黑龍江省黑河市第三中學(xué)初中計算機教學(xué)設(shè)計：亮度可調(diào)燈

黑龍江省黑河市第三中學(xué)初中計算機教學(xué)設(shè)計：亮度可調(diào)燈學(xué)校授課教師課時授課班級授課地點教具設(shè)計意圖本節(jié)課以“亮度可調(diào)燈”為主題，結(jié)合初中計算機課程內(nèi)容，旨在通過實際操作，讓學(xué)生了解并掌握電路圖繪制、編程控制及硬件連接等基礎(chǔ)知識。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R與實際應(yīng)用相結(jié)合，提高動手能力和創(chuàng)新思維。核心素養(yǎng)目標1.培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，通過編程控制亮度，理解算法邏輯。

2.增強學(xué)生的實踐能力，通過實際操作電路連接，提升動手實踐能力。

3.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，鼓勵學(xué)生在編程中探索不同控制方式，激發(fā)創(chuàng)新潛能。重點難點及解決辦法重點：電路圖繪制與編程邏輯

難點：編程控制硬件的精確性和穩(wěn)定性

解決辦法：

1.重點：通過課堂演示和實例分析，引導(dǎo)學(xué)生理解電路圖的基本符號和繪制規(guī)則，逐步過渡到編程邏輯的掌握。

2.難點：通過分組討論和實際操作，讓學(xué)生在實踐中遇到問題并解決問題，教師及時提供指導(dǎo)和反饋，提高編程控制的精確性和穩(wěn)定性。教學(xué)資源準備1.教材：確保每位學(xué)生擁有《信息技術(shù)》教材，包含亮度可調(diào)燈相關(guān)章節(jié)。

2.輔助材料：準備電路圖繪制軟件、編程環(huán)境截圖、操作步驟視頻等。

3.實驗器材：準備LED燈、電阻、可調(diào)電阻、面包板、電源等實驗器材。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，每個小組配備實驗操作臺，確保學(xué)生操作空間。教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

詳細內(nèi)容：教師通過展示家庭中常見的亮度可調(diào)燈實例，引發(fā)學(xué)生對生活中常見電子產(chǎn)品的興趣。隨后，提出問題：“你們知道這類產(chǎn)品是如何實現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)的嗎？”以此引導(dǎo)學(xué)生進入本節(jié)課的主題。

2.新課講授（15分鐘）

（1）電路圖繪制講解（5分鐘）

教師講解電路圖的基本符號和繪制規(guī)則，結(jié)合實例分析，引導(dǎo)學(xué)生繪制亮度可調(diào)燈的電路圖。

（2）編程邏輯分析（5分鐘）

教師以Scratch編程為例，講解如何通過編程控制LED燈的亮度，引導(dǎo)學(xué)生理解編程邏輯。

（3）硬件連接方法（5分鐘）

教師演示如何將LED燈、電阻、可調(diào)電阻等實驗器材連接到面包板上，并講解連接方法。

3.實踐活動（20分鐘）

（1）學(xué)生獨立繪制電路圖（5分鐘）

學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識，獨立繪制亮度可調(diào)燈的電路圖。

（2）學(xué)生編寫程序控制LED燈亮度（10分鐘）

學(xué)生根據(jù)教師講解的編程邏輯，編寫程序控制LED燈的亮度。

（3）學(xué)生連接實驗器材，實現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)（5分鐘）

學(xué)生將實驗器材連接到面包板上，通過編寫程序?qū)崿F(xiàn)亮度調(diào)節(jié)。

4.學(xué)生小組討論（15分鐘）

（1）電路圖繪制問題討論

舉例回答：如何繪制LED燈的正負極連接？如何表示可調(diào)電阻？

（2）編程邏輯問題討論

舉例回答：如何通過編程控制LED燈的亮度？如何實現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)？

（3）硬件連接問題討論

舉例回答：如何確保實驗器材的連接正確？如何避免短路現(xiàn)象？

5.總結(jié)回顧（5分鐘）

內(nèi)容：教師引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，強調(diào)電路圖繪制、編程邏輯和硬件連接的重要性。通過舉例說明，讓學(xué)生認識到亮度可調(diào)燈的實際應(yīng)用價值。

用時：45分鐘教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

（1）電路原理的深入學(xué)習(xí)：介紹電路的基本原理，如串聯(lián)、并聯(lián)、分壓、分流等，以及這些原理在亮度可調(diào)燈中的應(yīng)用。

（2）編程語言的其他應(yīng)用：探討其他編程語言（如Python、Arduino）在控制硬件方面的應(yīng)用，以及它們與Scratch的異同。

（3）電子元件的原理與種類：介紹常見的電子元件，如電阻、電容、二極管等，以及它們在電路中的作用。

2.拓展建議：

（1）電路原理學(xué)習(xí)：

-學(xué)生可以查閱相關(guān)書籍或在線資料，深入學(xué)習(xí)電路原理，如《電路基礎(chǔ)》等教材。

-通過在線實驗平臺，進行電路模擬實驗，加深對電路原理的理解。

（2）編程語言應(yīng)用：

-鼓勵學(xué)生嘗試使用Python等編程語言，編寫簡單的控制程序，如LED閃爍、溫度傳感器讀取等。

-組織編程競賽或項目活動，讓學(xué)生在實踐中應(yīng)用所學(xué)編程知識。

（3）電子元件學(xué)習(xí)：

-引導(dǎo)學(xué)生通過實驗或?qū)嶋H操作，了解電子元件的物理特性和實際應(yīng)用。

-推薦學(xué)生參加電子制作課程或工作坊，提升動手能力和創(chuàng)新思維。課后作業(yè)1.設(shè)計一個簡單的亮度可調(diào)燈電路圖，并標注所有元件的連接方式。

答案：設(shè)計電路圖，包括LED燈、電源、可調(diào)電阻、開關(guān)等元件，并標注正負極連接。

2.編寫一個Scratch程序，實現(xiàn)LED燈亮度的漸變效果，包括從暗到亮和從亮到暗兩種漸變方式。

答案：在Scratch中，使用“等待”積木和“改變亮度”積木，創(chuàng)建兩個不同的腳本，分別實現(xiàn)從暗到亮和從亮到暗的漸變效果。

3.分析以下代碼段，說明其功能，并指出其中可能存在的問題。

```python

importRPi.GPIOasGPIO

importtime

LED_PIN=17

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

GPIO.setup(LED_PIN,GPIO.OUT)

whileTrue:

GPIO.output(LED_PIN,GPIO.HIGH)

time.sleep(1)

GPIO.output(LED_PIN,GPIO.LOW)

time.sleep(1)

```

答案：該代碼段用于控制連接在GPIO17引腳上的LED燈閃爍。功能是使LED燈每秒鐘閃爍一次。問題：代碼中使用了無限循環(huán)，沒有提供停止循環(huán)的方法。

4.解釋以下電路元件的作用，并說明如何將其應(yīng)用于亮度可調(diào)燈電路中。

（1）電阻

（2）二極管

（3）電容

答案：

（1）電阻：用于限制電流，防止LED燈過載。在亮度可調(diào)燈電路中，通過調(diào)整電阻值可以改變LED燈的亮度。

（2）二極管：用于單向?qū)娏?，防止電流反向流動。在亮度可調(diào)燈電路中，二極管可以保護電路免受反向電壓損害。

（3）電容：用于濾波和穩(wěn)壓。在亮度可調(diào)燈電路中，電容可以平滑電源輸出，減少電壓波動對LED燈的影響。

5.設(shè)計一個實驗方案，驗證亮度可調(diào)燈電路中，改變可調(diào)電阻的阻值對LED燈亮度的影響。

答案：實驗方案如下：

（1）準備一個亮度可調(diào)燈電路，包括LED燈、可調(diào)電阻、電源和開關(guān)。

（2）將可調(diào)電阻調(diào)整到最小阻值，觀察并記錄LED燈的亮度。

（3）逐漸增加可調(diào)電阻的阻值，每次增加一個固定值，觀察并記錄LED燈的亮度變化。

（4）分析實驗數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：隨著可調(diào)電阻阻值的增加，LED燈的亮度逐漸變暗。板書設(shè)計①電路圖繪制

-基本符號：電源、開關(guān)、LED燈、電阻

-連接方式：正負極、串聯(lián)、并聯(lián)

②編程控制邏輯

-程序結(jié)構(gòu)：循環(huán)、條件判斷

-控制指令：改變亮度、等待

③實驗操作步驟

-器材準備：LED燈、電阻、可調(diào)電阻、面包板、電源

-連接方法：正確連接正負極、確保電路安全

-實驗觀察：記錄亮度變化、分析實驗結(jié)果教學(xué)評價與反饋1.課堂表現(xiàn)：

-學(xué)生在課堂上的參與度：觀察學(xué)生在課堂討論和實驗操作中的參與程度，記錄是否積極提問、回答問題。

-學(xué)生對知識的掌握程度：通過提問和回答問題的方式，評估學(xué)生對電路圖繪制、編程邏輯和硬件連接等知識點的理解。

2.小組討論成果展示：

-團隊合作能力：評估學(xué)生在小組討論中的溝通協(xié)作能力，包括分工合作、資源共享和共同解決問題。

-創(chuàng)新思維：觀察學(xué)生在討論中提出的創(chuàng)新想法和解決方案，評估其創(chuàng)新思維的發(fā)展。

-成果展示：評價學(xué)生在展示小組討論成果時的表達能力和邏輯清晰度。

3.隨堂測試：

-理論知識測試：通過隨堂測試，檢驗學(xué)生對電路圖繪制、編程邏輯等理論知識的掌握情況。

-實踐操作測試：通過實際操作，評估學(xué)生將理論知識應(yīng)用于實踐的能力，包括電路連接、程序編寫和實驗操作。

4.學(xué)生自評與互評：

-學(xué)生自評：鼓勵學(xué)生在課后反思自己的學(xué)習(xí)過程，包括學(xué)習(xí)態(tài)度、參與程度和收獲。

-互評：組織學(xué)生之間進行互評，讓學(xué)生相互評價在小組討論和實驗操作中的表現(xiàn)，促進相互學(xué)習(xí)和成長。

5.教師評價與反饋：

-針對課堂表現(xiàn)：對學(xué)生在課堂上的積極參與、提問和回答問題給予肯定，對表現(xiàn)不