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第3.3课《模拟声光控灯》教学设计
课题 模拟声光控灯 单元 第三单元 学科 信息科技 年级 六年级
核心素养目标 信息意识：学生能识别声光控灯在生活场景中的应用，感知传感器技术在智能设备中的信息采集作用，增强对信息技术与生活联系的敏感度。计算思维：学会掌握声光控灯的工作流程和算法逻辑，掌握使用逻辑判断语句描述控制规则。 数字化学习与创新：研究声光控灯电路系统时，借助 Micro:bit 编程平台和图形化编程工具，自主完成声光控灯模拟程序的编写、调试与运行。 信息社会责任：认识到声光控灯在节能环保、提升生活便利性等方面的社会价值，理解信息技术对改善生活的意义，增强对信息技术应用的认同感。
教学重点 认识声光控灯的声感和光感的测试程序
教学难点 理解并运用修改声光控灯算法的过程。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第3.3课 模拟声光控灯观看视频。 课程新知导入。 帮助学生初步理解本课研究内容。
讲授新课 新知讲解：在尝试制作声光控灯时，壮壮选择的是第二种算法：直接修改开灯的条件，如果光线较暗且声音响度较大则开灯，否则关灯。让我们和壮壮一起，通过编程实现设计的算法。（一）试一试 1.下载测量程序。将测量程序提前下载到Micro:bit上，具体如下。2．记录数据。利用Micro:bit中内置的声音传感器采集声音响度数据，要求采集环境较为安静（如正常上课环境），观察Micro:bit上显示的数值。至少采集三次，并将采集到的数据记录在表格中。3.选取数据。和选取光线亮度阈值一样，为了得到同一场景下声音响度的一般水平，可用三次记录数据的 平均值（填“平均值”“最大值”或“最小值”)来表示。若三次采集的数据差别很大，说明采集的数据不够准确，需重新采集。测量时的注意事项环境：选安静环境（如正常上课环境 ），避免持续噪音干扰；若测特定声音，减少无关声源。采集：至少采集三次数据，因单次易受偶然因素影响；若三次数据差异大，需重新采集。程序：合理设置采集暂停时间（如课本 2000ms ），过短数据难稳定，过长效率低，可依需求调整。（二）做一做一、实践目的通过设计并制作模拟声光控灯，体验多输入共同控制的系统。二、实践准备计算机、Micro:bit、数据线。三、实践过程1.根据确定的光线亮度、声音响度阈值细化声光控灯的算法。如果光线亮度小于 100（填具体的数值）且声音响度大于150（填具体的数值），则开灯，否则关灯。2．根据细化的声光控灯算法，把程序补充完整。使用逻辑模块的“布尔值”和输入模块的“声音响度级别”将程序补充完整。3.调试运行程序。程序编写完成后，可通过模拟器或者下载程序到Micro:bit上，查看程序执行结果。4.程序运行结果。假设光线亮度阈值是50,声音响度阈值为30。如果声光控灯系统检测到输入的光线亮度是42,声音响度是93,则灯开，否则灯关。适合进行声光控相关实验的设备开源硬件开发板：Arduino、树莓派。专业实验装置：声光调制实验仪、智能灯控实训套件。简易趣味工具：Micro:bit 扩展套件、ESP32 开发板。商用成品改装 / 联动：成品声光控开关改装、智能音箱 + 智能灯。（三）试一试为了让声光控灯更加智能，壮壮希望声光控灯能够随着环境光线的变化调整灯的亮度，如下表所示。光线稍暗、比较暗和非常暗都是很模糊的说法，我们必须通过测量明确不同条件下的光线亮度阈值。1.将测量亮度级别的程序提前下载到Micro:bit上。2.记录、选取数据。利用Micro:bit中内置的光线传感器，分别获取教室内三个场景的亮度级别数据，即显示器后有阴影（光线稍暗）、键盘边较黑（光线较暗）、桌面下方完全遮挡（光线非常暗），也可自己选择光线场景。每个场景至少测试三次，记录在下表中，并将每个场景下的平均值作为不同亮度级别中各个条件的光线亮度阈值。（四）做一做一、实践目的 能够根据环境光线的变化调整声光控灯的亮度。二、实践过程 1.明确算法。如果光线亮度小于150（填具体的数值）且声音响度大于 100（填具体的数值），则灯很亮，否则进行下一步判断。 如果光线亮度小于100（填具体的数值）且声音响度大于150（填具体的数值），则灯的亮度一般，否则进行下一步判断。 如果光线亮度小于 200（填具体的数值）且声音响度大于50（填具体的数值），则灯的亮度很弱，否则关灯。2.根据算法把程序补充完整。3.调试运行程序。程序编写完成后，可通过模拟器或下载程序到Micro:bit上，查看程序执行结果。4.程序运行结果。 假设光线稍暗的亮度阈值是70，光线较暗的亮度阈值是60，光线非常暗的亮度阈值是50，声音响度的阈值为40。不同条件下的运行结果如图所示。声光控灯控制算法主要是利用传感器判定检测的信息是否达到阈值来实现灯的开关控制。壮壮尝试修改检测的条件和顺序，观察程序的变化。请帮助他完成这个操作吧。修改算法的判断顺序：首先检测光线的亮度是否大于光线非常暗的亮度阈值；接下来检测光线是否达到一般亮度，是否符合开灯条件；最后执行光线非常亮，需要关灯。请修改条件，运行并观察结果，分析其中的原因。如果满足开灯的条件，灯的亮度一直是 一般（填“很亮”、“一般”或“很弱”)。原因是算法中只在光线一般的情况下，才根据声音响度判断是否开灯，并且灯的亮度设置为一般，没有进一步细分灯的亮度等级。其他情况下，要么光线非常暗直接关灯，要么光线非常亮也关灯。（五）课堂练习完成课件25—26页的课堂练习题。五、读一读 随着信息科技的高速发展，各种各样的智能灯得到广泛应用，这些智能灯能调节光线颜色和亮度大小，甚至有的还可实现远程控制或定时开关。如博物馆等地方能够根据观众人数调节展品的照明亮度，智能控制文物展品的曝光量；宴会大厅利用视频监控终端，监测人流密度和流量趋势，自动设置照明场景。（六）拓展延伸1、声光控灯算法原理声光控灯算法的核心在于 “传感器信号处理” 与 “场景化逻辑优化”，从基础阈值判断到 AI 融合控制，技术演进始终围绕 “降低误触率”“提升节能性”“适应复杂环境” 三大目标。实际开发中需结合硬件特性（如传感器灵敏度）与应用场景（如楼道 / 车库 / 家庭）调试参数，必要时引入机器学习算法实现自适应优化。2、声光控灯算法架构传感器信号采集层声音传感：通过麦克风采集声压信号，转化为电信号。光感传感：利用光敏电阻、光敏二极管或数字光强传感器。信号处理与逻辑决策层去噪滤波：通过滑动平均、中值滤波等算法消除环境噪声。阈值判定：设定声音触发阈值和光强阈值，结合逻辑运算（与 / 或非）实现 “暗光 + 声音” 双重触发。执行控制层：通过继电器、MOS 管或三极管驱动 LED 灯，实现开灯 / 关灯动作；配合定时器设置延时关灯时间。3.影响Micro:bit测量准确性的因素（一）声音测量传感器局限：内置麦克风灵敏度不足，声音易失真；外接模块质量差或安装过近主板，受电磁干扰。环境声学干扰：回声 / 混响导致响度值虚高，声音入射方向非正前方时检测数据偏差。（二）光感测量传感器特性偏差：单色强光因光谱响应范围限制，检测值不准；强光 / 弱光超出量程时，数据波动或失真。环境光动态干扰：荧光灯频闪致亮度值跳变，物体遮挡光线产生瞬时异常数据。4.提高测量效率的方法（一）硬件与环境优化外接专业传感器：声音用 MAX9814 麦克风，光感用 BH1750 数字传感器。控制实验环境：声音测量用隔音箱，光感用遮光罩或可调光源箱，减少外界干扰。（二）程序与数据处理批量自动采集：编写串口循环发送代码，每秒采集数据并存储至电脑。算法滤波优化：声音用滑动平均滤波，光感设阈值区间判断，减少异常数据影响。（三）流程与工具联动多设备并行测量：用多台同步采集不同位置数据，通过无线广播汇总。可视化工具辅助：用串口绘图软件实时显示数据曲线，快速定位异常点。 分组讨论分享 “壮壮选择的第二种算法。开展试一试。进行做一做。进行试一试。开展做一做。完成课堂练习。进行读一读。进行知识拓展。 通过联系生活实际，激活学生前导知识，为后续模拟实验奠定兴趣基础。让学生直观体验 “环境对数据采集的影响”，强化 “控制变量” 的科学思维，同时理解声音阈值需根据场景动态调整的必要性，培养计算思维中的 “问题分析” 能力。通过 “编程 - 调试 - 优化” 的实践流程，让学生掌握 “逻辑与” 的算法应用，理解 “多条件判断” 的执行逻辑，培养计算思维中的 “算法实现” 能力。通过随着环境光线的变化调整灯的亮度的实验，强化加深学生的实践动手和思考总结的能力。。将单一开关控制拓展为 “分级控制”，培养学生 “需求细化” 与 “逻辑嵌套” 能力，同时通过自定义场景激发创新思维，落实数字化学习与创新素养。考察学生对本课知识内容的理解和掌握。通过案例迁移，让学生认识信息技术的社会价值，培养信息社会责任考“技术如何服务社会需求”。拓宽学生所学知识。
课堂小结 模拟声光控灯1、进行新知引入2、设计制作模拟声光控灯3、调整声光控灯的亮度程序4、完成课堂练习5、进行知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 1、 选取3 种典型环境，在每个环境中，重复采集光线亮度、声音响度数据（各 5 次 ），计算 “有效阈值”，然后编写程序，为每个环境单独设置阈值，测试声光控灯在不同场景的 “智能响应”，对比效果差异。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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