《第17課自動(dòng)跟蹤——紅外傳感器和碰撞傳感器的綜合應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)反思-2023-2024學(xué)年初中信息技術(shù)清華大學(xué)版2012九年級(jí)下冊(cè)學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級(jí)授課地點(diǎn)教具教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容：本節(jié)課主要教授學(xué)生如何綜合運(yùn)用紅外傳感器和碰撞傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤功能，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行編程實(shí)踐。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系：本節(jié)課以清華大學(xué)版2012九年級(jí)下冊(cè)信息技術(shù)教材第17課《自動(dòng)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(xué)生在前幾節(jié)課中學(xué)到的傳感器基本原理和編程知識(shí)相聯(lián)系，有助于學(xué)生鞏固已有知識(shí)，提高實(shí)際操作能力。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的信息意識(shí)、計(jì)算思維和數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新等核心素養(yǎng)。通過(guò)紅外傳感器和碰撞傳感器的綜合應(yīng)用，學(xué)生能夠理解傳感器技術(shù)在自動(dòng)化控制中的應(yīng)用，提升解決實(shí)際問(wèn)題的能力。同時(shí)，通過(guò)編程實(shí)踐，學(xué)生將鍛煉邏輯思維和編程技能，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法重點(diǎn)：紅外傳感器和碰撞傳感器的原理理解及編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤功能。

難點(diǎn)：傳感器數(shù)據(jù)讀取與處理，以及編程邏輯的準(zhǔn)確性。

解決辦法：

1.重點(diǎn)：通過(guò)實(shí)物演示和課堂講解，幫助學(xué)生理解傳感器的工作原理，結(jié)合具體案例，引導(dǎo)學(xué)生分析傳感器如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤。

2.難點(diǎn)：采用分步教學(xué)，先讓學(xué)生熟悉單個(gè)傳感器的使用方法，再逐步過(guò)渡到兩個(gè)傳感器的綜合應(yīng)用。同時(shí)，提供編程模板和示例，引導(dǎo)學(xué)生逐步構(gòu)建和優(yōu)化編程邏輯。對(duì)于編程難題，鼓勵(lì)學(xué)生小組討論，互相幫助解決問(wèn)題。教學(xué)方法與策略1.采用講授與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)方法，首先通過(guò)講解傳感器原理，幫助學(xué)生建立理論基礎(chǔ)。接著，通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生親身體驗(yàn)傳感器應(yīng)用。

2.設(shè)計(jì)角色扮演活動(dòng)，讓學(xué)生分組模擬紅外傳感器和碰撞傳感器的交互過(guò)程，提高學(xué)生對(duì)傳感器協(xié)同工作的理解。

3.使用項(xiàng)目導(dǎo)向?qū)W習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生完成一個(gè)自動(dòng)跟蹤項(xiàng)目的構(gòu)建，從需求分析到編程實(shí)現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。

4.結(jié)合多媒體教學(xué)，展示傳感器應(yīng)用案例和編程示例，增強(qiáng)學(xué)生的直觀感受和動(dòng)手能力。教學(xué)過(guò)程1.導(dǎo)入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：通過(guò)展示自動(dòng)跟蹤技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例，如無(wú)人駕駛車輛、智能機(jī)器人等，激發(fā)學(xué)生對(duì)自動(dòng)跟蹤技術(shù)的興趣。

-回顧舊知：引導(dǎo)學(xué)生回顧之前學(xué)過(guò)的傳感器基本原理和編程知識(shí)，為學(xué)習(xí)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(xì)講解紅外傳感器和碰撞傳感器的原理、特點(diǎn)及其在自動(dòng)跟蹤中的應(yīng)用。

-舉例說(shuō)明：通過(guò)實(shí)際案例展示如何利用紅外傳感器和碰撞傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤功能，如智能停車場(chǎng)、自動(dòng)跟隨機(jī)器人等。

-互動(dòng)探究：引導(dǎo)學(xué)生分組討論，探討如何將傳感器數(shù)據(jù)應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中，并嘗試提出解決方案。

3.實(shí)驗(yàn)操作（約30分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，利用紅外傳感器和碰撞傳感器搭建自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，并測(cè)試其性能。

-教師指導(dǎo)：巡回指導(dǎo)，解答學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。

4.編程實(shí)踐（約40分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，編寫(xiě)程序控制自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)功能。

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

5.項(xiàng)目展示（約20分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：展示各自完成的項(xiàng)目，分享項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程和心得體會(huì)。

-教師點(diǎn)評(píng)：對(duì)學(xué)生的項(xiàng)目進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，肯定優(yōu)點(diǎn)，指出不足，并提出改進(jìn)建議。

6.總結(jié)與反思（約10分鐘）

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

-教師反思：針對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)和編程過(guò)程中遇到的問(wèn)題，總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)教學(xué)提供參考。

7.布置作業(yè)（約5分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：布置課后作業(yè)，要求學(xué)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(dòng)跟蹤中的應(yīng)用；

b.思考如何將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中，提出自己的設(shè)計(jì)方案。

教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，確保每位學(xué)生都能跟上教學(xué)節(jié)奏。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂活動(dòng)，培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新思維。知識(shí)點(diǎn)梳理1.紅外傳感器原理與特點(diǎn)

-紅外傳感器的工作原理：利用紅外線檢測(cè)目標(biāo)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(diǎn)：非接觸式檢測(cè)、抗干擾能力強(qiáng)、應(yīng)用廣泛。

2.碰撞傳感器原理與特點(diǎn)

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

-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(diǎn)：響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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^(guò)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(duì)讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、放大、轉(zhuǎn)換等處理，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

4.自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的構(gòu)建

-系統(tǒng)設(shè)計(jì)：根據(jù)實(shí)際需求，設(shè)計(jì)自動(dòng)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(jì)，選擇合適的紅外傳感器和碰撞傳感器。

-程序編寫(xiě)：編寫(xiě)控制自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的程序，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物體的跟蹤。

5.編程實(shí)現(xiàn)

-編程語(yǔ)言：使用適合的編程語(yǔ)言，如Python、C++等，編寫(xiě)控制程序。

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

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

6.項(xiàng)目實(shí)施與優(yōu)化

-項(xiàng)目實(shí)施：根據(jù)設(shè)計(jì)方案，實(shí)施自動(dòng)跟蹤項(xiàng)目，包括硬件搭建、程序編寫(xiě)、測(cè)試等。

-項(xiàng)目?jī)?yōu)化：對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)估，找出不足之處，提出改進(jìn)措施，優(yōu)化項(xiàng)目性能。

7.安全注意事項(xiàng)

-傳感器安裝：確保傳感器安裝牢固，避免因安裝不當(dāng)導(dǎo)致的損壞或誤操作。

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

-人員安全：在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，注意人員安全，避免發(fā)生意外傷害。

8.實(shí)際應(yīng)用案例

-智能停車場(chǎng)：利用紅外傳感器和碰撞傳感器實(shí)現(xiàn)車輛自動(dòng)進(jìn)出停車場(chǎng)的功能。

-自動(dòng)跟隨機(jī)器人：通過(guò)紅外傳感器和碰撞傳感器實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)目標(biāo)的自動(dòng)跟蹤和跟隨。

-智能家居：利用紅外傳感器和碰撞傳感器實(shí)現(xiàn)家庭自動(dòng)化控制，如自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈、調(diào)節(jié)溫度等。板書(shū)設(shè)計(jì)①紅外傳感器原理

-工作原理：紅外線檢測(cè)

-類型：光電式、熱釋電式

-特點(diǎn)：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(cè)

-類型：壓力式、位移式

-特點(diǎn)：響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)跟蹤系統(tǒng)構(gòu)建

-系統(tǒng)設(shè)計(jì)：需求分析、工作流程設(shè)計(jì)

-傳感器選擇：根據(jù)設(shè)計(jì)選擇傳感器

-程序編寫(xiě)：控制程序編寫(xiě)

⑤編程實(shí)現(xiàn)

-編程語(yǔ)言：Python、C++

-程序結(jié)構(gòu)：設(shè)計(jì)合理結(jié)構(gòu)

-程序調(diào)試：調(diào)試工具和技巧

⑥項(xiàng)目實(shí)施與優(yōu)化

-項(xiàng)目實(shí)施：硬件搭建、程序編寫(xiě)、測(cè)試

-項(xiàng)目?jī)?yōu)化：評(píng)估、改進(jìn)措施

⑦安全注意事項(xiàng)

-傳感器安裝：牢固安裝

-程序安全：編寫(xiě)安全程序

-人員安全：注意安全操作

⑧實(shí)際應(yīng)用案例

-智能停車場(chǎng)

-自動(dòng)跟隨機(jī)器人

-智能家居教學(xué)反思與總結(jié)今天這節(jié)課，我們學(xué)習(xí)了自動(dòng)跟蹤——紅外傳感器和碰撞傳感器的綜合應(yīng)用。這節(jié)課對(duì)我來(lái)說(shuō)是一次很有意義的挑戰(zhàn)，也是一次難得的反思機(jī)會(huì)。

首先，我想談?wù)劷虒W(xué)過(guò)程中的得失。在教學(xué)方法上，我嘗試了講授與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，通過(guò)講解傳感器原理和展示實(shí)際案例，讓學(xué)生對(duì)自動(dòng)跟蹤有了直觀的認(rèn)識(shí)。我發(fā)現(xiàn)，這種方法對(duì)學(xué)生的理解有很大幫助，他們能夠更快地掌握知識(shí)。但同時(shí)，我也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題。比如，在講解傳感器數(shù)據(jù)讀取與處理時(shí)，有些學(xué)生覺(jué)得比較抽象，難以理解。這說(shuō)明我在講解過(guò)程中可能需要更加注重實(shí)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(shí)驗(yàn)操作的方式，鼓勵(lì)學(xué)生參與進(jìn)來(lái)。這種做法激發(fā)了學(xué)生的積極性，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出了很高的熱情。不過(guò)，我也發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，部分學(xué)生缺乏獨(dú)立思考的能力，往往依賴同伴。因此，我需要在今后的教學(xué)中，更加注重培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力。

當(dāng)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(shí)，可能沒(méi)有做到充分結(jié)合實(shí)際案例，導(dǎo)致部分學(xué)生理解困難。另外，在分組討論和實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生之間的合作不夠默契，這需要在今后的教學(xué)中加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的培養(yǎng)。

針對(duì)這些問(wèn)題，我提出以下改進(jìn)措施和建議：

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

2.加強(qiáng)課堂互動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生提問(wèn)和發(fā)表意見(jiàn)，提高學(xué)生的參與度。

3.在實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，注重培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能。

4.加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的培養(yǎng)，鼓勵(lì)學(xué)生在小組討論和實(shí)驗(yàn)操作中相互幫助，共同進(jìn)步。課后作業(yè)1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題：

設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)跟隨機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自動(dòng)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(jī)器人底盤(pán)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、控制模塊

-編程步驟：

a.初始化傳感器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dāng)前速度；如果超出范圍，調(diào)整方向和速度以跟隨目標(biāo)。

2.編程實(shí)踐題：

編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，使用紅外傳感器和碰撞傳感器控制一個(gè)LED燈的亮滅。當(dāng)紅外傳感器檢測(cè)到物體時(shí)，LED燈亮起；當(dāng)物體離開(kāi)紅外傳感器的檢測(cè)范圍時(shí)，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(cè)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(wèn)題解決題：

假設(shè)你正在設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)門，需要使用紅外傳感器和碰撞傳感器來(lái)控制門的開(kāi)關(guān)。請(qǐng)描述如何使用這兩個(gè)傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門的控制邏輯。

答案示例：

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

-當(dāng)紅外傳感器檢測(cè)到有人靠近且碰撞傳感器被激活時(shí)，門自動(dòng)打開(kāi)。

-當(dāng)人通過(guò)后，紅外傳感器和碰撞傳感器恢復(fù)到初始狀態(tài)，門自動(dòng)關(guān)閉。

4.項(xiàng)目設(shè)計(jì)題：

設(shè)計(jì)一個(gè)基于紅外傳感器和碰撞傳感器的自動(dòng)清潔機(jī)器人項(xiàng)目。描述機(jī)器人的功能、所需傳感器和硬件設(shè)備，以及編程實(shí)現(xiàn)的方法。

答案示例：

-功能：自動(dòng)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(jī)器人底盤(pán)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、控制模塊

-編程實(shí)現(xiàn)：

a.初始化傳感器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(kāi)；如果沒(méi)有障礙物，繼續(xù)清潔。

5.應(yīng)用拓展題：

設(shè)計(jì)一個(gè)智能家居系統(tǒng)，利用紅