第13課 忠誠(chéng)衛(wèi)士-紅外傳感器和計(jì)數(shù)器的應(yīng)用 教學(xué)設(shè)計(jì)-2023--2024學(xué)年清華大學(xué)版（2012）初中信息技術(shù)九年級(jí)下冊(cè)

第13課忠誠(chéng)衛(wèi)士——紅外傳感器和計(jì)數(shù)器的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)-2023—-2024學(xué)年清華大學(xué)版（2012）初中信息技術(shù)九年級(jí)下冊(cè)科目授課時(shí)間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級(jí)、授課課時(shí)授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）第13課忠誠(chéng)衛(wèi)士——紅外傳感器和計(jì)數(shù)器的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)-2023—-2024學(xué)年清華大學(xué)版（2012）初中信息技術(shù)九年級(jí)下冊(cè)設(shè)計(jì)意圖本節(jié)課旨在通過(guò)講解紅外傳感器和計(jì)數(shù)器的應(yīng)用，幫助學(xué)生理解信息技術(shù)中傳感器和計(jì)數(shù)器的原理及其在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。通過(guò)實(shí)際操作，讓學(xué)生掌握紅外傳感器和計(jì)數(shù)器的連接與編程，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維，提高學(xué)生對(duì)信息技術(shù)知識(shí)的興趣。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析培養(yǎng)學(xué)生信息意識(shí)，通過(guò)紅外傳感器和計(jì)數(shù)器的應(yīng)用，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到信息技術(shù)在生活中的廣泛應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生對(duì)信息技術(shù)的興趣。提升學(xué)生的計(jì)算思維，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)傳感器與計(jì)數(shù)器的互動(dòng)，鍛煉學(xué)生的邏輯思維和問(wèn)題解決能力。增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)踐中探索新的應(yīng)用場(chǎng)景，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)，

①紅外傳感器的工作原理及其在計(jì)數(shù)器中的應(yīng)用；

②計(jì)數(shù)器的編程方法，包括初始化、數(shù)據(jù)讀取和處理、輸出顯示等步驟；

③傳感器與計(jì)數(shù)器之間的邏輯連接，確保傳感器信號(hào)能夠正確觸發(fā)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)功能。

2.教學(xué)難點(diǎn)，

①理解紅外傳感器信號(hào)的檢測(cè)與處理過(guò)程，包括信號(hào)強(qiáng)度、干擾抑制等；

②精確控制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)，避免因傳感器信號(hào)不穩(wěn)定導(dǎo)致的計(jì)數(shù)錯(cuò)誤；

③將理論知識(shí)與實(shí)際操作相結(jié)合，解決實(shí)際應(yīng)用中可能遇到的問(wèn)題，如傳感器安裝位置、電路連接的穩(wěn)定性等；

④創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)紅外傳感器和計(jì)數(shù)器的應(yīng)用方案，提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維。教學(xué)方法與策略1.采用講授法結(jié)合實(shí)驗(yàn)演示，幫助學(xué)生理解紅外傳感器和計(jì)數(shù)器的基本原理。

2.設(shè)計(jì)小組合作實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生動(dòng)手連接傳感器和計(jì)數(shù)器，培養(yǎng)實(shí)踐操作能力。

3.運(yùn)用案例分析法，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用案例激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高解決問(wèn)題的能力。

4.利用多媒體教學(xué)，展示紅外傳感器和計(jì)數(shù)器的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，增強(qiáng)直觀教學(xué)效果。教學(xué)過(guò)程1.導(dǎo)入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：教師展示生活中的紅外傳感器應(yīng)用實(shí)例，如遙控器、紅外探測(cè)儀等，引導(dǎo)學(xué)生思考這些設(shè)備是如何工作的。

-回顧舊知：簡(jiǎn)要回顧傳感器的基本原理和計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)知識(shí)，幫助學(xué)生回憶之前學(xué)習(xí)的相關(guān)內(nèi)容。

2.新課呈現(xiàn)（約25分鐘）

-講解新知：

a.紅外傳感器的原理和特點(diǎn)，介紹其工作原理、感應(yīng)距離、抗干擾能力等。

b.計(jì)數(shù)器的工作原理，包括硬件連接、軟件編程、計(jì)數(shù)方式等。

-舉例說(shuō)明：

a.以家用門禁系統(tǒng)為例，說(shuō)明紅外傳感器和計(jì)數(shù)器的結(jié)合應(yīng)用。

b.通過(guò)電路圖和編程示例，展示紅外傳感器和計(jì)數(shù)器的基本連接方式和編程步驟。

-互動(dòng)探究：

a.教師提問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生思考如何設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的紅外傳感器計(jì)數(shù)系統(tǒng)。

b.分組討論，每組提出自己的設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行小組匯報(bào)。

3.實(shí)踐操作（約30分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：

a.學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)方案，動(dòng)手搭建紅外傳感器和計(jì)數(shù)器的實(shí)驗(yàn)電路。

b.編寫程序，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證程序的正確性。

-教師指導(dǎo)：

a.對(duì)學(xué)生在搭建電路和編程過(guò)程中遇到的問(wèn)題給予指導(dǎo)和幫助。

b.引導(dǎo)學(xué)生思考如何優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，提高計(jì)數(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4.案例分析（約20分鐘）

-教師展示實(shí)際案例，如商場(chǎng)自動(dòng)門、停車場(chǎng)感應(yīng)器等，分析其工作原理和設(shè)計(jì)思路。

-學(xué)生分析案例，思考如何將這些應(yīng)用場(chǎng)景中的紅外傳感器和計(jì)數(shù)器應(yīng)用到自己的設(shè)計(jì)中。

5.課堂總結(jié)（約5分鐘）

-教師總結(jié)本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)紅外傳感器和計(jì)數(shù)器的應(yīng)用領(lǐng)域和重要性。

-學(xué)生回顧課堂學(xué)習(xí)過(guò)程，分享自己的收獲和體會(huì)。

6.作業(yè)布置（約5分鐘）

-學(xué)生課后完成以下作業(yè)：

a.完善自己的紅外傳感器計(jì)數(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

b.思考紅外傳感器和計(jì)數(shù)器在生活中的其他應(yīng)用場(chǎng)景，撰寫一份設(shè)計(jì)報(bào)告。

教學(xué)過(guò)程共計(jì)約1.5小時(shí)，包括講解、演示、實(shí)驗(yàn)、討論等多種教學(xué)形式，旨在讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，培養(yǎng)動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維。拓展與延伸六、拓展與延伸

1.提供與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料：

-《紅外傳感器技術(shù)與應(yīng)用》：介紹紅外傳感器的工作原理、分類、應(yīng)用領(lǐng)域等，適合對(duì)傳感器技術(shù)感興趣的讀者。

-《計(jì)數(shù)器原理與應(yīng)用》：詳細(xì)講解計(jì)數(shù)器的種類、工作原理、應(yīng)用實(shí)例，有助于學(xué)生深入理解計(jì)數(shù)器技術(shù)。

-《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐》：探討嵌入式系統(tǒng)在紅外傳感器和計(jì)數(shù)器應(yīng)用中的設(shè)計(jì)方法，適合對(duì)嵌入式系統(tǒng)有興趣的學(xué)生。

2.鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課后自主學(xué)習(xí)和探究：

-學(xué)生可以嘗試使用不同的紅外傳感器，如紅外對(duì)射傳感器、紅外反射傳感器等，比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)，并分析在不同場(chǎng)景下的適用性。

-探究計(jì)數(shù)器在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，如智能家居、工業(yè)自動(dòng)化、交通控制等，了解計(jì)數(shù)器在這些領(lǐng)域的具體作用。

-通過(guò)網(wǎng)絡(luò)資源或圖書館查閱相關(guān)資料，了解紅外傳感器和計(jì)數(shù)器在國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展，關(guān)注新興技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域。

-設(shè)計(jì)一個(gè)基于紅外傳感器和計(jì)數(shù)器的創(chuàng)新項(xiàng)目，如智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)、家庭安全監(jiān)控系統(tǒng)等，提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

-參與學(xué)?；蛏鐓^(qū)組織的科技活動(dòng)，與其他同學(xué)交流學(xué)習(xí)心得，分享自己的研究成果，拓寬視野。課后作業(yè)1.設(shè)計(jì)一個(gè)紅外傳感器計(jì)數(shù)系統(tǒng)的電路圖，并標(biāo)注出所需元器件和連接方式。

-作業(yè)示例：設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的紅外傳感器計(jì)數(shù)系統(tǒng)，使用紅外對(duì)射傳感器檢測(cè)物體的通過(guò)，計(jì)數(shù)器顯示通過(guò)物體的數(shù)量。

2.編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)數(shù)程序，實(shí)現(xiàn)以下功能：

-當(dāng)物體通過(guò)紅外傳感器時(shí)，計(jì)數(shù)器加一。

-當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，輸出提示信息。

-作業(yè)示例：編寫一個(gè)程序，當(dāng)物體通過(guò)紅外傳感器時(shí)，計(jì)數(shù)器從0開(kāi)始遞增，當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到10時(shí)，在屏幕上顯示“物體通過(guò)10次”。

3.分析以下場(chǎng)景，設(shè)計(jì)一個(gè)紅外傳感器計(jì)數(shù)系統(tǒng)的解決方案：

-場(chǎng)景：停車場(chǎng)自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。

-作業(yè)示例：設(shè)計(jì)一個(gè)停車場(chǎng)自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，紅外傳感器用于檢測(cè)車輛進(jìn)出，計(jì)數(shù)器記錄車輛進(jìn)出次數(shù)，并與計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合。

4.實(shí)驗(yàn)報(bào)告：

-實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證紅外傳感器計(jì)數(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

-實(shí)驗(yàn)步驟：進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，記錄不同條件下計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果，分析誤差來(lái)源。

-實(shí)驗(yàn)結(jié)果：整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論。

5.創(chuàng)新設(shè)計(jì)：

-設(shè)計(jì)一個(gè)基于紅外傳感器和計(jì)數(shù)器的智能監(jiān)控系統(tǒng)，如家庭安全監(jiān)控系統(tǒng)。

-作業(yè)示例：設(shè)計(jì)一個(gè)家庭安全監(jiān)控系統(tǒng)，使用紅外傳感器檢測(cè)家庭成員的活動(dòng)，計(jì)數(shù)器記錄活動(dòng)次數(shù)，當(dāng)檢測(cè)到異常情況時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)。

答案示例：

1.電路圖設(shè)計(jì)：

-使用紅外對(duì)射傳感器，連接到計(jì)數(shù)器的輸入端。

-計(jì)數(shù)器輸出端連接到顯示模塊，顯示計(jì)數(shù)結(jié)果。

2.計(jì)數(shù)程序示例（偽代碼）：

-初始化計(jì)數(shù)器為0。

-當(dāng)檢測(cè)到紅外傳感器信號(hào)變化時(shí)，計(jì)數(shù)器加一。

-如果計(jì)數(shù)器值等于10，顯示“物體通過(guò)10次”。

3.停車場(chǎng)自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)解決方案：

-紅外傳感器安裝在停車場(chǎng)入口和出口。

-計(jì)數(shù)器記錄車輛進(jìn)出次數(shù)。

-與計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合，根據(jù)車輛類型和停留時(shí)間計(jì)算費(fèi)用。

4.實(shí)驗(yàn)報(bào)告示例：

-實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：記錄不同條件下計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果。

-誤差分析：分析傳感器信號(hào)穩(wěn)定性、計(jì)數(shù)器響應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

5.智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

-紅外傳感器檢測(cè)家庭成員的活動(dòng)。

-計(jì)數(shù)器記錄活動(dòng)次數(shù)。

-當(dāng)檢測(cè)到異?；顒?dòng)（如長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)或頻繁出入）時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，并通知家庭成員或相關(guān)機(jī)構(gòu)。教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：

-學(xué)生對(duì)紅外傳感器和計(jì)數(shù)器的工作原理有較好的理解，課堂參與度高，能夠積極回答問(wèn)題。

-學(xué)生在實(shí)踐操作環(huán)節(jié)表現(xiàn)出較高的動(dòng)手能力，能夠獨(dú)立完成電路搭建和程序編寫。

-部分學(xué)生在遇到困難時(shí)能夠主動(dòng)尋求同學(xué)和老師的幫助，表現(xiàn)出良好的合作精神。

2.小組討論成果展示：

-小組討論環(huán)節(jié)中，學(xué)生們能夠積極分享自己的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其他小組的方案提出建設(shè)性意見(jiàn)。

-學(xué)生們能夠結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，提出創(chuàng)新性的解決方案，體現(xiàn)了較強(qiáng)的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。

-小組間的交流互動(dòng)促進(jìn)了知識(shí)的共享和互補(bǔ)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

3.隨堂測(cè)試：

-通過(guò)隨堂測(cè)試，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)紅外傳感器和計(jì)數(shù)器基本知識(shí)的掌握程度。

-測(cè)試內(nèi)容涉及紅外傳感器的原理、計(jì)數(shù)器的工作方式、電路連接方法等。

-測(cè)試結(jié)果顯示，大部分學(xué)生能夠正確回答測(cè)試題目，但對(duì)一些復(fù)雜問(wèn)題的理解還有待提高。

4.課后作業(yè)反饋：

-通過(guò)對(duì)課后作業(yè)的批改，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)紅外傳感器和計(jì)數(shù)器的應(yīng)用有一定的理解和應(yīng)用能力。

-部分學(xué)生在作業(yè)中展示了良好的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題的解決。

-少數(shù)學(xué)生在作業(yè)中存在電路設(shè)計(jì)不合理、程序編寫錯(cuò)誤等問(wèn)題，需要個(gè)別輔導(dǎo)和指導(dǎo)。

5.教師評(píng)價(jià)與反饋：

-針對(duì)課堂表現(xiàn)：對(duì)積極參與課堂討論、動(dòng)手操作的學(xué)生給予表?yè)P(yáng)，對(duì)在遇到困難時(shí)能夠獨(dú)立解決問(wèn)題的學(xué)生給予肯定。

-針對(duì)小組討論成果展示：鼓勵(lì)學(xué)生們?cè)诮窈蟮膶W(xué)習(xí)中繼續(xù)發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)合作精神，互相學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步。

-針對(duì)隨堂測(cè)試：針對(duì)測(cè)試中出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行針對(duì)性講解，幫助學(xué)生鞏固知識(shí)點(diǎn)。

-針對(duì)課后作業(yè)：對(duì)作業(yè)中存在的問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)反饋，提供改進(jìn)建議，幫助學(xué)生提高作業(yè)質(zhì)量。

-