第六节 设计一个遥控小车-红外传感器、电机的综合使用使用说课稿2025学年初中信息技术西交大版2014九年级下册-西交大版2014

第六节设计一个遥控小车——红外传感器、电机的综合使用使用说课稿2025学年初中信息技术西交大版2014九年级下册-西交大版2014授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容本节课选自西交大版2014九年级下册第六节“设计一个遥控小车——红外传感器、电机的综合使用”。主要内容包括：红外传感器的工作原理及在遥控信号接收、障碍检测中的应用；直流电机的驱动控制方法（正转、反转、调速）；基于Arduino平台的硬件连接（红外传感器、电机驱动模块、微控制器、电源的电路搭建）；使用Mixly或ArduinoIDE编程实现红外信号解码、电机控制逻辑编写；遥控小车的组装、功能调试与优化。核心素养目标二、核心素养目标培养信息意识，感知红外遥控与电机控制的技术应用场景；发展计算思维，通过硬件连接与编程实现小车功能控制；提升数字化学习与创新，完成遥控小车的组装、调试与优化；强化信息社会责任，规范操作硬件，安全使用技术。学情分析九年级学生已具备基础编程知识，掌握Arduino或Mixly简单操作，但对红外传感器、电机驱动等硬件的综合应用经验不足。学生动手能力差异较大，部分学生硬件连接熟练，但编程逻辑调试能力较弱；多数学生能理解原理，但实际排错效率低。学生好奇心强，乐于创新，但耐心不足，调试失败易产生挫败感。小组合作时存在分工不明确、依赖教师指导等问题。知识储备上，学生熟悉基础电路概念，但传感器信号处理、电机控制逻辑需强化。行为习惯上，部分学生操作不规范，需强调安全与规范。这些因素直接影响项目实施进度和效果，需分层指导，强化实践环节，提升问题解决能力。教学方法与手段1.实验法：学生分组动手连接红外传感器、电机驱动模块，通过实操理解硬件协同工作原理。

2.任务驱动法：设计"遥控小车前进、转向、避障"分层任务，逐步推进编程逻辑实现。

3.讨论法：针对调试中的常见问题（如信号干扰、电机转速不稳）组织小组分析解决方案。

1.多媒体演示：动态展示红外信号解码流程与电机驱动电路连接规范。

2.软件仿真：使用Mixly模拟运行程序，降低硬件调试风险。

3.实物投影：实时展示学生操作细节，强化规范操作意识。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

发布预习任务：推送红外传感器工作原理（如接收头引脚定义、信号输出格式）、电机驱动模块（L298N）控制逻辑的PPT及Mixly基础编程视频。

设计预习问题：“红外接收模块如何区分不同按键的信号？”“电机驱动模块的IN1、IN2、EN引脚如何控制正反转和转速？”

监控预习进度：通过在线平台查看学生提交的“红外信号时序图”和“电机控制接线草图”，标记共性问题。

学生活动：

自主阅读资料，理解红外编码规则（如NEC协议的地址码、数据码）和PWM调速原理；

思考预习问题，记录疑问（如“信号反码的作用”“电机驱动模块需要外接电源吗？”）；

提交预习成果，上传笔记和接线示意图。

教学方法/手段/资源：自主学习法、在线学习平台（如钉钉）、预习资源包（PPT/视频）。

作用与目的：铺垫红外与电机的基础知识，为课堂硬件连接与编程调试扫清障碍，培养学生自主学习习惯。

2.课中强化技能

教师活动：

导入新课：播放“工业遥控小车精准搬运”视频，引出“红外遥控+电机控制”的必要性；

讲解重点：结合实物演示红外接收模块与Arduino的接线（VCC、GND、DATA口），强调信号解码需调用“红外接收”库函数；突破难点：以“小车前进+左转”为例，演示Mixly中“当红外接收到‘上’键→电机正转”“当接收到‘左’键→左轮停、右轮转”的编程逻辑，分析电机驱动模块IN1=1、IN2=0、EN=PWM调速的组合原理；

组织活动：分组完成“红外遥控小车避障”任务（红外检测到障碍物→电机反转后退），巡视指导，针对“信号干扰导致误判”问题，引导学生添加“红外信号去抖”代码；

解答疑问：针对“电机转速不均”问题，讲解PWM占空比调节方法。

学生活动：

听讲思考，记录红外解码步骤与电机控制引脚对应关系；

小组合作：连接红外传感器、L298N模块与Arduino，编写并调试遥控代码，记录问题（如“电机不转”排查电源接线，“左转失灵”检查IN1/IN2电平）；

参与讨论，分享解决方案（如“增加10μF滤波电容减少信号干扰”）。

教学方法/手段/资源：讲授法、实验法、合作学习法、实物投影、Mixly软件仿真、硬件套件（Arduino/红外传感器/L298N）。

作用与目的：通过“讲解-实操-调试”闭环，突破红外与电机协同控制的难点，提升学生硬件连接与编程排错能力，强化团队协作意识。

3.课后拓展应用

教师活动：

布置作业：设计“遥控小车自动循迹+红外避障双模式”功能，要求编写模式切换代码；

提供拓展资源：推送“Arduino红外多键组合控制”案例文档、“PID调速算法”视频教程；

反馈作业：批改学生代码，重点点评“模式切换逻辑优化”和“避障灵敏度调节”方案，标注共性问题（如“红外检测距离过近需调整传感器高度”）。

学生活动：

完成作业：在原有基础上增加循迹模块（红外对管），编写“当红外避障模式开启时，禁用循迹功能”的代码；

拓展学习：尝试用PID算法优化电机转速稳定性，解决“转弯时左右轮转速差异大”问题；

反思总结：撰写调试日志，分析“信号串扰”“电机响应延迟”等问题的解决过程，提出改进建议（如“增加无线模块实现手机遥控”）。

教学方法/手段/资源：自主学习法、反思总结法、拓展资源包（文档/视频）、硬件套件（循迹模块）。

作用与目的：巩固红外与电机的综合应用能力，通过拓展任务培养创新思维，反思总结促进问题解决能力提升。学生学习效果在知识掌握层面，学生系统理解了红外传感器的工作原理，能够清晰阐述红外接收模块如何通过解码不同按键信号（如地址码、数据码、反码）实现指令识别，掌握了NEC协议的信号格式及Mixly中“红外接收”库函数的调用方法。对于电机驱动控制，学生深入理解L298N模块的IN1、IN2、EN引脚功能，能够准确描述“IN1=1、IN2=0、EN=PWM”组合控制电机正转与转速的原理，并知晓电机驱动模块需独立外接电源的必要性。此外，学生对硬件连接中的电路逻辑形成清晰认知，如红外传感器DATA口与Arduino中断引口的对应关系、电机驱动模块与直流电机的接线规范等，为后续实践操作奠定理论基础。

在技能应用层面，学生具备独立完成遥控小车硬件搭建与编程调试的综合能力。硬件连接环节，85%的学生能够准确无误地将红外传感器（VCC、GND、DATA）、L298N模块（输入端与Arduino数字引脚、输出端与电机）、电源模块（为Arduino与L298N分别供电）按电路图连接，并能通过万用表检测电路通断，排查“接触不良”“电源正负极接反”等常见问题。编程实现环节，学生熟练运用Mixly图形化编程，完成“遥控前进、后退、左转、右转”基础功能，70%的学生能进一步实现“红外避障”逻辑（当检测到障碍物时，电机反转后退3秒后停止），并能通过“红外信号去抖”代码解决按键误触问题。调试优化环节，学生展现出较强的问题解决能力：针对“电机不转”，能排查L298N使能端EN是否为高电平、输入端IN1/IN2电平是否正确；针对“红外信号接收不稳定”，能主动添加10μF滤波电容或调整传感器接收角度，体现对硬件特性与代码协同作用的深入理解。

在素养发展层面，学生的计算思维、信息意识与创新意识得到显著提升。计算思维方面，学生能够将“遥控小车功能需求”拆解为“信号接收—指令解析—电机控制”模块化步骤，通过流程图梳理编程逻辑，65%的学生在“避障任务”中运用条件嵌套（“当红外检测距离<10cm时，执行后退；否则继续前进”）优化程序结构。信息意识方面，学生主动关注红外遥控技术在生活中的应用场景（如家电遥控、智能小车），并能分析工业搬运小车中“红外精准定位”的技术优势，体现对技术价值的认知。创新意识方面，课后拓展任务中，40%的学生自主设计“循迹+避障双模式”切换功能，通过添加红外对管传感器与模式选择按键，编写“当避障模式开启时，禁用循迹模块”的代码，部分学生尝试用PID算法优化电机转速稳定性，解决“转弯时左右轮速差”问题，展现出对技术融合与创新的探索精神。

在团队协作与行为习惯方面，小组合作中，学生能够合理分工（如硬件连接、编程调试、数据记录），80%的小组通过“角色轮换”实现全员参与，针对“信号干扰导致误判”等问题，能通过讨论提出“调整传感器安装位置”“优化代码延时”等解决方案，有效沟通能力与团队协作意识显著增强。操作规范性方面，学生养成“断电接线”“测试电压”“逐步上电”的安全操作习惯，硬件调试中未出现烧毁模块或元件的情况，工具使用与实验台整理也更为有序，体现对技术伦理与安全责任的重视。

综上，本节课学习后，学生不仅扎实掌握了红外传感器与电机控制的核心知识，更具备从理论到实践的转化能力，能够独立完成遥控小车的设计、组装与优化，同时计算思维、创新意识与信息社会责任等核心素养得到全面发展，为后续复杂智能硬件项目学习奠定坚实基础。教学反思与总结教学反思中，实验法确实能激发学生兴趣，但红外信号解码的抽象概念部分学生理解较慢，下次准备增加实物拆解演示，让学生直观看到接收模块内部结构。小组合作时发现部分学生依赖强者，需设计“轮岗制”确保全员参与。硬件连接环节耗时较长，可考虑提前分发半成品套件，聚焦编程调试核心目标。

教学总结方面，学生基本掌握了红外遥控与电机控制的协同逻辑，85%能独立完成基础功能搭建。计算思维提升明显，70%学生能自主优化避障代码，但PID调速算法的原理理解仍需加强。情感态度上，调试失败后的挫败感普遍存在，后续需增加“故障诊断微课”帮助学生建立信心。存在的主要问题是分层指导不足，部分进度快的学生拓展不够，下次将设计“进阶任务包”，如添加蓝牙模块实现手机遥控。整体来看，知识目标达成度高，但创新实践能力培养仍需深化。内容逻辑关系①红外传感器原理与信号解码：重点知识点包括红外接收模块的引脚定义（VCC、GND、DATA）、NEC协议信号格式（地址码、数据码、反码）、Mixly库函数调用方法；关键词为“信号解码”“时序图”“库函数”；核心句为“红外接收模块通过识别不同按键的地址码与数据码实现指令区分”。

②电机驱动控制逻辑：重点知识点涵盖L298N模块的IN1/IN2/EN引脚功能组合（IN1=1、IN2=0为正转；IN1=0、IN2=1为反转；EN端PWM调速）、独立外接电源必要性；关键词为“电平控制”“PWM占空比”“驱动模块”；核心句为“电机转向与转速由输入端电平组合及使能端PWM信号共同决定”。

③硬件协同与编程实现：重点知识点涉及红外传感器DATA口与Arduino中断引脚连接、电机驱动模块输入端与Arduino数字引脚对应、避障功能逻辑编写（条件判断+电机控制）；关键词为“电路连接”“中断触发”“条件嵌套”；核心句为“通过硬件电路搭建与编程逻辑实现红外信号接收→指令解析→电机控制的闭环系统”。教学评价与反馈课堂表现：学生硬件连接环节，85%能按电路图规范接线，红外传感器DATA口与Arduino中断引脚、L298N输入端与数字引脚的对应关系掌握准确；编程调试中，70%学生能独立编写“前进、后退、左转、右转”基础代码，但对红外信号去抖、PWM调速的参数调节仍需教师指导，调试时主动排查“电机不转”“信号接收不稳定”等问题的积极性较高。

小组讨论成果展示：各小组均完成“红外避障”任务方案，其中3组提出“调整传感器安装角度减少误判”“添加延时滤波优化信号稳定性”等创新思路，2组尝试用条件嵌套实现“遇障后退3秒后自动转向”逻辑，体现对课本中“条件判断+电机控制”编程要点的灵活应用。

随堂测试：围绕红外传感器NEC协议信号格式、L298N模块引脚功能、Mixly库函数调用等核心知识点设计测试题，正确率达82%，其中“地址码与数据码的作用”“I