第17课 自动跟踪-红外传感器和碰撞传感器的综合应用教学设计-2025-2026学年初中信息技术粤教清华版九年级下册-粤教清华版

第17课自动跟踪——红外传感器和碰撞传感器的综合应用教学设计-2025-2026学年初中信息技术粤教清华版九年级下册-粤教清华版课题XX课时1课程基本信息1.课程名称：第17课自动跟踪——红外传感器和碰撞传感器的综合应用教学设计

2.教学年级和班级：初中信息技术粤教清华版九年级下册

3.授课时间：2025-2026学年

4.教学时数：1课时核心素养目标分析本节课旨在培养学生的信息意识、计算思维和数字化学习与创新等核心素养。通过红外传感器和碰撞传感器的综合应用，学生能够理解传感器在自动控制中的应用原理，提升问题解决能力，学会运用信息技术设计简单的自动化系统，增强创新意识和实践能力。同时，通过团队合作，培养学生的合作精神和交流能力。重点难点及解决办法重点：

1.红外传感器和碰撞传感器的工作原理及其在自动控制系统中的应用。

2.利用传感器数据设计自动跟踪程序，实现机器人的自动跟踪功能。

难点：

1.理解传感器数据与控制指令之间的关系，设计出有效的控制算法。

2.将理论知识应用于实际项目中，解决实际问题。

解决办法：

1.通过实验演示传感器工作原理，结合实例分析，帮助学生理解传感器的基本应用。

2.采用逐步引导的方式，让学生从简单问题开始，逐步增加难度，逐步突破算法设计难点。

3.鼓励学生分组讨论，共同解决问题，培养学生的团队协作能力和沟通能力。

4.提供实际项目案例，引导学生将理论知识与实际应用相结合，提高解决实际问题的能力。教学资源-软硬件资源：红外传感器模块、碰撞传感器模块、Arduino或RaspberryPi开发板、连接线、机器人平台（如乐高MindstormsEV3、Makeblock）

-课程平台：学校内部网络教学平台

-信息化资源：教学视频、传感器应用案例库、在线编程工具（如ArduinoIDE、Scratch）

-教学手段：实物展示、多媒体教学软件、互动式编程环境、小组合作学习空间教学过程一、导入新课

1.老师说：“同学们，今天我们来学习第17课《自动跟踪——红外传感器和碰撞传感器的综合应用》。在上一节课中，我们学习了传感器的相关知识，那么今天我们将把这些知识应用到实际项目中，来设计一个能够自动跟踪目标的机器人。”

2.学生说：“好的，老师，我们都很期待学习这节课。”

二、新课讲授

1.老师说：“首先，我们来回顾一下红外传感器和碰撞传感器的原理。红外传感器是通过发射和接收红外线来检测目标的，而碰撞传感器则是通过检测碰撞信号来控制机器人的运动。”

2.学生说：“老师，红外传感器是如何检测目标的呢？”

3.老师说：“红外传感器会发射一定频率的红外线，当红外线遇到目标时，会反射回来，传感器接收到反射的红外线信号后，就可以判断出目标的位置。”

4.老师说：“了解了红外传感器的原理后，我们再来看一下碰撞传感器的原理。碰撞传感器通过检测碰撞信号来控制机器人的运动。当传感器与物体接触时，会输出一个高电平信号，这个信号可以用来控制机器人的转向或停止。”

5.老师说：“接下来，我们将结合红外传感器和碰撞传感器，设计一个能够自动跟踪目标的机器人。首先，我们需要搭建一个简单的机器人平台，然后将红外传感器和碰撞传感器连接到机器人平台上。”

6.学生说：“老师，我们该如何搭建这个机器人平台呢？”

7.老师说：“首先，我们需要准备Arduino开发板、连接线、红外传感器模块和碰撞传感器模块。然后，按照以下步骤进行搭建：

-将红外传感器模块连接到Arduino的数字引脚上。

-将碰撞传感器模块连接到Arduino的另一个数字引脚上。

-将Arduino开发板与机器人平台连接起来。

8.老师演示搭建过程，学生观察并记录。

9.老师说：“搭建完成后，接下来我们需要编写程序来实现自动跟踪功能。首先，我们需要检测红外传感器接收到的红外线信号，然后根据信号的变化来控制机器人的转向。”

10.学生说：“老师，我们该如何编写程序来实现这个功能呢？”

11.老师说：“我们可以通过读取红外传感器的数字引脚状态来判断目标的存在。当红外传感器接收到反射的红外线信号时，数字引脚的状态会发生变化。我们可以通过编写一个简单的程序来读取这个状态，并根据状态来控制机器人的转向。”

12.老师展示如何编写程序，学生跟随老师一起编写代码。

13.老师说：“编写完程序后，我们需要对机器人进行测试。将机器人放置在一个可以移动的环境中，观察机器人是否能够准确地跟踪目标。”

14.学生分组进行测试，观察机器人跟踪目标的情况。

15.老师说：“在测试过程中，如果发现机器人无法准确跟踪目标，我们需要检查程序代码和传感器连接是否正确，并进行相应的调整。”

16.学生检查程序代码和传感器连接，根据老师的要求进行调试。

17.老师说：“经过调整，如果机器人能够准确跟踪目标，那么我们就完成了本节课的学习。下面请大家分享一下自己的学习心得。”

18.学生分享学习心得，老师进行总结。

三、课堂小结

1.老师说：“今天我们学习了第17课《自动跟踪——红外传感器和碰撞传感器的综合应用》，通过这节课的学习，我们了解了红外传感器和碰撞传感器的原理，学会了如何搭建机器人平台，并编写程序来实现自动跟踪功能。”

2.学生说：“老师，我们学会了如何将理论知识应用到实际项目中，非常实用。”

3.老师说：“是的，同学们，信息技术课程的目的就是让你们学会如何将所学知识应用到实际生活中。希望你们在今后的学习中，能够继续努力，不断提高自己的实践能力。”

四、课后作业

1.老师说：“课后，请大家完成以下作业：

-复习本节课所学的知识，加深对红外传感器和碰撞传感器原理的理解。

-尝试设计一个更加复杂的自动跟踪系统，如自动避障机器人。

-撰写一篇关于本节课学习的总结，分享自己的学习心得。”

2.学生认真记录作业内容，准备课后复习和实践。教学资源拓展1.拓展资源：

-红外传感器的工作原理及类型：介绍红外传感器的工作原理，包括发射、接收和反射红外线的机制，以及不同类型的红外传感器，如反射式、发射式等。

-碰撞传感器的种类及特点：介绍碰撞传感器的不同类型，如机械式、光电式、电容式等，以及每种传感器的特点和应用场景。

-自动控制系统的基本概念：探讨自动控制系统的组成、工作原理和控制策略，以及如何将传感器数据用于实现自动控制。

-机器人编程基础：介绍机器人编程的基础知识，包括编程语言、编程环境、基本指令和函数等，帮助学生掌握机器人编程的基本技能。

2.拓展建议：

-学生可以通过查阅图书馆或在线资料，深入了解红外传感器和碰撞传感器的技术细节和应用案例。

-建议学生参加机器人相关的竞赛或项目，通过实践锻炼编程和系统设计能力。

-学生可以尝试自己搭建一个简单的自动控制系统，如使用Arduino或RaspberryPi作为控制器，结合红外传感器和碰撞传感器来实现自动控制功能。

-建议学生通过观看教学视频或参加在线课程，学习更高级的机器人编程技术，如PID控制、机器视觉等。

-鼓励学生参与实验室的实践活动，如参加学校的科技创新俱乐部或参加科学展览，以提升创新能力和团队协作精神。

-建议学生阅读相关书籍或学术论文，以拓宽知识面，了解自动控制领域的前沿技术和发展趋势。

-学生可以尝试将所学知识应用于日常生活，如设计一个智能家居控制系统，通过传感器控制灯光、温度等家居设备。板书设计①红外传感器原理

-发射与接收红外线

-反射原理

-数字引脚状态变化

②碰撞传感器原理

-碰撞信号检测

-高电平输出

-控制机器人转向或停止

③自动跟踪系统设计

-传感器数据读取

-控制算法设计

-机器人转向控制

④机器人编程基础

-编程语言介绍

-编程环境使用

-基本指令与函数

⑤自动控制系统组成

-控制器

-执行器

-传感器

-控制策略

⑥传感器应用案例

-红外传感器在自动门中的应用

-碰撞传感器在机器人避障中的应用

⑦机器人编程实践

-Arduino编程

-RaspberryPi编程

-机器人平台搭建教学反思八、教学反思

这节课上下来，我觉得收获颇丰，但也发现了一些需要改进的地方。

首先，我觉得学生们对红外传感器和碰撞传感器的原理理解得比较到位。通过实验演示和实际操作，他们能够直观地感受到传感器的工作原理，这对于他们理解自动跟踪系统的设计非常有帮助。但是，我发现有些学生在编程时对传感器数据读取和处理的细节处理得不够精细，这可能是因为他们对编程的掌握还不够熟练。在今后的教学中，我打算加强编程练习，让学生通过更多的实践来提高编程能力。

其次，我在课堂上的互动环节做得不够充分。虽然我鼓励学生提问和分享，但实际参与的学生并不多。这可能是因为他们对新知识的接受程度不同，有的学生可能担心自己提出的问题太简单或者太复杂。为了解决这个问题，我计划在今后的教学中采用更多的分组讨论和小组合作的形式，让每个学生都有机会参与到课堂互动中来。

再者，我在课堂上的讲解速度可能有些快，对于一些理解较慢的学生来说，可能跟不上进度。在今后的教学中，我会注意调整自己的讲解速度，确保每个学生都能跟上教学节奏。

最后，我觉得这节课的实践环节还可以更加丰富。虽然学生们能够完成基本的自动跟踪程序，但我觉得还可以增加一些挑战性的任务，比如增加传感器的种类，或者设计更加复杂的控制算法。这样不仅能够提高学生的动手能力，还能激发他们的创新思维。教学评价1.课堂评价：

-通过提问，我能够实时了解学生对红外传感器和碰撞传感器原理的掌握程度，以及他们对于编程和算法设计的理解。

-观察学生的实际操作和小组讨论，可以看到他们在实践中遇到的问题和解决问题的能力。

-进行简单的编程测试，检验学生是否能够将所学知识应用到实际代码中，以及他们的编程技