全國河大音像版初中信息技術(shù)八年級上冊第四章第四節(jié)《紅外測障傳感器應(yīng)用-無人駕駛車》教學(xué)設(shè)計(jì)

全國河大音像版初中信息技術(shù)八年級上冊第四章第四節(jié)《紅外測障傳感器應(yīng)用——無人駕駛車》教學(xué)設(shè)計(jì)授課內(nèi)容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時間課程基本信息1.課程名稱：全國河大音像版初中信息技術(shù)八年級上冊第四章第四節(jié)《紅外測障傳感器應(yīng)用——無人駕駛車》

2.教學(xué)年級和班級：八年級1班

3.授課時間：2023年11月15日，第2節(jié)課

4.教學(xué)時數(shù)：1課時核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新等核心素養(yǎng)。學(xué)生將通過實(shí)際操作，了解紅外測障傳感器的工作原理，學(xué)會應(yīng)用傳感器實(shí)現(xiàn)無人駕駛車的簡單控制，提升解決實(shí)際問題的能力。同時，通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新意識。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

-重點(diǎn)理解紅外測障傳感器的工作原理，包括紅外發(fā)射和接收的原理。

-重點(diǎn)掌握傳感器與單片機(jī)的接口連接方法，能夠識別傳感器輸出的信號。

-重點(diǎn)學(xué)會編寫簡單的控制程序，實(shí)現(xiàn)對無人駕駛車的方向和速度控制。

2.教學(xué)難點(diǎn)

-難點(diǎn)在于傳感器信號的讀取與處理，學(xué)生需要理解如何將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并進(jìn)行分析。

-難點(diǎn)在于編程邏輯的建立，學(xué)生需要設(shè)計(jì)算法來處理傳感器數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)避障功能。

-難點(diǎn)在于傳感器距離判斷的準(zhǔn)確性，學(xué)生需要調(diào)整傳感器參數(shù)和編程邏輯，確保無人駕駛車在行駛過程中能夠準(zhǔn)確判斷障礙物距離。

-難點(diǎn)在于團(tuán)隊(duì)合作中如何分配任務(wù)和協(xié)調(diào)工作，學(xué)生需要學(xué)會溝通和協(xié)作，共同完成項(xiàng)目。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：

1.講授法：用于講解紅外測障傳感器的基本原理和單片機(jī)編程基礎(chǔ)。

2.實(shí)驗(yàn)法：通過實(shí)際操作，讓學(xué)生動手連接傳感器和單片機(jī)，體驗(yàn)編程和調(diào)試過程。

3.討論法：在實(shí)驗(yàn)過程中，引導(dǎo)學(xué)生討論如何優(yōu)化程序，提高無人駕駛車的性能。

教學(xué)手段：

1.多媒體演示：使用PPT展示紅外測障傳感器的工作原理和無人駕駛車的結(jié)構(gòu)圖。

2.實(shí)驗(yàn)平臺：利用編程軟件和實(shí)驗(yàn)板，提供學(xué)生動手實(shí)踐的硬件環(huán)境。

3.互動反饋：通過在線教學(xué)平臺，實(shí)現(xiàn)師生實(shí)時互動，及時解答學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的疑問。教學(xué)過程設(shè)計(jì)一、導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）

1.創(chuàng)設(shè)情境：通過播放一段無人駕駛汽車的宣傳視頻，引導(dǎo)學(xué)生思考無人駕駛技術(shù)的應(yīng)用和未來前景。

2.提出問題：向?qū)W生提問：“你們知道無人駕駛汽車是如何避障的嗎？它們是如何感知周圍環(huán)境的？”

3.學(xué)生回答：邀請幾位學(xué)生分享他們對無人駕駛汽車避障技術(shù)的理解。

4.引出主題：告訴學(xué)生本節(jié)課將學(xué)習(xí)紅外測障傳感器在無人駕駛車中的應(yīng)用，并解釋其工作原理。

二、講授新課（20分鐘）

1.紅外測障傳感器原理（10分鐘）

-講解紅外測障傳感器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。

-展示紅外發(fā)射器和接收器的工作過程，強(qiáng)調(diào)它們?nèi)绾螜z測障礙物。

-使用實(shí)物或模型演示傳感器的工作，讓學(xué)生直觀理解。

2.單片機(jī)編程基礎(chǔ)（5分鐘）

-簡要介紹單片機(jī)的基本概念和編程環(huán)境。

-講解如何使用編程軟件編寫簡單的控制程序。

3.紅外測障傳感器與單片機(jī)連接（5分鐘）

-展示傳感器與單片機(jī)的連接方法，強(qiáng)調(diào)連接的注意事項(xiàng)。

-通過圖片或視頻展示連接過程。

三、鞏固練習(xí)（10分鐘）

1.編程練習(xí)（5分鐘）

-發(fā)給學(xué)生編程任務(wù)，要求編寫程序?qū)崿F(xiàn)無人駕駛車的簡單避障功能。

-學(xué)生獨(dú)立完成編程，教師巡視指導(dǎo)。

2.小組討論（5分鐘）

-將學(xué)生分成小組，討論如何優(yōu)化編程，提高無人駕駛車的性能。

-各小組派代表分享討論結(jié)果。

四、課堂提問（5分鐘）

1.提問：詢問學(xué)生對紅外測障傳感器原理的理解程度。

2.提問：詢問學(xué)生對編程過程中的難點(diǎn)和疑惑。

五、師生互動環(huán)節(jié)（5分鐘）

1.學(xué)生展示：邀請一位學(xué)生展示他們的編程成果，其他學(xué)生進(jìn)行評價。

2.教師點(diǎn)評：教師對學(xué)生的展示進(jìn)行點(diǎn)評，指出優(yōu)點(diǎn)和不足。

3.學(xué)生提問：學(xué)生提出在編程過程中遇到的問題，教師解答。

六、總結(jié)與拓展（5分鐘）

1.總結(jié)：回顧本節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)紅外測障傳感器在無人駕駛車中的應(yīng)用。

2.拓展：鼓勵學(xué)生思考如何將所學(xué)知識應(yīng)用于其他領(lǐng)域，如智能家居、機(jī)器人等。教學(xué)資源拓展1.拓展資源

-傳感器原理與應(yīng)用：介紹不同類型的傳感器及其應(yīng)用場景，如溫度傳感器、光敏傳感器等，幫助學(xué)生理解傳感器在自動化和智能控制中的作用。

-單片機(jī)編程案例：提供一些基于單片機(jī)的編程案例，如簡單的溫度控制器、自動照明系統(tǒng)等，讓學(xué)生了解編程在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。

-無人駕駛技術(shù)發(fā)展：概述無人駕駛技術(shù)的發(fā)展歷程和當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，如自動駕駛的法律法規(guī)、安全技術(shù)等，拓寬學(xué)生的視野。

-信息技術(shù)教育趨勢：探討信息技術(shù)教育的最新趨勢，如編程教育的重要性、人工智能在教育中的應(yīng)用等，激發(fā)學(xué)生對未來科技的興趣。

2.拓展建議

-閱讀傳感器相關(guān)書籍：推薦學(xué)生閱讀《傳感器原理與應(yīng)用》等書籍，深入了解傳感器的工作原理和種類。

-參與編程比賽：鼓勵學(xué)生參加學(xué)?；蛏鐓^(qū)舉辦的編程比賽，提高編程技能和團(tuán)隊(duì)合作能力。

-觀看無人駕駛技術(shù)講座：推薦學(xué)生觀看關(guān)于無人駕駛技術(shù)的在線講座或視頻，了解行業(yè)的最新動態(tài)。

-自主設(shè)計(jì)小型項(xiàng)目：引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個小型項(xiàng)目，如智能小車，將所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)際操作中。

-加入信息技術(shù)學(xué)習(xí)小組：鼓勵學(xué)生組建學(xué)習(xí)小組，共同探討信息技術(shù)問題，互相學(xué)習(xí)和幫助。

-參觀科技展覽：組織學(xué)生參觀科技展覽，如機(jī)器人展覽、電子展覽等，實(shí)地感受科技的魅力和發(fā)展。

-學(xué)習(xí)人工智能基礎(chǔ)知識：簡要介紹人工智能的基本概念，如機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等，為學(xué)生對未來科技的興趣培養(yǎng)打下基礎(chǔ)。

-關(guān)注信息技術(shù)相關(guān)的科學(xué)雜志和報(bào)紙，了解行業(yè)動態(tài)和新技術(shù)發(fā)展。課堂1.課堂評價

-提問評價：在講授新課和鞏固練習(xí)環(huán)節(jié)，通過提問學(xué)生，了解他們對紅外測障傳感器原理和編程知識的掌握程度。例如，詢問學(xué)生傳感器是如何檢測距離的，編程時如何處理傳感器信號等。

-觀察評價：在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，觀察學(xué)生的實(shí)際操作過程，評估他們的動手能力和解決問題的能力。注意觀察學(xué)生在編程過程中遇到的困難，以及他們?nèi)绾慰朔@些問題。

-測試評價：在課程結(jié)束后，進(jìn)行小測驗(yàn)或練習(xí)題，檢驗(yàn)學(xué)生對本節(jié)課內(nèi)容的理解和掌握情況。測試題應(yīng)涵蓋紅外測障傳感器的原理、單片機(jī)編程以及無人駕駛車控制程序的設(shè)計(jì)等方面。

-互動評價：通過課堂討論和小組合作，評價學(xué)生的參與度和團(tuán)隊(duì)合作能力。觀察學(xué)生在討論中的發(fā)言是否積極，是否能夠提出有建設(shè)性的意見。

-反饋評價：鼓勵學(xué)生在課后反思自己的學(xué)習(xí)過程，并提供反饋。教師可以根據(jù)學(xué)生的反饋調(diào)整教學(xué)方法和內(nèi)容，以更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

2.作業(yè)評價

-認(rèn)真批改：對學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行認(rèn)真批改，確保每個學(xué)生的作業(yè)都得到及時反饋。

-點(diǎn)評與反饋：在作業(yè)批改過程中，不僅要指出學(xué)生的錯誤，還要給予具體的改進(jìn)建議。對于學(xué)生的亮點(diǎn)，要給予肯定和鼓勵。

-及時反饋：作業(yè)批改后，及時將評價結(jié)果反饋給學(xué)生，幫助他們了解自己的學(xué)習(xí)狀況，并鼓勵他們在下一次作業(yè)中有所改進(jìn)。

-個性化評價：針對不同學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，給予個性化的評價和建議。例如，對于編程能力較強(qiáng)的學(xué)生，可以提供更具挑戰(zhàn)性的編程任務(wù)；對于編程能力較弱的學(xué)生，則要提供更多基礎(chǔ)知識和技能的訓(xùn)練。

-鼓勵持續(xù)努力：在評價中，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)步和努力，鼓勵他們在信息技術(shù)學(xué)習(xí)道路上持續(xù)前進(jìn)。重點(diǎn)題型整理1.題型一：紅外測障傳感器的工作原理

-題目：紅外測障傳感器是如何檢測距離的？

-答案：紅外測障傳感器通過發(fā)射紅外光束，當(dāng)光束遇到障礙物時被反射回來，傳感器接收反射光，根據(jù)反射光的時間差或強(qiáng)度變化來計(jì)算距離。

2.題型二：單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)避障功能

-題目：如何使用單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)無人駕駛車的避障功能？

-答案：首先，編寫程序讀取紅外測障傳感器的數(shù)據(jù)；然后，根據(jù)讀取到的數(shù)據(jù)判斷前方是否有障礙物；最后，根據(jù)障礙物的位置和距離，控制無人駕駛車的轉(zhuǎn)向和速度。

3.題型三：傳感器信號的處理

-題目：在編程中，如何處理傳感器信號以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的距離測量？

-答案：在編程中，需要對傳感器信號進(jìn)行濾波處理，以消除噪聲和干擾。常用的濾波方法有移動平均濾波、中值濾波等。同時，根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整傳感器的參數(shù)，如發(fā)射功率和接收靈敏度。

4.題型四：無人駕駛車的控制策略

-題目：無人駕駛車的控制策略有哪些？

-答案：無人駕駛車的控制策略包括速度控制、轉(zhuǎn)向控制和制動控制。速度控制根據(jù)傳感器檢測到的距離調(diào)整車速；轉(zhuǎn)向控制根據(jù)障礙物的位置和距離調(diào)整車輪方向；制動控制根據(jù)緊急情況及時制動。

5.題型五：紅外測障傳感器的應(yīng)用拓展

-題目：紅外測障傳感器除了在無人駕駛車中的應(yīng)用，還可以應(yīng)用于哪些領(lǐng)域？

-答案：紅外測障傳感器可以應(yīng)用于智能家居、工業(yè)自動化、機(jī)器人導(dǎo)航等領(lǐng)域。例如，在智能家居中，可以用作自動窗簾、自動照明等；在工業(yè)自動化中，可以用作機(jī)器人的避障和定位；在機(jī)器人導(dǎo)航中，可以用作障礙物檢測和路徑規(guī)劃。反思改進(jìn)措施反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.案例教學(xué)法：在講解紅外測障傳感器應(yīng)用時，引入實(shí)際案例，如無人駕駛車避障系統(tǒng)，讓學(xué)生在案例中學(xué)習(xí)理論知識，提高解決實(shí)際問題的能力。

2.項(xiàng)目式學(xué)習(xí)：通過設(shè)計(jì)無人駕駛車項(xiàng)目，讓學(xué)生分組合作，從需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程實(shí)現(xiàn)到測試評估，全面參與項(xiàng)目過程，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作和創(chuàng)新能力。

反思改進(jìn)措施（二）存在主要問題

1.學(xué)生編程基礎(chǔ)薄弱：部分學(xué)生對單片機(jī)編程和編程語言掌握不夠扎實(shí)，導(dǎo)致在編程實(shí)踐過程中遇到困難。

2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足：由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量有限，部分學(xué)生無法同時進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，影響了實(shí)驗(yàn)效果。

3.教學(xué)評價單一：主要依靠作業(yè)和測試評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，缺乏對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的全面評估。

反思改進(jìn)措施（三）

1.加強(qiáng)編程基礎(chǔ)教學(xué)：針對編程基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，增加編程基礎(chǔ)課程的課時，通過講解編程基礎(chǔ)知識和實(shí)際操作，提高學(xué)生的編程能力。

2.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)資源分配：與學(xué)校設(shè)備管理部門協(xié)商，增加實(shí)驗(yàn)