第2单元第7课《昂首阔步--红外传感器和机器人的避障行走》教学设计 2023—2024学年清华大学版（2012）初中信息技术九年级下册

《昂首阔步--红外传感器和机器人的避障行走》教学设计 教学目标 1. 知识与技能 学生能够理解红外传感器的工作原理及其在机器人避障行走中的应用。 学生能够掌握基于红外传感器的机器人避障行走编程基础。 2. 过程与方法 学生能够通过实践操作，学会如何设置和调试红外传感器。 学生能够通过小组合作，完成机器人的避障行走程序设计。 3. 情感态度与价值观 激发学生对机器人技术的兴趣与好奇心。 培养学生的团队合作精神和解决问题的能力。 教学重点难点 教学重点 红外传感器的工作原理及其在机器人避障中的应用。 机器人避障行走的编程实现。 教学难点 红外传感器与机器人硬件的接口设置与调试。 机器人避障行走算法的逻辑设计与实现。 学情分析 学生对机器人技术普遍感兴趣，但在编程和硬件接口方面基础较为薄弱。需要通过直观的教学演示和丰富的实践操作来帮助学生理解并掌握相关知识。 教学准备 清华大学版初中信息技术教材 机器人套件（包含红外传感器） 计算机及编程软件 投影仪或多媒体设备 教学PPT 新课导入 通过展示一段机器人避障行走的视频，激发学生兴趣，并引出本节课的主题———红外传感器和机器人的避障行走。 新课讲授 一、红外传感器的工作原理 红外传感器是一种能够感知红外辐射并将其转换为电信号的装置。在科学技术和工程领域中，红外传感器发挥着至关重要的作用。本文将对红外传感器的概念进行详细介绍，并阐述其在各个领域中的应用和重要性。 一、红外传感器的基本概念 红外传感器是一种基于红外探测器原理的传感器。红外探测器可以感知物体所发出的红外辐射，将其转换为电信号。这种转换过程通常通过红外探测器中的半导体材料实现。当半导体材料受到红外辐射时，其内部电子跃迁，产生电流。通过测量这种电流，就可以获得物体的红外辐射强度。因此，红外传感器是一种非常重要的探测设备。 二、红外传感器的作用与特点 1.作用 红外传感器在众多领域具有广泛的应用，主要包括以下几个方面： （1）遥感：红外传感器广泛应用于遥感领域，如气象遥感、环境遥感、遥感图像处理等。通过测量物体发出的红外辐射，可以获得物体的温度、湿度、浓度等信息，从而为遥感应用提供数据支持。 （2）测温：红外传感器具有很高的测温精度，可以实现实时、非接触的温度测量。因此，红外传感器在工业生产、医疗诊断、家电产品等领域具有广泛的应用。 （3）生物医学：红外传感器在生物医学领域具有重要作用。例如，红外传感器可以用于检测人体表面的温度，以诊断疾病；还可以用于监测婴儿体温，防止婴儿发烧。 （4）安防监控：红外传感器在安防监控领域具有重要应用。通过检测物体发出的红外辐射，可以实现夜间监控、隐形监控等功能，提高安防系统的可靠性。 （5）通信技术：红外传感器在通信领域也发挥着重要作用。例如，红外通信技术可以实现无线数据传输，广泛应用于家电遥控、通信设备等领域。 2.特点 红外传感器具有以下几个特点： （1）灵敏度高：红外传感器能够感知微弱的红外辐射，具有较高的探测灵敏度。 （2）响应速度快：红外传感器具有较快的响应速度，能够实现实时监测。 （3）非接触测量：红外传感器无需与被测物体接触，避免了对物体的损伤和影响。 （4）抗干扰能力强：红外传感器对环境中的电磁干扰、光线干扰等具有较强的抗干扰能力。 （5）体积小、重量轻：红外传感器具有较小的体积和轻便的结构，便于安装和使用。 三、红外传感器的发展趋势 随着科学技术的不断发展，红外传感器在各个领域的应用越来越广泛。未来红外传感器的发展趋势主要包括以下几个方面： （1）提高探测性能：通过优化红外探测器的结构和材料，提高红外传感器的灵敏度和探测距离。 （2）集成化发展：将红外传感器与其他功能模块集成在 ... ...