聯(lián)系：本節(jié)課以清華大學版2012九年級下冊信息技術(shù)教材第17課《自動跟蹤——紅外傳感器和碰撞傳感器的綜合應(yīng)用》為依據(jù)，與學生在前幾節(jié)課中學到的傳感器基本原理和編程知識相聯(lián)系，有助于學生鞏固已有知識，提高實際操作能力。核心素養(yǎng)目標本節(jié)課旨在培養(yǎng)學生的信息意識、計算思維和數(shù)字化學習與創(chuàng)新等核心素養(yǎng)。通過紅外傳感器和碰撞傳感器的綜合應(yīng)用，學生能夠理解傳感器技術(shù)在自動化控制中的應(yīng)用，提升解決實際問題的能力。同時，通過編程實踐，學生將鍛煉邏輯思維和編程技能，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和實踐能力。重點難點及解決辦法重點：紅外傳感器和碰撞傳感器的原理理解及編程實現(xiàn)自動跟蹤功能。

難點：傳感器數(shù)據(jù)讀取與處理，以及編程邏輯的準確性。

解決辦法：

1.重點：通過實物演示和課堂講解，幫助學生理解傳感器的工作原理，結(jié)合具體案例，引導學生分析傳感器如何實現(xiàn)自動跟蹤。

2.難點：采用分步教學，先讓學生熟悉單個傳感器的使用方法，再逐步過渡到兩個傳感器的綜合應(yīng)用。同時，提供編程模板和示例，引導學生逐步構(gòu)建和優(yōu)化編程邏輯。對于編程難題，鼓勵學生小組討論，互相幫助解決問題。教學方法與策略1.采用講授與實驗相結(jié)合的教學方法，首先通過講解傳感器原理，幫助學生建立理論基礎(chǔ)。接著，通過實驗操作，讓學生親身體驗傳感器應(yīng)用。

2.設(shè)計角色扮演活動，讓學生分組模擬紅外傳感器和碰撞傳感器的交互過程，提高學生對傳感器協(xié)同工作的理解。

3.使用項目導向?qū)W習，引導學生完成一個自動跟蹤項目的構(gòu)建，從需求分析到編程實現(xiàn)，培養(yǎng)學生的綜合實踐能力。

4.結(jié)合多媒體教學，展示傳感器應(yīng)用案例和編程示例，增強學生的直觀感受和動手能力。教學過程1.導入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：通過展示自動跟蹤技術(shù)的應(yīng)用實例，如無人駕駛車輛、智能機器人等，激發(fā)學生對自動跟蹤技術(shù)的興趣。

-回顧舊知：引導學生回顧之前學過的傳感器基本原理和編程知識，為學習本節(jié)課內(nèi)容做好鋪墊。

2.新課呈現(xiàn)（約20分鐘）

-講解新知：詳細講解紅外傳感器和碰撞傳感器的原理、特點及其在自動跟蹤中的應(yīng)用。

-舉例說明：通過實際案例展示如何利用紅外傳感器和碰撞傳感器實現(xiàn)自動跟蹤功能，如智能停車場、自動跟隨機器人等。

-互動探究：引導學生分組討論，探討如何將傳感器數(shù)據(jù)應(yīng)用于實際項目中，并嘗試提出解決方案。

3.實驗操作（約30分鐘）

-學生活動：分組進行實驗，利用紅外傳感器和碰撞傳感器搭建自動跟蹤系統(tǒng)，并測試其性能。

-教師指導：巡回指導，解答學生在實驗過程中遇到的問題，確保實驗順利進行。

4.編程實踐（約40分鐘）

-學生活動：根據(jù)實驗結(jié)果，編寫程序控制自動跟蹤系統(tǒng)，實現(xiàn)預(yù)設(shè)功能。

-教師指導：提供編程模板和示例，幫助學生理解編程邏輯，指導學生完成編程任務(wù)。

5.項目展示（約20分鐘）

-學生活動：展示各自完成的項目，分享項目實施過程和心得體會。

-教師點評：對學生的項目進行點評，肯定優(yōu)點，指出不足，并提出改進建議。

6.總結(jié)與反思（約10分鐘）

-學生總結(jié)：回顧本節(jié)課所學內(nèi)容，總結(jié)紅外傳感器和碰撞傳感器的應(yīng)用要點。

-教師反思：針對學生在實驗和編程過程中遇到的問題，總結(jié)教學經(jīng)驗，為后續(xù)教學提供參考。

7.布置作業(yè)（約5分鐘）

-學生活動：布置課后作業(yè)，要求學生完成以下任務(wù)：

a.查閱資料，了解其他類型的傳感器及其在自動跟蹤中的應(yīng)用；

b.思考如何將所學知識應(yīng)用于實際項目中，提出自己的設(shè)計方案。

教學過程中，教師應(yīng)關(guān)注學生的學習進度，及時調(diào)整教學策略，確保每位學生都能跟上教學節(jié)奏。同時，鼓勵學生積極參與課堂活動，培養(yǎng)他們的團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新思維。知識點梳理1.紅外傳感器原理與特點

-紅外傳感器的工作原理：利用紅外線檢測目標物體的存在和位置。

-紅外傳感器的類型：光電式紅外傳感器、熱釋電式紅外傳感器等。

-紅外傳感器的特點：非接觸式檢測、抗干擾能力強、應(yīng)用廣泛。

2.碰撞傳感器原理與特點

-碰撞傳感器的工作原理：通過檢測物體碰撞產(chǎn)生的壓力或位移來觸發(fā)信號。

-碰撞傳感器的類型：壓力式碰撞傳感器、位移式碰撞傳感器等。

-碰撞傳感器的特點：響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡單、易于安裝。

3.傳感器數(shù)據(jù)讀取與處理

-數(shù)據(jù)讀?。和ㄟ^編程讀取傳感器采集到的數(shù)據(jù)，如距離、角度等。

-數(shù)據(jù)處理：對讀取的數(shù)據(jù)進行濾波、放大、轉(zhuǎn)換等處理，提高數(shù)據(jù)準確性。

4.自動跟蹤系統(tǒng)的構(gòu)建

-系統(tǒng)設(shè)計：根據(jù)實際需求，設(shè)計自動跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作流程。

-傳感器選擇：根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計，選擇合適的紅外傳感器和碰撞傳感器。

-程序編寫：編寫控制自動跟蹤系統(tǒng)的程序，實現(xiàn)目標物體的跟蹤。

5.編程實現(xiàn)

-編程語言：使用適合的編程語言，如Python、C++等，編寫控制程序。

-程序結(jié)構(gòu)：分析程序需求，設(shè)計合理的程序結(jié)構(gòu)，提高代碼可讀性和可維護性。

-程序調(diào)試：通過調(diào)試工具和調(diào)試技巧，發(fā)現(xiàn)并解決程序中的錯誤。

6.項目實施與優(yōu)化

-項目實施：根據(jù)設(shè)計方案，實施自動跟蹤項目，包括硬件搭建、程序編寫、測試等。

-項目優(yōu)化：對項目進行評估，找出不足之處，提出改進措施，優(yōu)化項目性能。

7.安全注意事項

-傳感器安裝：確保傳感器安裝牢固，避免因安裝不當導致的損壞或誤操作。

-程序安全：編寫安全可靠的程序，防止程序錯誤導致設(shè)備損壞或安全事故。

-人員安全：在項目實施過程中，注意人員安全，避免發(fā)生意外傷害。

8.實際應(yīng)用案例

-智能停車場：利用紅外傳感器和碰撞傳感器實現(xiàn)車輛自動進出停車場的功能。

-自動跟隨機器人：通過紅外傳感器和碰撞傳感器實現(xiàn)機器人對目標的自動跟蹤和跟隨。

-智能家居：利用紅外傳感器和碰撞傳感器實現(xiàn)家庭自動化控制，如自動開關(guān)燈、調(diào)節(jié)溫度等。板書設(shè)計①紅外傳感器原理

-工作原理：紅外線檢測

-類型：光電式、熱釋電式

-特點：非接觸式、抗干擾、應(yīng)用廣泛

②碰撞傳感器原理

-工作原理：壓力或位移檢測

-類型：壓力式、位移式

-特點：響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡單、易于安裝

③傳感器數(shù)據(jù)讀取與處理

-數(shù)據(jù)讀?。壕幊套x取傳感器數(shù)據(jù)

-數(shù)據(jù)處理：濾波、放大、轉(zhuǎn)換

④自動跟蹤系統(tǒng)構(gòu)建

-系統(tǒng)設(shè)計：需求分析、工作流程設(shè)計

-傳感器選擇：根據(jù)設(shè)計選擇傳感器

-程序編寫：控制程序編寫

⑤編程實現(xiàn)

-編程語言：Python、C++

-程序結(jié)構(gòu)：設(shè)計合理結(jié)構(gòu)

-程序調(diào)試：調(diào)試工具和技巧

⑥項目實施與優(yōu)化

-項目實施：硬件搭建、程序編寫、測試

-項目優(yōu)化：評估、改進措施

⑦安全注意事項

-傳感器安裝：牢固安裝

-程序安全：編寫安全程序

-人員安全：注意安全操作

⑧實際應(yīng)用案例

-智能停車場

-自動跟隨機器人

-智能家居教學反思與總結(jié)今天這節(jié)課，我們學習了自動跟蹤——紅外傳感器和碰撞傳感器的綜合應(yīng)用。這節(jié)課對我來說是一次很有意義的挑戰(zhàn)，也是一次難得的反思機會。

首先，我想談?wù)劷虒W過程中的得失。在教學方法上，我嘗試了講授與實驗相結(jié)合的方式，通過講解傳感器原理和展示實際案例，讓學生對自動跟蹤有了直觀的認識。我發(fā)現(xiàn)，這種方法對學生的理解有很大幫助，他們能夠更快地掌握知識。但同時，我也發(fā)現(xiàn)了一些問題。比如，在講解傳感器數(shù)據(jù)讀取與處理時，有些學生覺得比較抽象，難以理解。這說明我在講解過程中可能需要更加注重實際操作和案例的引入。

在策略管理方面，我采取了分組討論和實驗操作的方式，鼓勵學生參與進來。這種做法激發(fā)了學生的積極性，他們在實驗中表現(xiàn)出了很高的熱情。不過，我也發(fā)現(xiàn)，在實驗過程中，部分學生缺乏獨立思考的能力，往往依賴同伴。因此，我需要在今后的教學中，更加注重培養(yǎng)學生的獨立思考和解決問題的能力。

當然，這節(jié)課也存在一些不足之處。比如，我在講解傳感器數(shù)據(jù)讀取與處理時，可能沒有做到充分結(jié)合實際案例，導致部分學生理解困難。另外，在分組討論和實驗操作環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)部分學生之間的合作不夠默契，這需要在今后的教學中加強團隊協(xié)作能力的培養(yǎng)。

針對這些問題，我提出以下改進措施和建議：

1.在講解傳感器數(shù)據(jù)讀取與處理時，結(jié)合具體案例，讓學生在實際操作中理解知識。

2.加強課堂互動，鼓勵學生提問和發(fā)表意見，提高學生的參與度。

3.在實驗操作環(huán)節(jié)，注重培養(yǎng)學生的獨立思考和解決問題的能力，提高學生的實驗技能。

4.加強團隊協(xié)作能力的培養(yǎng)，鼓勵學生在小組討論和實驗操作中相互幫助，共同進步。課后作業(yè)1.實驗設(shè)計題：

設(shè)計一個自動跟隨機器人的實驗方案，包括所需的傳感器、硬件設(shè)備和編程步驟。要求描述如何使用紅外傳感器和碰撞傳感器實現(xiàn)機器人的自動跟隨功能。

答案示例：

-傳感器：紅外傳感器、碰撞傳感器

-硬件設(shè)備：機器人底盤、電機驅(qū)動器、控制模塊

-編程步驟：

a.初始化傳感器和電機驅(qū)動器。

b.讀取紅外傳感器的距離數(shù)據(jù)。

c.判斷距離是否在設(shè)定范圍內(nèi)。

d.如果在范圍內(nèi)，保持當前速度；如果超出范圍，調(diào)整方向和速度以跟隨目標。

2.編程實踐題：

編寫一個簡單的程序，使用紅外傳感器和碰撞傳感器控制一個LED燈的亮滅。當紅外傳感器檢測到物體時，LED燈亮起；當物體離開紅外傳感器的檢測范圍時，LED燈熄滅。

答案示例：

```python

frommachineimportPin

importutime

#設(shè)置紅外傳感器和LED燈的引腳

ir_sensor=Pin(2,Pin.IN)

led=Pin(4,Pin.OUT)

whileTrue:

ifir_sensor.value()==1:#檢測到物體

led.value(1)#LED燈亮起

else:

led.value(0)#LED燈熄滅

utime.sleep(0.1)#稍作延遲

```

3.問題解決題：

假設(shè)你正在設(shè)計一個自動門，需要使用紅外傳感器和碰撞傳感器來控制門的開關(guān)。請描述如何使用這兩個傳感器來實現(xiàn)自動門的控制邏輯。

答案示例：

-當紅外傳感器檢測到有人靠近時，碰撞傳感器處于非激活狀態(tài)，門保持關(guān)閉。

-當紅外傳感器檢測到有人靠近且碰撞傳感器被激活時，門自動打開。

-當人通過后，紅外傳感器和碰撞傳感器恢復(fù)到初始狀態(tài)，門自動關(guān)閉。

4.項目設(shè)計題：

設(shè)計一個基于紅外傳感器和碰撞傳感器的自動清潔機器人項目。描述機器人的功能、所需傳感器和硬件設(shè)備，以及編程實現(xiàn)的方法。

答案示例：

-功能：自動清潔地面，避免障礙物。

-傳感器：紅外傳感器、碰撞傳感器、地面清潔裝置

-硬件設(shè)備：清潔機器人底盤、電機驅(qū)動器、控制模塊

-編程實現(xiàn)：

a.初始化傳感器和電機驅(qū)動器。

b.讀取紅外傳感器的距離數(shù)據(jù)。

c.判斷是否遇到障礙物。

d.如果遇到障礙物，調(diào)整方向避開；如果沒有障礙物，繼續(xù)清潔。

5.應(yīng)用拓展題：

設(shè)計一個智能家居系統(tǒng)，利用紅