全國粵教清華版初中信息技術(shù)九年級下冊第4單元第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(xué)設(shè)計

全國粵教清華版初中信息技術(shù)九年級下冊第4單元第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(xué)設(shè)計科目授課時間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級、授課課時授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）全國粵教清華版初中信息技術(shù)九年級下冊第4單元第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(xué)設(shè)計教學(xué)內(nèi)容全國粵教清華版初中信息技術(shù)九年級下冊第4單元第17課《自動跟蹤——紅外傳感器和碰撞傳感器的綜合應(yīng)用》

1.紅外傳感器的原理與應(yīng)用；

2.碰撞傳感器的原理與應(yīng)用；

3.紅外傳感器與碰撞傳感器的綜合應(yīng)用案例分析；

4.實踐操作：搭建自動跟蹤系統(tǒng)，實現(xiàn)紅外傳感器和碰撞傳感器的綜合應(yīng)用。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的信息意識，提高對傳感器技術(shù)的認(rèn)識和應(yīng)用能力；

2.增強學(xué)生的計算思維，通過分析傳感器數(shù)據(jù)，設(shè)計解決問題的算法；

3.強化學(xué)生的實踐能力，通過實際操作，提升動手搭建和調(diào)試系統(tǒng)的能力；

4.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，鼓勵學(xué)生在傳感器應(yīng)用中探索新的解決方案。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握的相關(guān)知識：學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中已經(jīng)對傳感器的基本概念有所了解，掌握了簡單的傳感器工作原理，具備一定的電路知識和編程基礎(chǔ)，能夠進行簡單的電路連接和程序編寫。

2.學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：學(xué)生對信息技術(shù)課程普遍具有較高的興趣，特別是涉及到實際操作和創(chuàng)意設(shè)計的部分。學(xué)生在學(xué)習(xí)能力上存在差異，部分學(xué)生擅長邏輯思維和編程，能夠快速理解新概念并應(yīng)用于實踐中；而部分學(xué)生在動手操作和程序調(diào)試方面可能較為吃力。學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格各異，有的學(xué)生偏好理論學(xué)習(xí)，有的則更傾向于實踐操作。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：學(xué)生在學(xué)習(xí)紅外傳感器和碰撞傳感器的綜合應(yīng)用時，可能會遇到以下困難和挑戰(zhàn)：一是對傳感器工作原理的理解不夠深入，導(dǎo)致在搭建和調(diào)試過程中出現(xiàn)錯誤；二是編程能力不足，難以實現(xiàn)復(fù)雜的算法；三是動手操作能力有限，導(dǎo)致系統(tǒng)搭建不穩(wěn)定。針對這些困難，需要教師提供適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)指導(dǎo)和實踐機會，幫助學(xué)生逐步克服挑戰(zhàn)。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有本節(jié)課所需的教材《全國粵教清華版初中信息技術(shù)九年級下冊》第4單元第17課的學(xué)習(xí)資料。

2.輔助材料：準(zhǔn)備紅外傳感器和碰撞傳感器的原理圖、工作視頻以及相關(guān)應(yīng)用案例的圖片和圖表。

3.實驗器材：準(zhǔn)備紅外傳感器、碰撞傳感器、連接線、電路板、電源等實驗器材，并確保其完整性和安全性。

4.教室布置：布置教室環(huán)境，設(shè)置分組討論區(qū)，確保每個小組有足夠的空間進行實驗操作和討論。教學(xué)過程1.導(dǎo)入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：通過展示自動化機器人的視頻，提問學(xué)生如何實現(xiàn)機器人的自動跟蹤功能，激發(fā)學(xué)生對紅外傳感器和碰撞傳感器應(yīng)用的興趣。

-回顧舊知：引導(dǎo)學(xué)生回顧傳感器的基本概念和電路連接方法，為學(xué)習(xí)新的傳感器應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

2.新課呈現(xiàn)（約30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、特點和應(yīng)用場景，介紹傳感器的工作原理和信號處理方法。

-舉例說明：通過具體例子，如紅外遙控器、碰撞傳感器在自動門中的應(yīng)用，幫助學(xué)生理解傳感器在實際生活中的應(yīng)用。

-互動探究：分組討論紅外傳感器和碰撞傳感器的優(yōu)缺點，引導(dǎo)學(xué)生思考如何結(jié)合兩種傳感器實現(xiàn)自動跟蹤功能。

3.實踐操作（約60分鐘）

-學(xué)生活動：分組進行實驗，搭建紅外傳感器和碰撞傳感器的自動跟蹤系統(tǒng)。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，完成電路連接、編程調(diào)試和系統(tǒng)測試。

-教師指導(dǎo)：觀察學(xué)生操作過程，針對學(xué)生遇到的問題進行個別指導(dǎo)，確保每個學(xué)生都能順利完成實驗。

4.鞏固練習(xí)（約20分鐘）

-學(xué)生活動：完成課后練習(xí)題，鞏固對紅外傳感器和碰撞傳感器應(yīng)用的理解。

-教師指導(dǎo)：檢查學(xué)生的練習(xí)情況，針對學(xué)生的錯誤進行講解和糾正。

5.課堂總結(jié)（約10分鐘）

-教師總結(jié)：回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，強調(diào)紅外傳感器和碰撞傳感器在自動跟蹤中的應(yīng)用。

-學(xué)生反思：引導(dǎo)學(xué)生反思本節(jié)課的學(xué)習(xí)收獲，提出改進建議。

6.課后拓展（約10分鐘）

-學(xué)生活動：課后進一步探索紅外傳感器和碰撞傳感器的其他應(yīng)用場景，撰寫小論文或設(shè)計創(chuàng)新項目。

-教師指導(dǎo)：鼓勵學(xué)生積極參與課后拓展活動，提供必要的幫助和指導(dǎo)。

教學(xué)過程中，教師需關(guān)注學(xué)生的個體差異，適時調(diào)整教學(xué)策略，確保每個學(xué)生都能掌握所學(xué)知識。同時，注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神，激發(fā)學(xué)生對信息技術(shù)的興趣。學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果

1.知識掌握：

-學(xué)生能夠準(zhǔn)確理解紅外傳感器和碰撞傳感器的工作原理，包括其物理原理、電子電路以及信號處理過程。

-學(xué)生能夠識別和描述紅外傳感器和碰撞傳感器的不同類型及其應(yīng)用場景。

-學(xué)生能夠解釋傳感器信號如何被轉(zhuǎn)換為可用的數(shù)據(jù)，以及如何通過編程來控制傳感器響應(yīng)。

2.技能提升：

-學(xué)生能夠獨立搭建簡單的紅外傳感器和碰撞傳感器電路，包括正確連接傳感器、電源和微控制器。

-學(xué)生能夠編寫基本的程序代碼，實現(xiàn)對傳感器的控制，包括初始化、數(shù)據(jù)讀取和處理、響應(yīng)邏輯等。

-學(xué)生能夠進行基本的調(diào)試和故障排除，解決電路和程序中的簡單問題。

3.解決問題能力：

-學(xué)生能夠運用所學(xué)知識設(shè)計簡單的自動跟蹤系統(tǒng)，將紅外傳感器和碰撞傳感器結(jié)合起來，實現(xiàn)特定的功能。

-學(xué)生能夠分析問題，提出解決方案，并設(shè)計實驗來驗證其設(shè)計的有效性。

-學(xué)生能夠評估系統(tǒng)的性能，提出改進措施，并優(yōu)化設(shè)計方案。

4.創(chuàng)新思維：

-學(xué)生能夠提出創(chuàng)新的想法，將傳感器技術(shù)應(yīng)用于新的項目或改進現(xiàn)有的系統(tǒng)。

-學(xué)生能夠通過團隊合作，共同探討解決方案，培養(yǎng)協(xié)作能力和創(chuàng)新精神。

-學(xué)生能夠從多角度思考問題，提出不同的設(shè)計方案，并評估其可行性。

5.實踐操作能力：

-學(xué)生能夠在實際操作中運用理論知識，提高動手能力和實踐技能。

-學(xué)生能夠通過實際操作，加深對傳感器技術(shù)在實際應(yīng)用中的理解。

-學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R與實際操作相結(jié)合，提高解決問題的能力。

6.學(xué)習(xí)態(tài)度和方法：

-學(xué)生對信息技術(shù)課程表現(xiàn)出更高的興趣和參與度。

-學(xué)生能夠主動學(xué)習(xí)，通過查閱資料、提問和實驗來提高自己的知識水平。

-學(xué)生能夠采用批判性思維，對所學(xué)知識進行深入分析和思考。典型例題講解例題1：紅外傳感器的工作原理是什么？請簡述其在自動門中的應(yīng)用。

解答：紅外傳感器通過發(fā)射和接收紅外線來檢測物體的存在。當(dāng)有物體進入紅外傳感器的檢測范圍時，紅外線被阻擋，傳感器輸出信號，觸發(fā)自動門的開啟。在自動門中，紅外傳感器可以用于檢測行人是否靠近，從而實現(xiàn)自動開關(guān)門的功能。

例題2：碰撞傳感器如何檢測物體的碰撞？請舉例說明其在機器人避障中的應(yīng)用。

解答：碰撞傳感器通過檢測物體接觸時的壓力變化來檢測碰撞。當(dāng)物體碰撞傳感器時，傳感器輸出信號，機器人接收到信號后可以停止移動或改變方向。在機器人避障中，碰撞傳感器可以用于檢測前方障礙物，使機器人能夠避開障礙物，繼續(xù)前進。

例題3：如何使用紅外傳感器和碰撞傳感器實現(xiàn)一個簡單的自動跟蹤系統(tǒng)？

解答：

（1）使用紅外傳感器檢測前方物體的距離，將距離信號輸入到微控制器。

（2）使用碰撞傳感器檢測物體是否接近，將碰撞信號也輸入到微控制器。

（3）在微控制器中編寫程序，根據(jù)紅外傳感器的距離信號和碰撞傳感器的信號，控制機器人的運動方向和速度。

（4）當(dāng)物體接近時，紅外傳感器發(fā)出信號，機器人向物體移動；當(dāng)物體與機器人接觸時，碰撞傳感器發(fā)出信號，機器人停止移動。

例題4：在自動跟蹤系統(tǒng)中，如何調(diào)整紅外傳感器和碰撞傳感器的參數(shù)，以優(yōu)化系統(tǒng)的性能？

解答：

（1）調(diào)整紅外傳感器的檢測距離，根據(jù)實際應(yīng)用場景調(diào)整傳感器對物體的檢測范圍。

（2）調(diào)整紅外傳感器的靈敏度，根據(jù)環(huán)境光線和物體反射率調(diào)整傳感器的信號強度。

（3）調(diào)整碰撞傳感器的壓力閾值，根據(jù)物體重量和碰撞傳感器的檢測能力調(diào)整傳感器的響應(yīng)程度。

（4）通過實驗和調(diào)整，找到紅外傳感器和碰撞傳感器參數(shù)的最佳組合，以實現(xiàn)最優(yōu)的自動跟蹤效果。

例題5：設(shè)計一個簡單的自動跟隨機器人，要求使用紅外傳感器和碰撞傳感器實現(xiàn)。

解答：

（1）使用紅外傳感器檢測前方物體的距離，將距離信號輸入到微控制器。

（2）使用碰撞傳感器檢測機器人是否接觸到地面，將接觸信號也輸入到微控制器。

（3）編寫程序，使機器人根據(jù)紅外傳感器的距離信號調(diào)整前進速度和方向，保持與前方物體的相對位置不變。

（4）當(dāng)機器人檢測到碰撞傳感器信號（即接觸地面）時，停止前進，等待重新檢測前方物體的位置。

（5）通過不斷調(diào)整紅外傳感器和碰撞傳感器的參數(shù)，優(yōu)化機器人的自動跟隨性能。板書設(shè)計①紅外傳感器

-原理：紅外發(fā)射器與接收器

-應(yīng)用：距離測量、物體檢測

-優(yōu)點：非接觸式、響應(yīng)速度快

-缺點：易受環(huán)境光干擾、距離有限

②碰撞傳感器

-原理：壓力感應(yīng)

-應(yīng)用：物體接觸檢測、避障

-優(yōu)點：直接接觸、反應(yīng)靈敏

-缺點：易受振動影響、精度有限

③綜合應(yīng)用

-紅外傳感器與碰撞傳感器結(jié)合

-自動跟蹤系統(tǒng)設(shè)計

-系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整

-實驗步驟與結(jié)果分析

-性能優(yōu)化與改進課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測課堂小結(jié)：

1.本節(jié)課回顧了紅外傳感器和碰撞傳感器的基本原理和應(yīng)用場景，強調(diào)了傳感器在自動跟蹤系統(tǒng)中的重要作用。

2.學(xué)生通過實際操作，了解了如何搭建紅外傳感器和碰撞傳感器的電路，并學(xué)會了編寫簡單的控制程序。

3.在課堂實踐中，學(xué)生掌握了如何調(diào)整傳感器參數(shù)以優(yōu)化系統(tǒng)性能，并能夠分析實驗結(jié)果，提出改進措施。

當(dāng)堂檢測：

1.單選題：

-紅外傳感器的主要功能是（）。

A.檢測物體距離

B.檢測物體重量

C.檢測物體形狀

D.檢測物體顏色

-碰撞傳感器的工作原理基于（）。

A.紅外線反射

B.壓力感應(yīng)

C.溫度變化

D.光電效應(yīng)

2.判斷題：

-紅外傳感器可以用于