第17課 自動(dòng)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(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17課自動(dòng)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(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17課自動(dòng)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(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)思路本課結(jié)合《清華大學(xué)版（2012）》初中信息技術(shù)九年級(jí)下冊(cè)教材，通過紅外傳感器和碰撞傳感器的綜合應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生探究自動(dòng)跟蹤技術(shù)的原理及其在實(shí)際生活中的應(yīng)用。課程設(shè)計(jì)以學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐為主，結(jié)合理論知識(shí)講解，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析培養(yǎng)學(xué)生信息意識(shí)，通過紅外傳感器和碰撞傳感器的應(yīng)用，理解信息技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的作用。提升計(jì)算思維，通過編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤功能，鍛煉邏輯推理和算法設(shè)計(jì)能力。增強(qiáng)問題解決能力，面對(duì)實(shí)際問題，學(xué)會(huì)運(yùn)用傳感器技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)和解決方案的提出。同時(shí)，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力，培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)的精神。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：

學(xué)生在九年級(jí)上學(xué)期已經(jīng)學(xué)習(xí)了基本的編程知識(shí)和簡單的傳感器應(yīng)用，對(duì)C++編程語言有一定了解，能夠使用基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和控制語句。此外，學(xué)生可能對(duì)電子元件和簡單的電路有一定的認(rèn)識(shí)。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

學(xué)生對(duì)信息技術(shù)課程通常表現(xiàn)出較高的興趣，喜歡動(dòng)手實(shí)踐和解決問題。他們具備一定的邏輯思維能力和創(chuàng)新能力，能夠適應(yīng)編程學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，部分學(xué)生可能更傾向于動(dòng)手操作，而另一部分學(xué)生可能更偏好理論學(xué)習(xí)。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可能會(huì)遇到編程邏輯復(fù)雜、傳感器應(yīng)用不熟悉等問題。對(duì)于編程邏輯的理解和算法設(shè)計(jì)可能存在困難，尤其是在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤功能時(shí)，如何優(yōu)化算法和傳感器參數(shù)的調(diào)整可能成為難點(diǎn)。此外，團(tuán)隊(duì)合作中可能存在溝通不暢、分工不明確等問題。教學(xué)資源-軟硬件資源：Arduino開發(fā)板、紅外傳感器模塊、碰撞傳感器模塊、連接線、面包板、電阻、電容等電子元件

-課程平臺(tái)：學(xué)校內(nèi)部教學(xué)平臺(tái)或在線教育平臺(tái)

-信息化資源：C++編程教材、傳感器技術(shù)教程、自動(dòng)跟蹤應(yīng)用案例庫

-教學(xué)手段：多媒體教學(xué)課件、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、視頻教程教學(xué)過程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：引起學(xué)生對(duì)自動(dòng)跟蹤技術(shù)的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過程：

開場(chǎng)提問：“你們是否注意過自動(dòng)門或自動(dòng)跟隨的機(jī)器人？它們是如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤的呢？”

展示一些關(guān)于自動(dòng)跟蹤技術(shù)的圖片或視頻片段，讓學(xué)生初步感受自動(dòng)跟蹤技術(shù)的魅力或特點(diǎn)。

簡短介紹自動(dòng)跟蹤技術(shù)的基本概念和重要性，為接下來的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.自動(dòng)跟蹤基礎(chǔ)知識(shí)講解（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生了解自動(dòng)跟蹤技術(shù)的基本概念、組成部分和原理。

過程：

講解自動(dòng)跟蹤技術(shù)的定義，包括其主要組成元素或結(jié)構(gòu)。

詳細(xì)介紹紅外傳感器和碰撞傳感器的組成部分或功能，使用圖表或示意圖幫助學(xué)生理解。

3.自動(dòng)跟蹤案例分析（20分鐘）

目標(biāo)：通過具體案例，讓學(xué)生深入了解自動(dòng)跟蹤技術(shù)的特性和重要性。

過程：

選擇幾個(gè)典型的自動(dòng)跟蹤案例進(jìn)行分析，如自動(dòng)跟隨機(jī)器人、智能交通信號(hào)燈等。

詳細(xì)介紹每個(gè)案例的背景、特點(diǎn)和意義，讓學(xué)生全面了解自動(dòng)跟蹤技術(shù)的多樣性或復(fù)雜性。

引導(dǎo)學(xué)生思考這些案例對(duì)實(shí)際生活或?qū)W習(xí)的影響，以及如何應(yīng)用自動(dòng)跟蹤技術(shù)解決實(shí)際問題。

小組討論：讓學(xué)生分組討論自動(dòng)跟蹤技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)或改進(jìn)方向，并提出創(chuàng)新性的想法或建議。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和解決問題的能力。

過程：

將學(xué)生分成若干小組，每組選擇一個(gè)與自動(dòng)跟蹤技術(shù)相關(guān)的主題進(jìn)行深入討論。

小組內(nèi)討論該主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準(zhǔn)備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點(diǎn)評(píng)（15分鐘）

目標(biāo)：鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，同時(shí)加深全班對(duì)自動(dòng)跟蹤技術(shù)的認(rèn)識(shí)和理解。

過程：

各組代表依次上臺(tái)展示討論成果，包括主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學(xué)生和教師對(duì)展示內(nèi)容進(jìn)行提問和點(diǎn)評(píng)，促進(jìn)互動(dòng)交流。

教師總結(jié)各組的亮點(diǎn)和不足，并提出進(jìn)一步的建議和改進(jìn)方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)自動(dòng)跟蹤技術(shù)的重要性和意義。

過程：

簡要回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括自動(dòng)跟蹤技術(shù)的基本概念、組成部分、案例分析等。

強(qiáng)調(diào)自動(dòng)跟蹤技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活或?qū)W習(xí)中的價(jià)值和作用，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步探索和應(yīng)用自動(dòng)跟蹤技術(shù)。

7.課后作業(yè)布置（5分鐘）

目標(biāo)：鞏固學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力。

過程：

布置課后作業(yè)：讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，并撰寫一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，詳細(xì)描述設(shè)計(jì)思路、實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果分析。

教學(xué)過程中，教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)效果，適時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，確保教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.知識(shí)掌握程度：

學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，能夠掌握紅外傳感器和碰撞傳感器的基本原理、工作方式及其在自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)中的應(yīng)用。學(xué)生能夠理解并解釋傳感器數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理和反饋控制等關(guān)鍵概念。

2.技能提升：

學(xué)生在課程結(jié)束后，能夠熟練運(yùn)用C++編程語言進(jìn)行簡單的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具備以下技能：

-編寫基本控制程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的控制；

-設(shè)計(jì)算法，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤目標(biāo)的識(shí)別和跟蹤；

-分析問題，提出解決方案并實(shí)施；

-進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試和故障排除。

3.創(chuàng)新思維培養(yǎng)：

通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠在實(shí)際問題中運(yùn)用創(chuàng)新思維，設(shè)計(jì)出具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。學(xué)生在課程項(xiàng)目中展示出的創(chuàng)新點(diǎn)包括：

-采用不同的傳感器組合，提高跟蹤系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性；

-設(shè)計(jì)獨(dú)特的算法，優(yōu)化跟蹤路徑和速度；

-結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，提出合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

4.問題解決能力：

學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中，面對(duì)各種復(fù)雜問題，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行獨(dú)立思考，提出解決方案。這種能力的提升表現(xiàn)在：

-學(xué)生在遇到傳感器安裝或調(diào)試問題時(shí)，能夠迅速找到原因并解決問題；

-在系統(tǒng)測(cè)試過程中，學(xué)生能夠針對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行故障分析，提出有效的解決策略；

-學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐中，能夠與團(tuán)隊(duì)成員有效溝通，共同克服困難。

5.團(tuán)隊(duì)合作能力：

本課程強(qiáng)調(diào)小組合作，學(xué)生在團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目中學(xué)會(huì)了以下團(tuán)隊(duì)合作技巧：

-明確分工，各司其職；

-溝通協(xié)調(diào)，確保項(xiàng)目順利進(jìn)行；

-共同承擔(dān)責(zé)任，面對(duì)困難時(shí)互相支持；

-互相學(xué)習(xí)，取長補(bǔ)短。

6.實(shí)踐能力：

學(xué)生在課程結(jié)束后，能夠?qū)⒗碚撝R(shí)應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中，具備以下實(shí)踐能力：

-熟練操作電子元件，搭建簡單的電路；

-使用編程軟件，編寫控制程序；

-利用傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析。

7.綜合運(yùn)用能力：

學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)綜合運(yùn)用到實(shí)際場(chǎng)景中，例如：

-設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)家庭自動(dòng)跟隨機(jī)器人；

-開發(fā)校園巡邏機(jī)器人；

-創(chuàng)作自動(dòng)跟隨車輛等。教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：

學(xué)生在課堂上的參與度較高，能夠積極回答問題，提出自己的想法。在講解紅外傳感器和碰撞傳感器的基本原理時(shí)，學(xué)生能夠認(rèn)真聽講，并在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行思考。在動(dòng)手實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生的操作規(guī)范，能夠按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行，遇到問題時(shí)能夠主動(dòng)尋求幫助。

2.小組討論成果展示：

小組討論環(huán)節(jié)中，學(xué)生能夠積極參與，分工合作，共同完成討論任務(wù)。各小組在展示討論成果時(shí)，能夠清晰、有條理地闡述觀點(diǎn)，并提出具有創(chuàng)新性的解決方案。通過小組討論，學(xué)生不僅加深了對(duì)自動(dòng)跟蹤技術(shù)的理解，還提升了團(tuán)隊(duì)合作能力。

3.隨堂測(cè)試：

隨堂測(cè)試主要考察學(xué)生對(duì)紅外傳感器和碰撞傳感器基本原理的理解，以及編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的能力。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，能夠熟練運(yùn)用編程語言編寫控制程序。但也存在部分學(xué)生對(duì)傳感器工作原理理解不夠深入，編程能力有待提高的情況。

4.課后作業(yè)完成情況：

學(xué)生課后作業(yè)的完成情況良好，能夠按照要求完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，學(xué)生能夠?qū)?shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)建議。但也發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中存在描述不夠清晰、數(shù)據(jù)分析不夠深入的問題。

5.教師評(píng)價(jià)與反饋：

針對(duì)課堂表現(xiàn)，教師對(duì)學(xué)生的積極參與表示肯定，同時(shí)對(duì)部分學(xué)生在回答問題時(shí)缺乏深度分析的情況提出建議，鼓勵(lì)學(xué)生在思考問題時(shí)更加深入。

針對(duì)小組討論成果展示，教師表揚(yáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，同時(shí)對(duì)部分小組在展示過程中表達(dá)不夠清晰的問題給予指導(dǎo)，建議學(xué)生在未來展示時(shí)注意語言的流暢性和邏輯性。

針對(duì)隨堂測(cè)試結(jié)果，教師對(duì)學(xué)生的編程能力給予了肯定，但對(duì)于部分學(xué)生在傳感器原理理解上的不足提出了具體的教學(xué)建議，如增加課堂講解時(shí)間，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)傳感器工作原理的掌握。

針對(duì)課后作業(yè)，教師對(duì)學(xué)生的認(rèn)真完成表示滿意，同時(shí)針對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中存在的問題，提出了針對(duì)性的改進(jìn)建議，如加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的格式規(guī)范，提高數(shù)據(jù)分析的深度和廣度。教學(xué)反思與總結(jié)嗯，這節(jié)課下來，我想跟大家分享一下我的反思和總結(jié)。

首先，我覺得在教學(xué)方法上，我嘗試了多種方式來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如，我在導(dǎo)入新課的時(shí)候，通過提問和展示圖片、視頻，讓學(xué)生對(duì)自動(dòng)跟蹤技術(shù)產(chǎn)生好奇心。我發(fā)現(xiàn)這種直觀的教學(xué)方式挺有效的，學(xué)生們?cè)谡n堂上都比較活躍，參與度也高。

然后，在講解基礎(chǔ)知識(shí)的時(shí)候，我盡量用通俗易懂的語言，配合圖表和示意圖，幫助學(xué)生理解。不過，我也注意到，有些學(xué)生對(duì)于傳感器的工作原理還是有些吃力的。所以，我可能在講解的時(shí)候需要更加細(xì)致，多舉一些生活中的例子，讓學(xué)生更容易理解。

小組討論環(huán)節(jié)，我看到了學(xué)生們很好的合作精神。大家分工明確，討論積極，最后都能提出一些不錯(cuò)的想法。但是，我也發(fā)現(xiàn)，有些小組在討論時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)溝通不暢的情況。所以，我會(huì)在下一節(jié)課前，專門花一點(diǎn)時(shí)間來指導(dǎo)他們?nèi)绾胃玫剡M(jìn)行團(tuán)隊(duì)協(xié)作。

隨堂測(cè)試的時(shí)候，大部分學(xué)生都能完成得不錯(cuò)，這說明他們對(duì)課程內(nèi)容掌握得還可以。但是，也有少數(shù)學(xué)生在