《第17課自動跟蹤——紅外傳感器和碰撞傳感器的綜合應用》教學設計教學反思-2023-2024學年初中信息技術清華大學版2012九年級下冊科目授課時間節次--年—月—日（星期——）第—節指導教師授課班級、授課課時授課題目（包括教材及章節名稱）《第17課自動跟蹤——紅外傳感器和碰撞傳感器的綜合應用》教學設計教學反思-2023-2024學年初中信息技術清華大學版2012九年級下冊課程基本信息1.課程名稱：《第17課自動跟蹤——紅外傳感器和碰撞傳感器的綜合應用》

2.教學年級和班級：初中信息技術課程，九年級下冊

3.授課時間：2023年11月15日，第2節課

4.教學時數：1課時核心素養目標1.技術意識：培養學生對傳感器技術的認識，提高學生對自動跟蹤系統的理解。

2.設計思維：通過紅外傳感器和碰撞傳感器的綜合應用，引導學生運用設計思維解決問題。

3.創新實踐：鼓勵學生在實踐中探索新的傳感器應用方式，培養學生的創新意識和實踐能力。

4.信息安全：教育學生意識到在傳感器應用中保護信息安全的重要性，提高安全意識。教學難點與重點1.教學重點，

①紅外傳感器和碰撞傳感器的工作原理及特性；

②將紅外傳感器和碰撞傳感器應用于自動跟蹤系統的設計方法；

③編寫控制程序，實現自動跟蹤功能；

④分析和解決實際操作中可能出現的問題。

2.教學難點，

①紅外傳感器和碰撞傳感器的精確度和響應速度對自動跟蹤系統性能的影響；

②系統設計中的抗干擾能力和穩定性；

③編程邏輯的復雜性和程序調試技巧；

④學生動手實踐時對傳感器參數調整和系統調試的技巧掌握。教學資源-軟硬件資源：紅外傳感器模塊、碰撞傳感器模塊、Arduino開發板、連接線、面包板、電源適配器

-課程平臺：學校信息技術教學平臺

-信息化資源：紅外傳感器和碰撞傳感器的工作原理視頻、自動跟蹤系統設計案例庫

-教學手段：實物演示、分組討論、編程實踐、課堂提問教學流程1.導入新課（5分鐘）

-展示生活中常見的自動跟蹤應用，如自動門、自動售貨機等，引導學生思考這些設備是如何實現自動跟蹤的。

-提問：同學們知道什么是傳感器嗎？它們在自動跟蹤系統中扮演什么角色？

-簡要介紹傳感器的基本概念和作用，引出本節課的主題——紅外傳感器和碰撞傳感器的綜合應用。

2.新課講授（15分鐘）

-講解紅外傳感器和碰撞傳感器的工作原理，展示其結構圖和電路圖。

-舉例說明紅外傳感器和碰撞傳感器在自動跟蹤系統中的應用場景。

-分析紅外傳感器和碰撞傳感器的優缺點，以及如何根據實際需求選擇合適的傳感器。

3.新課講授（15分鐘）

-講解Arduino編程基礎，包括變量、函數、循環等概念。

-以具體案例展示如何編寫控制程序，實現紅外傳感器和碰撞傳感器的數據采集和處理。

-分析程序中的關鍵代碼，解釋其工作原理。

4.實踐活動（15分鐘）

-將學生分成小組，每組發放紅外傳感器、碰撞傳感器、Arduino開發板等實驗器材。

-指導學生按照教材中的案例，搭建自動跟蹤系統。

-鼓勵學生在實驗過程中發現問題，并嘗試解決問題。

5.學生小組討論（10分鐘）

-舉例回答以下三個方面：

①如何根據實際需求選擇合適的傳感器？

②如何優化傳感器參數，提高自動跟蹤系統的性能？

③如何解決實驗過程中遇到的問題？

-學生分組討論，分享各自的想法和解決方案。

6.總結回顧（5分鐘）

-總結本節課的重點內容，包括紅外傳感器和碰撞傳感器的工作原理、應用場景、編程方法等。

-舉例說明如何將所學知識應用于實際項目中。

-強調本節課的教學難點，如傳感器參數的優化、程序調試等，并鼓勵學生在課后繼續學習和實踐。

用時：45分鐘學生學習效果學生學習效果主要體現在以下幾個方面：

1.知識掌握：

-學生能夠熟練掌握紅外傳感器和碰撞傳感器的工作原理及特性。

-學生了解傳感器在自動跟蹤系統中的應用，并能舉例說明其實際應用場景。

-學生能夠理解Arduino編程基礎，包括變量、函數、循環等概念，并能將這些概念應用于編程實踐中。

2.技能提升：

-學生具備搭建簡單自動跟蹤系統的能力，能夠根據實際需求選擇合適的傳感器。

-學生能夠編寫控制程序，實現紅外傳感器和碰撞傳感器的數據采集和處理。

-學生在實驗過程中，能夠發現并解決問題，提高問題解決能力。

3.創新意識：

-學生在實踐活動和小組討論中，能夠發揮自己的想象力，提出新的傳感器應用方案。

-學生能夠結合所學知識，設計出具有創新性的自動跟蹤系統。

4.團隊協作：

-學生在小組討論和實驗過程中，學會與他人溝通、協作，共同完成任務。

-學生能夠尊重他人的意見，學會傾聽和表達，提高團隊協作能力。

5.安全意識：

-學生在實驗過程中，能夠意識到傳感器應用中的安全問題，提高安全意識。

-學生了解傳感器在信息收集、處理和傳輸過程中可能存在的風險，并能采取措施降低風險。

6.實踐能力：

-學生通過動手實踐，將理論知識應用于實際操作，提高實踐能力。

-學生能夠將所學知識應用于解決實際問題，提高綜合運用知識的能力。

7.學習興趣：

-學生對傳感器技術和自動跟蹤系統產生濃厚興趣，愿意主動探索相關知識。

-學生在學習過程中，感受到信息技術課程的魅力，激發學習熱情。教學評價與反饋1.課堂表現：

-觀察學生在課堂上的參與度，包括提問、回答問題、參與討論的積極性。

-評價學生的注意力集中程度，如是否能持續關注教學活動，是否能夠跟隨教師的教學節奏。

-評估學生的課堂紀律，如是否遵守課堂規則，是否能夠保持安靜的學習環境。

2.小組討論成果展示：

-評價學生在小組討論中的貢獻，包括是否能夠積極參與討論，是否能夠提出有建設性的意見。

-評估小組合作的效果，如小組成員之間的溝通是否順暢，是否能夠有效分工合作。

-評價小組最終展示的成果，包括創意的獨到性、解決方案的可行性以及展示的清晰度。

3.隨堂測試：

-通過隨堂測試，評估學生對紅外傳感器和碰撞傳感器基本知識的掌握情況。

-測試學生對編程邏輯的理解和應用能力，如編寫簡單的控制程序。

-評價學生在實驗操作中的技能，包括傳感器連接、程序調試等。

4.學生自評與互評：

-引導學生進行自我評價，反思自己在課堂上的表現，包括學習態度、參與程度等。

-實施學生互評，讓學生互相評價，培養批判性思維和同理心。

-通過自評和互評，學生能夠認識到自己的優點和不足，為后續的學習提供方向。

5.教師評價與反饋：

-針對學生的課堂表現，給予具體、及時的反饋，如表揚學生的積極提問或鼓勵學生的創新思維。

-針對學生的實踐操作，提供詳細的指導和建議，幫助學生改進操作技巧。

-針對學生的編程代碼，指出錯誤并提供修正建議，幫助學生提高編程能力。

-教師評價應注重學生的個體差異，針對不同學生的學習情況給予個性化的反饋。

-定期與學生和家長溝通，分享學生的學習進展和存在的問題，共同促進學生的學習成長。反思改進措施反思改進措施（一）教學特色創新

1.案例教學法的應用：在講授紅外傳感器和碰撞傳感器的應用時，我們可以結合實際案例，讓學生看到這些技術在現實生活中的具體應用，這樣不僅能提高學生的學習興趣，還能讓他們更加深刻地理解理論知識。

2.實踐操作與理論教學相結合：在教學中，我嘗試將理論教學與實踐操作相結合，讓學生在動手實踐中學習，這樣不僅能夠鞏固知識，還能提高他們的動手能力和解決問題的能力。

反思改進措施（二）存在主要問題

1.學生基礎參差不齊：在課堂教學中，我發現學生的信息技術基礎參差不齊，這導致了一些學生在理解編程邏輯和傳感器應用時遇到困難。

2.教學資源不足：目前的教學資源有限，如傳感器模塊數量不足，這限制了學生實踐操作的次數和質量。

3.評價方式單一：目前的評價方式主要是隨堂測試和作業，缺乏對學生創新能力和團隊協作能力的評價。

反思改進措施（三）

1.個性化教學：針對學生基礎參差不齊的問題，我計劃在課后進行輔導，幫助基礎較弱的學生跟上進度，同時鼓勵基礎好的學生進行拓展學習。

2.豐富教學資源：積極爭取學校或企業支持，增加傳感器模塊數量，提高實踐操作的機會，讓學生在實踐中學習和提高。

3.多元化評價方式：引入項目式學習，通過小組合作完成項目，評價學生的創新能力、團隊協作能力和解決問題的能力。同時，增加課堂表現、作業完成情況等多方面的評價，全面了解學生的學習情況。課后作業1.實驗報告：

-題目：設計一個簡單的自動跟隨小車，使用紅外傳感器和碰撞傳感器。

-要求：詳細描述實驗步驟，包括傳感器連接、程序編寫、測試過程和結果分析。

-答案示例：

實驗步驟：

1.將紅外傳感器和碰撞傳感器連接到Arduino開發板上。

2.編寫程序，使紅外傳感器檢測前方障礙物，碰撞傳感器檢測側面障礙物。

3.當紅外傳感器檢測到障礙物時，小車轉向避開；當碰撞傳感器檢測到障礙物時，小車停止。

4.進行測試，記錄小車在直線路徑和彎曲路徑上的表現。

2.編程練習：

-題目：編寫一個Arduino程序，實現以下功能：

-使用紅外傳感器檢測前方距離。

-當距離小于10厘米時，發出警報。

-當距離大于10厘米時，關閉警報。

-答案示例：

```cpp

#include<Servo.h>

ServoservoMotor;

intdistance;

inttrigPin=9;

intechoPin=10;

intbuzzerPin=8;

voidsetup(){

pinMode(trigPin,OUTPUT);

pinMode(echoPin,INPUT);

pinMode(buzzerPin,OUTPUT);

servoMotor.attach(3);

}

voidloop(){

digitalWrite(trigPin,LOW);

delayMicroseconds(2);

digitalWrite(trigPin,HIGH);

delayMicroseconds(10);

digitalWrite(trigPin,LOW);

distance=pulseIn(echoPin,HIGH)*0.034/2;

if(distance<10){

digitalWrite(buzzerPin,HIGH);

servoMotor.write(90);//轉向

}else{

digitalWrite(buzzerPin,LOW);

servoMotor.write(0);//直行

}

}

```

3.設計題：

-題目：設計一個自動跟隨寵物喂食器，使用紅外傳感器檢測寵物是否在喂食區域。

-要求：描述喂食器的結構、工作原理和程序設計。

-答案示例：

結構：

-Arduino開發板

-紅外傳感器

-食物容器

-電機驅動喂食裝置

工作原理：

1.紅外傳感器檢測寵物是否在喂食區域。

2.當寵物進入區域，喂食裝置自動啟動，開始喂食。

3.當寵物離開區域，喂食裝置停止喂食。

程序設計：

-使用紅外傳感器狀態檢測寵物位置。

-根據寵物位置控制喂食裝置的啟動和停止。

4.分析題：

-題目：分析紅外傳感器和碰撞傳感器在自動跟蹤系統中的應用差異。

-要求：比較兩種傳感器在檢測范圍、響應速度、抗干擾能力等方面的差異。

-答案示例：

紅外傳感器：

-檢測范圍：較遠，適用于大范圍檢測。

-響應速度：較快，適合實時檢測。

-抗干擾能力：一般，可能受到光線、顏色等因素干擾。

碰撞傳感器：

-檢測范圍：較近，適用于近距離檢測。

-響應速度：較慢，適合檢測靜態或慢速移動的物體。

-抗干擾能力：較強，對光線