第一單元第二課《亮度可調的燈》教學設計2023-2024學年龍教版（2018）初中信息技術七年級下冊課題：科目：班級：課時：計劃1課時教師：單位：一、課程基本信息1.課程名稱：《亮度可調的燈》教學設計

2.教學年級和班級：初中信息技術七年級下冊

3.授課時間：2023年11月10日

4.教學時數：1課時二、核心素養目標1.信息意識：培養學生對信息技術在日常生活和未來學習中的應用有初步的認識，提高對信息技術的敏感度和創新意識。

2.計算思維：通過分析亮度可調燈的工作原理，鍛煉學生的邏輯思維和問題解決能力。

3.數字化學習與創新：引導學生運用編程知識設計并實現亮度可調的燈，培養創新能力和實踐能力。

4.信息社會責任：使學生理解信息技術在生活中的作用，樹立正確的信息倫理觀念，增強網絡安全意識。三、教學難點與重點1.教學重點，

①理解亮度可調燈的工作原理，包括電路圖的分析和元器件的作用。

②掌握編程語言的基本語法，能夠編寫控制LED燈亮度的程序。

③學會使用編程軟件，將程序上傳至Arduino板，實現亮度調節功能。

2.教學難點，

①理解模擬信號與數字信號之間的轉換過程，以及如何通過編程來模擬這種轉換。

②分析并解決程序運行中可能出現的錯誤，如語法錯誤、邏輯錯誤等。

③靈活運用編程技巧，設計出既能實現亮度調節又能滿足實際應用需求的程序。

④在實際操作中，正確連接電路，確保Arduino板與LED燈之間的信號傳輸無誤。四、教學資源-軟硬件資源：Arduino開發板、LED燈、電阻、面包板、連接線、電源供應器。

-課程平臺：學校內部網絡教學平臺，用于上傳教學課件和學生作業。

-信息化資源：在線編程教程、Arduino官方文檔、相關技術論壇和社區。

-教學手段：實物演示、編程軟件操作演示、學生實踐操作指導、小組討論。五、教學過程【導入新課】

同學們，大家好！今天我們來學習《亮度可調的燈》這一課。你們在生活中有沒有遇到需要調節燈光亮度的情況呢？比如，在閱讀時，我們可能需要調暗燈光，而在看電影時，又可能需要調亮燈光。今天，我們就來學習如何通過編程控制LED燈的亮度，實現這樣的功能。

【活動一：理論講解】

1.首先，我會向同學們介紹LED燈的基本原理和特性，包括LED的工作原理、發光原理以及亮度調節的原理。

2.接著，我會講解Arduino開發板的基本組成和功能，包括其各個模塊的作用，如數字輸出、模擬輸入等。

3.然后，我會介紹如何使用編程語言編寫控制LED燈亮度的程序，包括變量定義、循環語句、條件語句等。

【活動二：實踐操作】

1.在理論講解結束后，我會將同學們分成小組，每組發放一套Arduino開發板和LED燈等硬件設備。

2.我會指導同學們如何搭建簡單的電路，包括連接Arduino板、LED燈、電阻等元器件。

3.我會演示如何使用編程軟件編寫控制LED燈亮度的程序，并講解程序中的關鍵代碼和作用。

4.我會讓每個小組按照自己的設計方案，編寫并上傳程序，嘗試控制LED燈的亮度。

【活動三：小組討論】

1.在同學們嘗試控制LED燈亮度后，我會組織小組討論，分享各自的編程經驗和遇到的問題。

2.我會引導同學們分析問題產生的原因，并提出解決方案。

3.我會鼓勵同學們互相學習，共同進步。

【活動四：總結與拓展】

1.在小組討論結束后，我會對本次課程進行總結，強調亮度可調燈的工作原理、編程技巧和電路搭建方法。

2.我會鼓勵同學們在課后繼續探索，嘗試使用不同的編程方法或電路設計來實現亮度調節功能。

3.我會布置課后作業，要求同學們設計一個具有亮度調節功能的智能燈控系統。

【教學反思】

在今后的教學中，我將繼續關注同學們的學習需求，提高課堂教學的趣味性和實用性，使同學們在學習過程中獲得更多的收獲。同時，我還會不斷豐富教學內容，引入更多有趣的項目，激發同學們的學習興趣，提高他們的創新能力。六、學生學習效果學生學習效果

1.理解與掌握亮度可調燈的基本原理：通過本節課的學習，學生能夠理解LED燈的工作原理，包括其發光原理、亮度調節的原理，以及模擬信號與數字信號之間的轉換過程。

2.編程技能的提升：學生在學習過程中，通過編寫控制LED燈亮度的程序，提高了編程技能，掌握了編程語言的基本語法，如變量定義、循環語句、條件語句等。

3.實踐操作能力的增強：學生在實際操作中，學會了如何搭建電路，連接Arduino板、LED燈、電阻等元器件，并能夠將程序上傳至Arduino板，實現亮度調節功能。

4.問題解決能力的培養：學生在遇到程序運行錯誤時，能夠分析問題產生的原因，并嘗試不同的解決方案，從而提高了問題解決能力。

5.團隊合作意識的加強：在小組討論和合作中，學生學會了如何與他人溝通、分享經驗，共同解決問題，增強了團隊合作意識。

6.創新能力的激發：學生在課后作業中，設計具有亮度調節功能的智能燈控系統，激發了他們的創新思維，培養了創新能力。

7.信息素養的提高：通過本節課的學習，學生認識到信息技術在生活中的應用，提高了信息素養，樹立了正確的信息倫理觀念。

8.學科知識的綜合運用：學生在學習過程中，將物理、數學、信息技術等學科知識綜合運用，提高了跨學科學習能力。

9.學習興趣的激發：通過有趣的實驗和項目，學生激發了學習信息技術的興趣，為今后的學習奠定了基礎。

10.自主學習能力的發展：學生在學習過程中，學會了自主學習，能夠獨立查找資料、解決問題，提高了自主學習能力。七、課后作業1.設計一個簡單的亮度調節程序，要求能夠通過Arduino板控制LED燈的亮度，并使亮度能夠在一定范圍內連續變化。

作業示例：編寫一個Arduino程序，使得LED燈的亮度能夠從最低調到最高，每秒鐘亮度增加或減少一定的量。

答案示例：

```cpp

intledPin=9;//定義LED燈連接的引腳

intbrightness=0;//初始化亮度值

intfadeAmount=5;//亮度變化的步長

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);//設置引腳為輸出模式

}

voidloop(){

analogWrite(ledPin,brightness);//設置LED燈的亮度

delay(30);//延時，以便觀察亮度變化

//根據fadeAmount增加或減少亮度

brightness=brightness+fadeAmount;

//如果亮度達到最大或最小值，反轉fadeAmount的符號

if(brightness<=0||brightness>=255){

fadeAmount=-fadeAmount;

}

}

```

2.修改上述程序，使得LED燈在亮度達到最大值后，能夠自動跳轉到最小亮度，并在最小亮度后自動跳轉到最大亮度。

作業示例：修改Arduino程序，實現LED燈亮度在最大值和最小值之間循環。

答案示例（與上題類似，只需在`if`條件判斷中增加循環邏輯）：

```cpp

//...（省略部分代碼）

if(brightness<=0||brightness>=255){

fadeAmount=-fadeAmount;

}

//...（省略部分代碼）

```

3.設計一個程序，使得LED燈的亮度隨外部輸入的模擬電壓值變化而變化。

作業示例：編寫一個Arduino程序，使用模擬輸入引腳讀取電壓值，并據此調整LED燈的亮度。

答案示例：

```cpp

intledPin=9;//定義LED燈連接的引腳

intanalogPin=A0;//定義模擬輸入引腳

intsensorValue=0;//存儲模擬輸入值

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);//設置引腳為輸出模式

}

voidloop(){

sensorValue=analogRead(analogPin);//讀取模擬輸入值

analogWrite(ledPin,map(sensorValue,0,1023,0,255));//根據輸入值調整LED亮度

delay(100);//延時，以便觀察亮度變化

}

```

4.編寫一個程序，使得LED燈的亮度隨外部輸入的數字信號變化而變化。

作業示例：編寫一個Arduino程序，使用數字輸入引腳讀取開關狀態，并據此調整LED燈的亮度。

答案示例：

```cpp

intledPin=9;//定義LED燈連接的引腳

intbuttonPin=2;//定義按鈕連接的引腳

intbuttonState=0;//存儲按鈕狀態

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);//設置引腳為輸出模式

pinMode(buttonPin,INPUT);//設置引腳為輸入模式

}

voidloop(){

buttonState=digitalRead(buttonPin);//讀取按鈕狀態

if(buttonState==HIGH){

analogWrite(ledPin,255);//按鈕按下時，LED燈全亮

}else{

analogWrite(ledPin,0);//按鈕未按下時，LED燈熄滅

}

}

```

5.設計一個程序，使得LED燈的亮度隨時間變化，并在特定時間點切換到不同的亮度模式。

作業示例：編寫一個Arduino程序，使用`millis()`函數記錄時間，并根據時間來調整LED燈的亮度，達到不同的亮度模式。

答案示例：

```cpp

intledPin=9;//定義LED燈連接的引腳

unsignedlongpreviousMillis=0;//上次改變亮度的時刻

constlonginterval=1000;//亮度變化的時間間隔

intbrightness=0;//初始化亮度值

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);//設置引腳為輸出模式

}

voidloop(){

unsignedlongcurrentMillis=millis();

if(currentMillis-previousMillis>=interval){

previousMillis=currentMillis;//保存下一次改變亮度的時刻

//根據當前時間調整亮度

if(brightness<=128){

brightness=brightness+2;//亮度逐漸增加

}else{

brightness=0;//亮度達到最大值后重置

}

analogWrite(ledPin,brightness);//設置LED燈的亮度

}

}

```八、作業布置與反饋作業布置：

為了鞏固本節課所學的亮度可調燈的編程知識，以下布置了以下作業：

1.完成課后練習題，包括設計一個簡單的亮度調節程序，并實現亮度在最大值和最小值之間循環的復雜程序。

2.編寫一個Arduino程序，使得LED燈的亮度隨外部輸入的模擬電壓值變化而變化，并繪制一個簡單的圖表來展示亮度變化趨勢。

3.設計一個程序，使得LED燈的亮度隨外部輸入的數字信號變化而變化，并使用按鈕來控制LED燈的開關。

4.編寫一個程序，使得LED燈的亮度隨時間變化，并在特定時間點切換到不同的亮度模式，例如在白天和夜晚使用不同的亮度設置。

5.制作一個簡單的演示項目，將上述程序整合到Arduino板上，并展示給同學或家人，說明其功能和操作方法。

作業反饋：

1.及時批改：在學生提交作業后，我會盡快進行批改，確保每個學生都能及時收到反饋。

2.詳細反饋：在批改作業時，我會仔細檢查學生的程序代碼，包括語法錯誤、邏輯錯誤和代碼可讀性等方面。

3.問題指出：對于作業中的錯誤，我會具體指出問題所在，并說明正確的方法或代碼。

4.改進建議：針對學生的錯誤，我會給出改進建議，幫助學生理解并改正錯誤。

5.鼓勵創新：對于表現良好的學生，我會給予表揚，并鼓勵他們在原有基礎上進行創新和改進。

6.集體反饋：在課堂上，我會對學生的作業進行集體反饋，讓學生了解自己的不足和改進方向。

7.個別輔導：對于作業中遇到困難的學生，我會提供個別輔導，幫助他們克服學習中的障礙。

8.定期回顧：在下一節課的開始，我會回顧上節課的作業情況，讓學生知道自己的進步和需要繼續努力的地方。教學反思與總結哎呀，這節課上完了我得好好反思一下。咱們這節課是關于《亮度可調的燈》，說實話，我挺滿意的，但也發現了一些可以改進的地方。

首先，我覺得我在教學方法上做得還不錯。我盡量讓同學們參與到實際操作中來，比如搭建電路、編寫程序，這樣他們學得更有興趣。我注意到，當同學們親自