第十四課 智能干手器教學(xué)設(shè)計(jì)　-2023-2024學(xué)年青島版（2019）初中信息技術(shù)第四冊(cè)

第十四課智能干手器教學(xué)設(shè)計(jì)-2023—2024學(xué)年青島版（2019）初中信息技術(shù)第四冊(cè)課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：單位：一、設(shè)計(jì)意圖本節(jié)課以“智能干手器”為主題，結(jié)合青島版（2019）初中信息技術(shù)第四冊(cè)內(nèi)容，旨在讓學(xué)生了解傳感器技術(shù)及其在生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力，提高信息技術(shù)素養(yǎng)。通過實(shí)際操作，讓學(xué)生掌握傳感器的工作原理，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)簡單智能控制系統(tǒng)。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生信息意識(shí)，提高問題解決能力，通過智能干手器的設(shè)計(jì)與制作，讓學(xué)生體驗(yàn)信息技術(shù)與生活的融合，增強(qiáng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，提升信息社會(huì)責(zé)任感。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)，

①理解傳感器的工作原理及其在智能干手器中的應(yīng)用；

②掌握Arduino編程基礎(chǔ)，能夠編寫簡單的控制程序；

③學(xué)習(xí)電路連接方法，能夠根據(jù)設(shè)計(jì)需求搭建電路；

④學(xué)會(huì)使用編程軟件進(jìn)行代碼編寫和調(diào)試。

2.教學(xué)難點(diǎn)，

①將傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為可處理的數(shù)字信號(hào)；

②設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)智能干手器的自動(dòng)感應(yīng)功能；

③解決電路設(shè)計(jì)和編程中的實(shí)際問題，如信號(hào)干擾、代碼優(yōu)化等；

④協(xié)調(diào)團(tuán)隊(duì)成員，確保項(xiàng)目順利進(jìn)行。四、教學(xué)資源軟硬件資源：Arduino開源板、紅外傳感器、干手器電機(jī)、連接線、電阻、電容、面包板、電源適配器。

課程平臺(tái)：學(xué)校內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。

信息化資源：智能干手器設(shè)計(jì)相關(guān)教學(xué)視頻、Arduino編程教程、電路設(shè)計(jì)軟件。

教學(xué)手段：實(shí)物展示、小組討論、實(shí)踐操作、課堂演示。五、教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課

教師站在講臺(tái)上，面帶微笑，以輕松的語氣與學(xué)生互動(dòng)：“同學(xué)們，大家有沒有想過，在我們的日常生活中，有哪些設(shè)備是利用傳感器技術(shù)來提高生活品質(zhì)的呢？今天，我們就來探究一個(gè)與我們的生活息息相關(guān)的智能設(shè)備——智能干手器?！?/p>

學(xué)生們紛紛舉手回答，有的提到了智能門鎖，有的提到了自動(dòng)感應(yīng)燈，教師對(duì)這些回答表示肯定，并引導(dǎo)大家聚焦到智能干手器。

二、新課導(dǎo)入

1.教師展示智能干手器實(shí)物，講解其工作原理，引導(dǎo)學(xué)生思考傳感器在其中扮演的角色。

2.教師播放一段關(guān)于智能干手器制作的教學(xué)視頻，讓學(xué)生直觀地了解整個(gè)制作過程。

三、課堂探究

1.傳感器原理學(xué)習(xí)

-教師引導(dǎo)學(xué)生回顧傳感器的基本概念，講解紅外傳感器的原理和特性。

-學(xué)生分組討論，通過實(shí)驗(yàn)操作，驗(yàn)證紅外傳感器的感應(yīng)距離和感應(yīng)角度。

2.Arduino編程學(xué)習(xí)

-教師演示Arduino編程環(huán)境的使用方法，講解基本語法和編程技巧。

-學(xué)生跟隨教師步驟，編寫控制干手器電機(jī)的簡單程序。

3.電路搭建與調(diào)試

-教師講解電路連接方法，強(qiáng)調(diào)安全注意事項(xiàng)。

-學(xué)生分組進(jìn)行電路搭建，互相交流心得，共同解決遇到的問題。

-教師巡回指導(dǎo)，解答學(xué)生疑問，確保每個(gè)小組都能順利完成電路搭建。

四、實(shí)踐操作

1.學(xué)生按照程序控制干手器，觀察其工作狀態(tài)，思考如何優(yōu)化程序。

2.教師組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，分享各自的設(shè)計(jì)思路，共同改進(jìn)智能干手器。

3.學(xué)生根據(jù)討論結(jié)果，對(duì)程序進(jìn)行修改和優(yōu)化，提高干手器的性能。

五、課堂總結(jié)

1.教師引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)傳感器、Arduino編程和電路搭建的重要性。

2.學(xué)生分享自己在實(shí)踐過程中的收獲和感悟，教師給予點(diǎn)評(píng)和鼓勵(lì)。

3.教師布置課后作業(yè)，要求學(xué)生完成以下任務(wù)：

-深入研究其他類型的傳感器，了解其在生活中的應(yīng)用。

-嘗試設(shè)計(jì)并制作其他智能設(shè)備，如智能門鈴、智能燈等。

-收集資料，了解當(dāng)前傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢。

六、課后反思

教師對(duì)本節(jié)課的教學(xué)效果進(jìn)行反思，總結(jié)教學(xué)過程中的優(yōu)點(diǎn)和不足，為今后的教學(xué)提供借鑒。同時(shí)，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，針對(duì)性地調(diào)整教學(xué)策略，提高教學(xué)質(zhì)量。六、學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果

1.知識(shí)掌握方面：

-學(xué)生掌握了傳感器的基本原理，理解了紅外傳感器在智能干手器中的應(yīng)用。

-學(xué)生學(xué)會(huì)了Arduino編程環(huán)境的使用，能夠編寫簡單的控制程序。

-學(xué)生了解了電路連接方法，能夠根據(jù)設(shè)計(jì)需求搭建電路。

2.技能提升方面：

-學(xué)生通過實(shí)踐操作，提高了動(dòng)手實(shí)踐能力，學(xué)會(huì)了將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目。

-學(xué)生在小組合作中學(xué)會(huì)了溝通與協(xié)作，提升了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

-學(xué)生在解決問題過程中培養(yǎng)了創(chuàng)新思維，學(xué)會(huì)了分析問題、解決問題的方法。

3.思維發(fā)展方面：

-學(xué)生在探究傳感器原理和Arduino編程過程中，培養(yǎng)了邏輯思維和抽象思維能力。

-學(xué)生通過觀察智能干手器的工作狀態(tài)，學(xué)會(huì)了從現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題。

-學(xué)生在改進(jìn)程序和設(shè)計(jì)過程中，提升了創(chuàng)新意識(shí)和批判性思維。

4.信息技術(shù)素養(yǎng)方面：

-學(xué)生認(rèn)識(shí)到信息技術(shù)在生活中的重要性，提高了對(duì)信息技術(shù)的興趣。

-學(xué)生了解了傳感器技術(shù)在我國的發(fā)展現(xiàn)狀，增強(qiáng)了民族自豪感。

-學(xué)生在實(shí)踐過程中，培養(yǎng)了良好的信息道德和信息安全意識(shí)。

5.情感態(tài)度價(jià)值觀方面：

-學(xué)生在制作智能干手器的過程中，體驗(yàn)到了科技帶來的便利，激發(fā)了探索未知世界的興趣。

-學(xué)生在小組合作中，學(xué)會(huì)了尊重他人、關(guān)愛集體，培養(yǎng)了良好的社會(huì)交往能力。

-學(xué)生通過完成項(xiàng)目，增強(qiáng)了自信心，認(rèn)識(shí)到自己的潛能，激發(fā)了進(jìn)一步學(xué)習(xí)信息技術(shù)的動(dòng)力。七、板書設(shè)計(jì)①智能干手器工作原理

-傳感器類型：紅外傳感器

-工作原理：感應(yīng)人體動(dòng)作，觸發(fā)電機(jī)啟動(dòng)

-信號(hào)傳輸：紅外信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)

②Arduino編程基礎(chǔ)

-程序結(jié)構(gòu)：輸入、輸出、循環(huán)、條件判斷

-變量、常量：數(shù)據(jù)類型、變量聲明、常量定義

-函數(shù)：庫函數(shù)、自定義函數(shù)、函數(shù)調(diào)用

③電路搭建

-元器件：Arduino板、紅外傳感器、干手器電機(jī)、電阻、電容、連接線

-連接方法：電路圖解析、元件布局、接線順序

-電路測試：電壓、電流、電阻測試工具的使用

④項(xiàng)目實(shí)施

-小組合作：分工、溝通、協(xié)作

-問題解決：分析問題、設(shè)計(jì)方案、實(shí)踐操作

-項(xiàng)目評(píng)估：效果展示、反思總結(jié)八、典型例題講解1.例題：

設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的Arduino程序，當(dāng)紅外傳感器檢測到有人靠近時(shí)，干手器電機(jī)開始工作，五秒后自動(dòng)停止。

答案：

```cpp

constintsensorPin=2;//定義紅外傳感器連接的引腳

constintmotorPin=3;//定義干手器電機(jī)連接的引腳

unsignedlongpreviousMillis=0;//記錄上一次觸發(fā)的時(shí)間

constlonginterval=5000;//設(shè)置觸發(fā)間隔時(shí)間為5秒

voidsetup(){

pinMode(sensorPin,INPUT);//設(shè)置傳感器引腳為輸入

pinMode(motorPin,OUTPUT);//設(shè)置電機(jī)引腳為輸出

}

voidloop(){

unsignedlongcurrentMillis=millis();//獲取當(dāng)前時(shí)間

if(digitalRead(sensorPin)==HIGH&¤tMillis-previousMillis>=interval){

digitalWrite(motorPin,HIGH);//打開電機(jī)

previousMillis=currentMillis;//更新上次觸發(fā)時(shí)間

}elseif(digitalRead(sensorPin)==LOW){

digitalWrite(motorPin,LOW);//關(guān)閉電機(jī)

}

}

```

2.例題：

編寫一個(gè)Arduino程序，實(shí)現(xiàn)當(dāng)干手器電機(jī)運(yùn)行時(shí)，LED燈亮起，電機(jī)停止時(shí)，LED燈熄滅。

答案：

```cpp

constintmotorPin=3;//定義干手器電機(jī)連接的引腳

constintledPin=13;//定義LED燈連接的引腳

voidsetup(){

pinMode(motorPin,OUTPUT);//設(shè)置電機(jī)引腳為輸出

pinMode(ledPin,OUTPUT);//設(shè)置LED燈引腳為輸出

}

voidloop(){

digitalWrite(motorPin,HIGH);//打開電機(jī)

digitalWrite(ledPin,HIGH);//打開LED燈

delay(5000);//等待5秒

digitalWrite(motorPin,LOW);//關(guān)閉電機(jī)

digitalWrite(ledPin,LOW);//關(guān)閉LED燈

delay(5000);//等待5秒

}

```

3.例題：

設(shè)計(jì)一個(gè)Arduino程序，實(shí)現(xiàn)干手器電機(jī)運(yùn)行時(shí)間可調(diào)，用戶可以通過按鍵輸入運(yùn)行時(shí)間。

答案：

```cpp

constintmotorPin=3;//定義干手器電機(jī)連接的引腳

constintbuttonPin=4;//定義按鍵連接的引腳

unsignedlongmotorTime=0;//記錄電機(jī)運(yùn)行時(shí)間

unsignedlongpreviousMillis=0;//記錄上一次觸發(fā)的時(shí)間

constlonginterval=1000;//設(shè)置時(shí)間間隔為1秒

voidsetup(){

pinMode(motorPin,OUTPUT);//設(shè)置電機(jī)引腳為輸出

pinMode(buttonPin,INPUT);//設(shè)置按鍵引腳為輸入

}

voidloop(){

unsignedlongcurrentMillis=millis();//獲取當(dāng)前時(shí)間

if(digitalRead(buttonPin)==HIGH&¤tMillis-previousMillis>=interval){

motorTime+=interval;//增加電機(jī)運(yùn)行時(shí)間

digitalWrite(motorPin,HIGH);//打開電機(jī)

previousMillis=currentMillis;//更新上次觸發(fā)時(shí)間

}else{

digitalWrite(motorPin,LOW);//關(guān)閉電機(jī)

}

if(motorTime>=10000){//如果電機(jī)運(yùn)行時(shí)間超過10秒

motorTime=0;//重置電機(jī)運(yùn)行時(shí)間

}

}

```

4.例題：

設(shè)計(jì)一個(gè)Arduino程序，實(shí)現(xiàn)干手器電機(jī)運(yùn)行時(shí)間在0到10秒之間可調(diào)，用戶可以通過按鍵輸入運(yùn)行時(shí)間。

答案：

```cpp

constintmotorPin=3;//定義干手器電機(jī)連接的引腳

constintbuttonPin=4;//定義按鍵連接的引腳

unsignedlongmotorTime=0;//記錄電機(jī)運(yùn)行時(shí)間

unsignedlongpreviousMillis=0;//記錄上一次觸發(fā)的時(shí)間

constlonginterval=1000;//設(shè)置時(shí)間間隔為1秒

voidsetup(){

pinMode(motorPin,OUTPUT);//設(shè)置電機(jī)引腳為輸出

pinMode(buttonPin,INPUT);//設(shè)置按鍵引腳為輸入

}

voidloop(){

unsignedlongcurrentMillis=millis();//獲取當(dāng)前時(shí)間

if(digitalRead(buttonPin)==HIGH&¤tMillis-previousMillis>=interval){

motorTime+=interval;//增加電機(jī)運(yùn)行時(shí)間

if(motorTime>10000){

motorTime=10000;//限制電機(jī)運(yùn)行時(shí)間為10秒

}

digitalWrite(motorPin,HIGH);//打開電機(jī)

previousMillis=currentMillis;//更新上次觸發(fā)時(shí)間

}else{

digitalWrite(motorPin,LOW);//關(guān)閉電機(jī)

}

}

```

5.例題：

設(shè)計(jì)一個(gè)Arduino程序，實(shí)現(xiàn)干手器電機(jī)運(yùn)行時(shí)間在0到60秒之間可調(diào)，用戶可以通過按鍵輸入運(yùn)行時(shí)間，并顯示在OLED顯示屏上。

答案：

```cpp

//假設(shè)OLED顯示屏已經(jīng)正確連接，并初始化

constintmotorPin=3;//定義干手器電機(jī)連接的引腳

constintbuttonPin=4;//定義按鍵連接的引腳

constintdisplayPin=5;//定義OLED顯示屏的引腳

unsignedlongmotorTime=0;//記錄電機(jī)運(yùn)行時(shí)間

unsignedlongpreviousMillis=0;//記錄上一次觸發(fā)的時(shí)間

constlonginterval=1000;//設(shè)置時(shí)間間隔為1秒

voidsetup(){

pinMode(motorPin,OUTPUT);//設(shè)置電機(jī)引腳為輸出

pinMode(buttonPin,INPUT);//設(shè)置按鍵引腳為輸入

//初始化OLED顯示屏

}

voidloop(){

unsignedlongcurrentMillis=millis();//獲取當(dāng)前時(shí)間

if(digitalRead(buttonPin)==HIGH&¤tMillis-previousMillis>=interval){

motorTime+=interval;//增加電機(jī)運(yùn)行時(shí)間

if(motorTime>60000){

motorTime=60000;//限制電機(jī)運(yùn)行時(shí)間為60秒

}

digitalWrite(motorPin,HIGH);//打開電機(jī)

previousMillis=currentMillis;//更新上次觸發(fā)時(shí)間

//顯示當(dāng)前時(shí)間

displayTime(motorTime);

}else{

digitalWrite(motorPin,LOW);//關(guān)閉電機(jī)

}

}

voiddisplayTime(unsignedlongtime){

//將時(shí)間轉(zhuǎn)換為字符串，并顯示在OLED顯示屏上

//此處省略O(shè)LED顯示屏顯示代碼

}

```教學(xué)反思與改進(jìn)教學(xué)反思與改進(jìn)

回顧今天的智能干手器教學(xué)，我覺得有幾個(gè)方面值得反思和改進(jìn)。

首先，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生在電路搭建時(shí)遇到了一些困難。有些學(xué)生對(duì)電路元件的認(rèn)識(shí)不夠深入，對(duì)連接方法也不夠熟悉。這讓我意識(shí)到，在今后的教學(xué)中，我需要更加注重電路基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)，比如電路元件的識(shí)別、電路圖的理解