第2單元第6課《奔向光明--亮度傳感器的應(yīng)用和條件控制-教學(xué)設(shè)計2023—2024學(xué)年清華大學(xué)版（2012）初中信息技術(shù)九年級下冊主備人備課成員教材分析第2單元第6課《奔向光明--亮度傳感器的應(yīng)用和條件控制》選自清華大學(xué)版初中信息技術(shù)九年級下冊。本節(jié)課圍繞亮度傳感器展開，旨在讓學(xué)生了解亮度傳感器的工作原理及其在生活中的應(yīng)用，通過條件控制實現(xiàn)智能設(shè)備的功能。教學(xué)內(nèi)容與課本緊密相連，注重理論與實踐相結(jié)合，符合教學(xué)實際。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的信息意識，理解信息技術(shù)在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用。

2.增強學(xué)生的計算思維，學(xué)會通過編程控制傳感器實現(xiàn)功能。

3.提升學(xué)生的問題解決能力，通過分析亮度傳感器的應(yīng)用場景，解決實際問題。

4.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，鼓勵學(xué)生設(shè)計創(chuàng)意應(yīng)用，提高創(chuàng)新能力。教學(xué)難點與重點1.教學(xué)重點

①理解亮度傳感器的工作原理及其在電路中的連接方式。

②掌握基于亮度傳感器的基本編程方法，實現(xiàn)條件控制的邏輯判斷。

③能夠設(shè)計和實現(xiàn)簡單的亮度感應(yīng)控制電路，如自動燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

2.教學(xué)難點

①理解亮度傳感器的靈敏度調(diào)節(jié)和響應(yīng)時間對電路的影響。

②掌握復(fù)雜條件控制邏輯的編寫，如多條件組合判斷。

③將亮度傳感器的應(yīng)用與實際生活場景相結(jié)合，設(shè)計具有實用性和創(chuàng)新性的解決方案。學(xué)具準(zhǔn)備Xxx課型新授課教法學(xué)法講授法課時第一課時師生互動設(shè)計二次備課教學(xué)資源-軟硬件資源：亮度傳感器模塊、Arduino或RaspberryPi控制器、連接線、面包板、LED燈。

-課程平臺：在線編程平臺（如Scratch、Python編程環(huán)境）。

-信息化資源：亮度傳感器工作原理動畫演示、相關(guān)應(yīng)用案例視頻。

-教學(xué)手段：實物演示、分組實驗、課堂討論。教學(xué)過程設(shè)計一、導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）

1.情境創(chuàng)設(shè)：展示一個典型的家居場景，家中燈光自動隨著外界光線變化而調(diào)整。

2.提出問題：為什么家中的燈光可以自動調(diào)整？這背后是什么技術(shù)？

3.學(xué)生思考：引導(dǎo)學(xué)生思考與光線傳感器相關(guān)的技術(shù)及其應(yīng)用。

二、講授新課（20分鐘）

1.亮度傳感器的工作原理（5分鐘）

-解釋亮度傳感器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。

-展示亮度傳感器的圖形符號和基本參數(shù)。

-通過動畫或?qū)嵨镅菔?，讓學(xué)生直觀理解亮度傳感器的工作過程。

2.亮度傳感器的應(yīng)用和條件控制（10分鐘）

-講解亮度傳感器在電路中的應(yīng)用，如連接方式、信號處理。

-通過實際案例，介紹亮度傳感器在不同場景下的應(yīng)用。

-介紹條件控制的概念，講解如何通過編程實現(xiàn)亮度傳感器的條件控制。

3.實踐操作演示（5分鐘）

-展示如何使用Arduino或RaspberryPi控制器連接亮度傳感器。

-編寫并演示一個簡單的亮度控制程序，讓學(xué)生直觀感受編程實現(xiàn)的功能。

三、鞏固練習(xí)（15分鐘）

1.編程練習(xí)（10分鐘）

-學(xué)生分組，每人或每組編寫一個簡單的亮度控制程序。

-提供代碼示例，幫助學(xué)生理解和修改代碼。

-教師巡回指導(dǎo)，解答學(xué)生疑問。

2.案例分析（5分鐘）

-分析亮度傳感器在不同應(yīng)用場景中的優(yōu)缺點。

-引導(dǎo)學(xué)生思考如何優(yōu)化設(shè)計方案，提高系統(tǒng)性能。

四、課堂提問與討論（10分鐘）

1.課堂提問（5分鐘）

-提出與亮度傳感器應(yīng)用相關(guān)的問題，如“如何調(diào)整傳感器的靈敏度？”

-鼓勵學(xué)生積極回答，并對回答進行點評。

2.小組討論（5分鐘）

-將學(xué)生分成小組，討論如何設(shè)計一個智能照明系統(tǒng)。

-小組內(nèi)分工合作，每組提出自己的設(shè)計方案。

五、總結(jié)與拓展（5分鐘）

1.總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，強調(diào)亮度傳感器的應(yīng)用和條件控制。

2.拓展思考：鼓勵學(xué)生在生活中尋找類似的應(yīng)用場景，并嘗試設(shè)計相應(yīng)的解決方案。

教學(xué)時長總計：45分鐘。學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.知識掌握：通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠理解亮度傳感器的工作原理，掌握其在電路中的連接方式和基本參數(shù)。他們能夠識別亮度傳感器的圖形符號，并了解其靈敏度調(diào)節(jié)和響應(yīng)時間對電路的影響。

2.技能提升：學(xué)生在實際操作中學(xué)會了如何使用Arduino或RaspberryPi控制器連接亮度傳感器，并能夠編寫簡單的編程代碼來實現(xiàn)亮度傳感器的條件控制。這種技能的掌握為他們在未來的學(xué)習(xí)和生活中應(yīng)用類似技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

3.創(chuàng)新思維：在課程設(shè)計和案例分析環(huán)節(jié)，學(xué)生需要運用所學(xué)的知識設(shè)計智能照明系統(tǒng)，這激發(fā)了他們的創(chuàng)新思維。通過小組討論和合作，學(xué)生能夠提出不同的設(shè)計方案，并學(xué)會從多個角度思考問題。

4.解決問題能力：在遇到編程難題時，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)和同伴互助，學(xué)會了如何分析問題、尋找解決方案。這種能力的提升有助于他們在遇到實際問題時能夠迅速找到解決問題的方法。

5.信息意識：學(xué)生通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，對信息技術(shù)在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用有了更深入的認(rèn)識。他們能夠意識到信息技術(shù)在改善生活品質(zhì)和提高工作效率方面的作用，從而增強了信息意識。

6.團隊合作：在小組討論和實踐中，學(xué)生學(xué)會了如何與他人合作，共同完成任務(wù)。這種團隊合作能力的培養(yǎng)對于他們在未來的學(xué)習(xí)和工作中都是非常重要的。

7.實踐操作能力：通過實際操作亮度傳感器，學(xué)生鍛煉了自己的動手能力。他們能夠熟練地使用電路連接工具，進行電路搭建和調(diào)試，這有助于他們在未來的學(xué)習(xí)和生活中更好地應(yīng)對實際問題。

8.情感態(tài)度：學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中體驗到了成功的喜悅和挑戰(zhàn)的樂趣，這有助于培養(yǎng)他們的積極情感態(tài)度。他們能夠更加自信地面對學(xué)習(xí)中的困難和挑戰(zhàn)。典型例題講解1.例題：

設(shè)計一個簡單的亮度感應(yīng)燈控制電路，當(dāng)環(huán)境光線低于設(shè)定閾值時，LED燈自動點亮；當(dāng)光線高于設(shè)定閾值時，LED燈熄滅。

解答：

-連接亮度傳感器到Arduino的A0模擬輸入端。

-將LED燈的正極連接到Arduino的數(shù)字輸出端口（例如D13），負極通過限流電阻連接到地。

-編寫程序如下：

```cpp

constintsensorPin=A0;//亮度傳感器連接到A0

constintledPin=13;//LED燈連接到D13

intthreshold=512;//設(shè)定閾值

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);

pinMode(sensorPin,INPUT);

}

voidloop(){

intsensorValue=analogRead(sensorPin);

if(sensorValue<threshold){

digitalWrite(ledPin,HIGH);//光線暗，LED點亮

}else{

digitalWrite(ledPin,LOW);//光線亮，LED熄滅

}

}

```

2.例題：

編寫一個程序，使用亮度傳感器控制一組LED燈，當(dāng)環(huán)境光線低于設(shè)定閾值時，LED燈依次點亮；當(dāng)光線高于設(shè)定閾值時，LED燈依次熄滅。

解答：

-假設(shè)有5個LED燈連接到Arduino的D2到D6端口。

-程序如下：

```cpp

constintsensorPin=A0;//亮度傳感器連接到A0

constintledPins[]={2,3,4,5,6};//LED燈連接到D2到D6

intthreshold=512;//設(shè)定閾值

voidsetup(){

for(inti=0;i<5;i++){

pinMode(ledPins[i],OUTPUT);

}

pinMode(sensorPin,INPUT);

}

voidloop(){

intsensorValue=analogRead(sensorPin);

if(sensorValue<threshold){

for(inti=0;i<5;i++){

digitalWrite(ledPins[i],HIGH);

}

}else{

for(inti=0;i<5;i++){

digitalWrite(ledPins[i],LOW);

}

}

}

```

3.例題：

設(shè)計一個亮度感應(yīng)燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過滑動變阻器調(diào)節(jié)亮度傳感器的閾值，從而改變LED燈的亮度。

解答：

-將滑動變阻器的一端連接到Arduino的5V，另一端連接到A0模擬輸入端。

-將LED燈的正極連接到Arduino的PWM輸出端口（例如D9），負極連接到地。

-程序如下：

```cpp

constintsensorPin=A0;//亮度傳感器連接到A0

constintledPin=9;//LED燈連接到D9

intsensorValue=0;

intoutputValue=0;

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);

pinMode(sensorPin,INPUT);

}

voidloop(){

sensorValue=analogRead(sensorPin);

outputValue=map(sensorValue,0,1023,0,255);

analogWrite(ledPin,outputValue);

}

```

4.例題：

編寫一個程序，使用亮度傳感器控制一個風(fēng)扇，當(dāng)環(huán)境光線低于設(shè)定閾值時，風(fēng)扇開啟；當(dāng)光線高于設(shè)定閾值時，風(fēng)扇關(guān)閉。

解答：

-將風(fēng)扇的電源線連接到Arduino的數(shù)字輸出端口（例如D8）。

-程序如下：

```cpp

constintsensorPin=A0;//亮度傳感器連接到A0

constintfanPin=8;//風(fēng)扇連接到D8

intthreshold=512;//設(shè)定閾值

voidsetup(){

pinMode(fanPin,OUTPUT);

pinMode(sensorPin,INPUT);

}

voidloop(){

intsensorValue=analogRead(sensorPin);

if(sensorValue<threshold){

digitalWrite(fanPin,HIGH);//光線暗，風(fēng)扇開啟

}else{

digitalWrite(fanPin,LOW);//光線亮，風(fēng)扇關(guān)閉

}

}

```

5.例題：

設(shè)計一個亮度感應(yīng)燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當(dāng)環(huán)境光線低于設(shè)定閾值時，LED燈亮度逐漸增加；當(dāng)光線高于設(shè)定閾值時，LED燈亮度逐漸減少。

解答：

-使用PWM輸出控制LED燈的亮度。

-程序如下：

```cpp

constintsensorPin=A0;//亮度傳感器連接到A0

constintledPin=9;//LED燈連接到D9

intsensorValue=0;

intoutputValue=0;

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);

pinMode(sensorPin,INPUT);

}

voidloop(){

sensorValue=analogRead(sensorPin);

outputValue=map(sensorValue,0,1023,255,0);

analogWrite(ledPin,outputValue);

}

```板書設(shè)計1.知識點

①亮度傳感器的工作原理

②亮度傳感器的連接方式

③亮度傳感器在電路中的信號處理

④Arduino與亮度傳感器的接口

2.關(guān)鍵詞

①光敏電阻

②電壓輸出

③數(shù)字輸出

④模擬輸出

⑤PWM

3.句子

①亮度傳感器通過光敏電阻感知環(huán)境光線強度。

②電壓輸出型傳感器輸出電壓值與光線強度成正比。

③數(shù)字輸出型傳感器輸出高電平或低電平信號。

④模擬輸出型傳感器輸出模擬電壓信號，可用于PWM控制。

⑤通過Arduino的PWM端口可以調(diào)節(jié)LED燈的亮度。課堂1.課堂評價

1.1提問評價

-通過提問的方式，檢驗學(xué)生對亮度傳感器工作原理、連接方式及編程控制的理解程度。

-針對亮度傳感器在實際應(yīng)用中的問題，提問學(xué)生如何設(shè)計電路，如何編寫程序?qū)崿F(xiàn)特定的功能。

-通過學(xué)生的回答，了解他們對知識點的掌握情況，及時調(diào)整教學(xué)進度和內(nèi)容。

1.2觀察評價

-觀察學(xué)生在實踐操作中的表現(xiàn)，如連接電路、編寫程序、調(diào)試等環(huán)節(jié)的熟練程度。

-注意學(xué)生在小組討論中的互動情況，觀察他們是否能夠有效溝通、分工合作。

-通過觀察，評估學(xué)生的動手能力和團隊合作能力。

1.3測試評價

-設(shè)計一些針對性的測試題，檢驗學(xué)生對亮度傳感器相關(guān)知識的掌握情況。

-測試題包括選擇題、填空題和編程題，涵蓋亮度傳感器的原理、連接、編程和應(yīng)用等方面。

-通過測試，了解學(xué)生的整體學(xué)習(xí)效果，為后續(xù)教學(xué)提供參考。

2.作業(yè)評價

2.1作業(yè)內(nèi)容

-布置一些與亮度傳感器應(yīng)用相關(guān)的作業(yè)，如設(shè)計一個基于亮度傳感器的智能控制系統(tǒng)。

-作業(yè)要求學(xué)生獨立完成，并在規(guī)定時間內(nèi)提交。

2.2作業(yè)批改

-對學(xué)生的作業(yè)進行認(rèn)真批改，關(guān)注學(xué)生的設(shè)計思路、電路連接、編程邏輯等方面。

-對學(xué)生的錯誤進行指正，給出改進建議。

2.3作業(yè)反饋

-及時向?qū)W生反饋作業(yè)評價結(jié)果，鼓勵學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力。

-針對學(xué)生的優(yōu)點和不足，進行個性化指導(dǎo)，幫助他們提高學(xué)習(xí)效果。

2.4作業(yè)展示

-在課堂上展示學(xué)生的優(yōu)秀作業(yè)，分享他們的設(shè)計思路和實現(xiàn)方法。

-通過展示，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進同學(xué)之間的交流與合作。教學(xué)反思這節(jié)課下來，我感到既有成就感也有不少需要改進的